CN109039738B - Dcs网络设备的配置与监控方法、装置、维护节点和终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于网络通信的技术领域，为了解决现有DCS网络设备进行配置过程中存在成本高和每个节点需要独立配置端口的技术问题，本发明提供一种DCS网络设备的配置与监控方法、装置、维护节点和终端，所述方法包括：设置所述DCS网络设备中其他节点到所述维护节点需要经过的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；维护工具将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照所述正向路径信息转发至所述待配置与监控的其他节点，并通过所述反向路径信息，将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具。因此，能够实现批量配置，从而以高效、低成本的方式，实现各子节点网络通信设备的配置和监控。

Description

DCS网络设备的配置与监控方法、装置、维护节点和终端

技术领域

本发明涉及网络通信的技术领域，尤其涉及分布式控制系统中网络通信的技术领域，更具体地，涉及一种DCS网络设备的配置与监控方法、装置。

背景技术

通信网络是分布式控制系统(Distributed Control System，简称DCS)的骨架，且需要高可靠性，可维护性。现有技术中，多数DCS采用总线、环形或星形的网络拓扑结构；并且在不同的拓扑架构中，均需要对拓扑的各个节点的网络设备进行配置、组态、监控。其中，网络设备包括但不限于通信模块、网关、控制站等，并且还需要通过维护节点(工程师站)，对网络上的各子节点进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络子节点；而且对网络上各节点的配置和监控，是DCS通信网络的重要组成部分。

目前对各节点DCS网络设备进行配置时，常用的方法是：各网络设备设计单独的配置端口，采用商用交换机组网，利用交换机与各节点设备的配置端口连接，统一由维护节点(工程师站)完成对各子节点的配置与监控；该方法使用方便，应用广泛。

但是发明人在实现本发明的过程中发现，采用商用交换机组建维护网简单方便，但是存在如下问题：1、需要单独的交换机组建配置网路，在节点较多时需要高端、多端口的网络交换机，增加设计成本和使用成本。2、对于各节点设备来说，需要每个节点增加独立配置端口。

发明内容

为了解决现有DCS网络设备进行配置过程中存在成本高和每个节点需要独立配置端口的技术问题，本发明提供一种DCS网络设备的配置与监控方法、装置、维护节点和终端，能够直接对具备组网功能的各节点设备直接配置并监控，且能够实现批量配置，从而以高效、低成本的方式，实现各子节点网络通信设备的配置和监控。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

本发明一方面提供一种DCS网络设备的配置与监控方法，其特征在于，包括：

确认所述DCS网络设备中的维护节点，所述维护节点设置有维护工具；

设置所述DCS网络设备中其他节点到所述维护节点需要经过的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；

维护工具将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照所述正向路径信息转发至所述待配置与监控的其他节点，并通过所述反向路径信息，将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具。

本发明实施例优选地，所述路径信息是根据所述DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，将所述路径信息整合在各节点的配置帧之中；所述各子节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是，则依据配置信息转发配置帧和其它节点的状态帧。

本发明实施例优选地，所述各节点包括m个端口，整个DCS网络系统共包含n个节点；所述路径信息包括需要经过的节点信息和需要经过的端口信息。

本发明实施例优选地，所述路径信息生成的方式包括基于拓扑算法自动生成，或者通过组态配置。

本发明实施例优选地，当所述路径信息生成的方式为基于拓扑算法自动生成时，所述拓扑自动生成的算法为最小路径算法或基于流量均衡算法。

本发明第二方面还提供一种DCS网络设备的配置与监控装置，其特征在于，包括：

维护节点，所述维护节点设置有维护工具，

与所述维护节点直接和/或间接连接的其他节点；

其中，所述维护工具包括：

路径信息设置模块，用于设置所述DCS网络设备中其他节点到所述维护节点需要经过的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；

配置与监控模块，用于将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照所述正向路径信息转发至所述待配置与监控的其他节点，并通过所述反向路径信息，将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具。

