CN110266776A - 云化层通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种云化层通信系统,包括云化层,云化层设置在智能设备的通信接口上,云化层提供多种云通信协议,云化层包括位于底层的Linux+Docker操作系统、位于中间层的主体架构层和位于上层的安全认证层,Linux+Docker操作系统通过对Docker的创建和管理,支撑各功能模块的微服务运行,各种功能模块作为微服务单独安装在Docker中,通过Docker打包为镜像,作为协议适配微智能模块,协议适配微智能模块是一个个单独的服务,云化层通过通信接口与智能设备进行数据通信。本发明能解决传统智能自动控制系统无法上云的问题、实现在云平台上对各种通信协议设备或系统的直接集成、节约建设成本、加快建设进度。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,特别涉及一种云化层通信系统。
背景技术
目前,智能家具、楼宇自动控制系统、物联网大部分基于传统的通信协议进行通信,如BACnet、Modbus、KNX/EIB、LonWorks、OPC等通信协议进行设备或系统间的通信,但这些协议都是基于局域网进行相互通信,在局域单体应用上已经是很成熟的技术应用。但随着互联网、物联网发展对广泛互联的需求,在智慧园区、智慧城市的技术应用中,要求智能设备能够进行广域的通讯集成,智能设备能进行分布式可扩展的广域互联。传统的这些通信协议都无法承载这种广域组网的应用要求,传统的智能化系统都缺乏上云的能力,实现广域的集成比较困难,如集团实现对多小区、多园区的集成,需对原来各个单体系统进行改造,成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种能解决传统智能自动控制系统无法上云的问题、实现在云平台上对各种通信协议设备或系统的直接集成、节约建设成本、加快建设进度的云化层通信系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种云化层通信系统,包括云化层,所述云化层设置在智能设备的通信接口上,所述云化层提供多种云通信协议,所述云化层包括位于底层的Linux+Docker操作系统、位于中间层的主体架构层和位于上层的安全认证层,所述Linux+Docker操作系统通过对Docker的创建和管理,支撑各功能模块的微服务运行,各种功能模块作为微服务单独安装在所述Docker中,并通过所述Docker打包为镜像,作为协议适配微智能模块,所述协议适配微智能模块是一个个单独的服务,所述云化层通过所述通信接口与所述智能设备进行数据通信,所述云化层将应用数据以json或xml数据格式进行打包,转换为通用的云通信协议,实现和云平台进行数据通信。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述主体架构层包括自下而上设置的接口通信服务层、消息服务层和数据服务层,所述接口通信服务层负责与所述智能设备的通信接口进行通信,由所述智能设备提供接口类型和通信协议,通过各种协议适配微智能模块与智能设备进行适配建立双方通信,实现对各种智能设备的接入。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述消息服务层提供一个服务网关,提供消息发布/订阅以及服务注册/发现功能,所述服务网关负责对所述协议适配微智能模块的服务注册以及通过消息的发布与订阅实现松耦合。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述数据服务