本发明实施例优选地，所述路径信息设置模块生成所述路径信息，是根据所述DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，将所述路径信息整合在各节点的配置帧之中；所述各子节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是，则依据配置信息转发配置帧和其它节点的状态帧。

本发明第三方面还提供一种DCS网络设备用维护节点，其特征在于，包括：所述维护节点设置有维护工具，所述维护工具包括：路径信息生成单元，所述路径信息是根据所述DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；其中，所述正向路径信息用于将待配置与监控的其他节点的配置信息转发至所述待配置与监控的其他节点，所述反向路径信息用于将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具。

本发明第四方面还提供一种网络配置与监控终端，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上述任意一项所述的方法。

本发明第五方面还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述任意一项所述的方法。

采用本申请提供上述技术方案，可以获得以下有益效果中至少一种：

1、待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点、其他节点直接转发，这样可以对其他节点进行配置，并通过其他节点收集待配置与监控的其他节点的状态反馈至维护节点；因此，可以不采用交换机单独组建配置网，从而实现低成本网络配置和监控。

2、通过配置路径信息，并借助节点之间相互转发，使得网络配置方法简单易行，无交互数据，非广播方式下实现批量配置多个网络设备，安全可靠。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种DCS网络设备的配置与监控方法的流程图。

图2为本发明实施例提供一种星形网络拓扑图的结构示意图。

图3为本发明实施例提供一种环形网络拓扑图的结构示意图。

图4为本发明实施例提供一种配置帧的结构示意图。

图5为本发明实施例提供一种状态帧的结构示意图。

图6为本发明实施例提供一种DCS网络设备的配置与监控装置的结构示意图。

图7为本发明实施例提供一种网络配置与监控终端的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

如图1所示，本实施例提供一种DCS网络设备的配置与监控方法，该方法包括：

S110、确认DCS网络设备中的维护节点，维护节点设置有维护工具；

其中，本实施例提供的维护节点数量可以为1个或者多个，为了更加简单实现本技术方案，本实施例子提供一个维护节点，该维护节点作为主节点，与网络上的任意一个子节点连接；而维护节点中设置有维护工具，该维护工具的实现方式包括但不限于：通过便携式计算机，在计算机中加载维护用应用程序或者设置多个不同的硬件电路模块分别执行路径设置、配置和监控功能。

S120、设置DCS网络设备中其他节点到维护节点需要经过的路径信息，路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；

其中，本实施例中提及DCS网络设备中其他节点，也可以简称子节点；通过设置DCS网络设备中其他节点到维护节点需要经过的路径信息，实现对所有子节点的配置，并能够接收各子节点的状态数据；维护节点根据网络拓扑为每个子节点生成路径信息，在需要配置某个节点时，该路径信息被整合至配置数据中，路径上的其它各子节点接收到数据帧后根据路径信息转发该数据帧，直至到达目标节点；正向路径信息为将维护节点的配置和/或监控信息发送某个待配置或监控的节点，需要经过哪些其他节点对应的传送路径；反向路径信息为将某个待配置或监控的节点的状态信息反馈至维护节点，需要经过哪些其他节点对应的传送路径；当然如果待配置或监控的节点刚好直接与维护节点相连，就不用其他节点转发，而是由维护节点直接发送或接收。

本实施例中提供的子节点可设置Load模式和Run模式，在Load模式下接收配置帧，Run模式下配置成功后发送状态帧。子节点也可以实现在线配置，实时更新配置，而子节点对应配置有DCS网络设备。

S130、维护工具将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照正向路径信息转发至待配置与监控的其他节点，并通过反向路径信息，将待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至维护工具。

本实施例优选地，上述路径信息是根据DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，将路径信息整合在各节点的配置帧之中；各子节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是，则依据配置信息转发配置帧和其它节点的状态帧。

因此，本实施例中，无需单独的配置网络，能够以高效，低成本的方式实现各子节点网络通信设备的配置和监控；直接对具备组网功能的各节点设备直接配置并监控，且能够实现批量配置；而且配置方法简单易行，无配置前的数据交互，高效可靠。

本实施例优选地，各节点包括m个端口，整个DCS网络系统共包含n个节点；路径信息包括需要经过的节点信息和需要经过的端口信息。

其中，本实施例中节点1也称第一节点，节点n也称第n节点；从维护节点通往每个子节点路径信息均包含所有n个子节点每个端口的转发信息。每个子节点m个端口的转发信息主要是从端口1～m转发。下面结合图2以星形网络拓扑为例进行说明，其中：

一、维护节点连接到维护工具之后，实现的功能包括：

(1)导入或生成拓扑结构图，维护软件依据路径长短计算维护节点至各子节点的最优传输路径。以子节点7为例，维护节点至维护节点7的路径为：维护节点->子节点1的端口1->子节点1的端口3->子节点3的端口1->子节点3的端口2->子节点7的端口1。

(2)生成维护节点至各子节点的前向路径信息和反向路径信息。路径信息包括的内容是配置帧在各节点输出的端口号。每个子节点的端口信息只包含该节点的输出端口号，各子节点的端口发送信息组成完整的路径信息。下面举例说明配置路径信息，假设每个子节点包括m个端口为例，整个网络共包含n个节点，则每个节点的路径信息组织如下：

表1.维护节点至各节点路径表

从维护节点通往每个子节点路径信息均包含所有n个子节点每个端口的转发信息。每个子节点m个端口的转发信息主要是否从端口1～m转发。并以子节点7为例，维护节点至子节点7的前向路径信息为：子节点1的3端口转发，子节点3的2端口转发；则维护节点至子节点7的路径中包含的信息为：

节点1：通过3端口转发；

节点2：所有端口均不转发；

节点3：通过2端口转发；

其它：所有端口均不转发。

同理，反向路径信息的工作原理与前向路径信息一致。

(3)维护节点将各节点的路径信息和组态配置信息整合后，形成组态协议，由维护节点发送至各子节点。一般组态协议中需要对数据帧进行校验，保证数据的正确性。

二、各子节点实现的功能包括：

各子节点的设计机制相同，能够从任意端口接收数据，并具备转发其它节点的配置信息和状态信息的能力。子节点接收到数据帧后需要先根据校验结果判断正确性，校验不通过直接丢弃。校验通过后，执行以下操作：

(1)解析组态协议中的路径信息，判断是否是自身的配置信息。

(2)如果是本节点配置帧，则将配置帧存储，并提取反向路径信息和本节点的配置信息；如果非本节点配置帧，则根据配置帧中的路径信息，选择通过相应端口发出。正常情况下，是本节点配置帧时，转发路径信息中也指示不需要转发了。

(3)周期将本节点的状态信息，通过反向路径信息发出。

具体的工作流程包括：

步骤1、用户首先配置好网络拓扑结构图；可替代的，通过拓扑自动生成算法自动识别拓扑。本实施例优选地，路径信息生成的方式包括基于拓扑算法自动生成，或者通过组态配置。进一步优选地，当路径信息生成的方式为基于拓扑算法自动生成时，拓扑自动生成的算法为最小路径算法或基于流量均衡算法。

步骤2、维护节点根据导入或生成的拓扑结构图，生成各子节点的路径。

步骤3、依次配置每个子节点，将每个字节点的配置信息与路径信息组合成配置帧，发送至子节点。

步骤4、每个子节点收到配置帧后，判断是否为自身配置帧，如果不是则转发该配置帧，直至发送至目标子节点。

步骤5、目标子节点收到本节点的配置帧后，提取本节点的配置信息，并存储返回至维护节点的路径信息，即反向路径信息。

步骤6、子节点配置成功，正常工作后，周期将状态信息发送至维护节点；状态信息中需要包括返回至维护节点的路径信息。

下面再结合图3，以网络拓扑为环形举例说明，其中，每个控制站的数据通信设备完成数据转发和自身配置的功能，维护节点完成各控制站数据通信设备的维护和监视，具体的维护和监视方法包括：

步骤1、维护工具根据拓扑图，采用Dijkstra算法确定网路路径，通用的路径搜索算法还包括BellmanFord算法、Floyd算法、SPFA算法等，根据不同的应用场合采取适合的搜索算法即可。

步骤2、依次生成每个节点的配置帧，每个节点的配置帧均包含路径信息(前向路径信息和反向路径信息)。本实例中，各子节点的数据通信设备包含4个通信端口，维护节点至每个子节点的路径表中每个子节点的路径信息占用1个字节，高4bit为反向路径，低4bit为前向路径；其中，1-表示从该端口转发，0表示不从该端口转发。

维护工具需要针对每个子节点单独生成对应的路径信息，并将其整合在相应节点的配置帧之前；每个节点的配置帧构成如图4所示。

步骤3、各子节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是则依据路径信息确定转发该配置帧的端口号，并转发出去。依此类推，各节点接力发送该配置帧，直至发送至目标子节点。

步骤4、目标子节点收到本节点的配置帧后，提取本节点的配置信息，并存储返回至维护节点的路径信息，即反向路径信息。在发送状态信息时，将路径信息直接放在状态信息之前。实际的状态帧结构图5所示。

步骤5、子节点配置成功，正常工作后，周期将状态信息发送至维护节点。

如图6所述，本实施例提供一种DCS网络设备的配置与监控装置100，该配置与监控装置100包括：

维护节点110，维护节点110设置有维护工具，

与维护节点110连接的其他节点140，当然本实施例中可以包括多个其他节点，这些其他节点直接和/或间接连接与维护节点110连接；

其中，维护工具的实现方式包括但不限于：通过便携式计算机，在计算机中加载维护用应用程序或者设置多个不同的硬件电路模块分别执行路径设置、配置和监控功能。具体地，该维护工具包括：

路径信息设置模块120，用于设置DCS网络设备中其他节点到维护节点需要经过的路径信息，路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；

配置与监控模块130，用于将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照正向路径信息转发至待配置与监控的其他节点，并通过反向路径信息，将待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至维护工具。

本实施例优选地，路径信息设置模块生成路径信息，是根据DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，将路径信息整合在各节点的配置帧之中；各子节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是，则依据配置信息转发配置帧和其它节点的状态帧。

本实施例还提供一种DCS网络设备用维护节点，该维护节点设置有维护工具，其中，维护工具的实现方式包括但不限于：通过便携式计算机，在计算机中加载维护用应用程序或者设置多个不同的硬件电路模块分别执行路径设置、配置和监控功能。具体地，该维护工具包括：路径信息生成单元，路径信息是根据DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；其中，正向路径信息用于将待配置与监控的其他节点的配置信息转发至待配置与监控的其他节点，反向路径信息用于将待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至维护工具。

并且本实施例提供的DCS网络设备的配置与监控装置100，还可以实现如图1-图5及上述配置与监控方法，具体的方式，不再赘述。

如图7所示，本实施例还提供一种网络配置与监控终端，包括：

存储器210；

处理器220；以及

计算机程序；

其中，计算机程序存储在存储器210中，并被配置为由处理器220执行以实现如上述任意一项的方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现如上述任意一项的方法。

需要说明的是，本实施例提供的上述实施方式中：1、拓扑结构图可以通过某种拓扑自动生成算法实现，也可以通过组态配置。2、路径搜索算法可根据不同的应用场合，不同要求选择合适的算法；例如，如路径最短、最小路径算法或其它流量均衡。3、上述路径信息可以根据子节点的特性而变化，例如，根据端口，或IP地址等。这些不同的实施方式都属于本实施例提供技术方案的包括范围。

采用本申请提供上述技术方案，可以获得以下有益效果中至少一种：

1、待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点、其他节点直接转发，这样可以对其他节点进行配置，并通过其他节点收集待配置与监控的其他节点的状态反馈至维护节点；因此，可以不采用交换机单独组建配置网，从而实现低成本网络配置和监控。

2、通过配置路径信息，并借助节点之间相互转发，使得网络配置方法简单易行，无交互数据，非广播方式下实现批量配置多个网络设备，安全可靠。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种DCS网络设备的配置与监控方法，其特征在于，包括：

确认所述DCS网络设备中的维护节点，所述维护节点设置有维护工具；

设置所述DCS网络设备中其他节点到所述维护节点需要经过的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；

维护工具将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照所述正向路径信息转发至所述待配置与监控的其他节点，并通过所述反向路径信息，将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具；

其中，其他节点的数据通信设备用于完成数据转发和自身配置的功能，维护节点完成各节点数据通信设备的维护和监视，在需要配置某个节点时，对应的路径信息被整合至配置数据中，所述DCS网络设备中其他节点接收到数据帧后根据路径信息转发该数据帧，直至到达目标节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径信息是根据所述DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，将所述路径信息整合在各节点的配置帧之中；所述DCS网络设备中其他节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是，则依据配置信息转发配置帧和其它节点的状态帧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各节点包括m个端口，整个DCS网络系统共包含n个节点；所述路径信息包括需要经过的节点信息和需要经过的端口信息。

4.根据权利要求1-3中任意一种所述的方法，其特征在于，所述路径信息生成的方式包括基于拓扑算法自动生成，或者通过组态配置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述路径信息生成的方式为基于拓扑算法自动生成时，所述拓扑算法为最小路径算法或基于流量均衡算法。

6.一种DCS网络设备的配置与监控装置，其特征在于，包括：

维护节点，所述维护节点设置有维护工具，

与所述维护节点直接和/或间接连接的其他节点；

其中，所述维护工具包括：

路径信息设置模块，用于设置所述DCS网络设备中其他节点到所述维护节点需要经过的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；

配置与监控模块，用于将待配置与监控的其他节点的配置信息通过维护节点，按照所述正向路径信息转发至所述待配置与监控的其他节点，并通过所述反向路径信息，将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具；

其中，其他节点的数据通信设备用于完成数据转发和自身配置的功能，维护节点完成各节点数据通信设备的维护和监视，在需要配置某个节点时，对应的路径信息被整合至配置数据中，所述DCS网络设备中其他节点接收到数据帧后根据路径信息转发该数据帧，直至到达目标节点。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述路径信息设置模块生成所述路径信息，是根据所述DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，将所述路径信息整合在各节点的配置帧之中；所述DCS网络设备中其他节点收到配置帧且校验正确后，判断是否为自身配置帧，如果不是，则依据配置信息转发配置帧和其它节点的状态帧。

8.一种DCS网络设备用维护节点，其特征在于，包括：所述维护节点设置有维护工具，所述维护工具包括：路径信息生成单元，所述路径信息是根据所述DCS网络设备对应组网状态生成每个网络设备对应节点的路径信息，所述路径信息包括正向路径信息和反向路径信息；其中，所述正向路径信息用于将待配置与监控的其他节点的配置信息转发至所述待配置与监控的其他节点，所述反向路径信息用于将所述待配置与监控的其他节点的状态信息反馈至所述维护工具；并且其他节点的数据通信设备用于完成数据转发和自身配置的功能，维护节点完成各节点数据通信设备的维护和监视，在需要配置某个节点时，对应的路径信息被整合至配置数据中，所述DCS网络设备中其他节点接收到数据帧后根据路径信息转发该数据帧，直至到达目标节点。

9.一种网络配置与监控终端，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-5任意一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-5任意一项所述的方法。

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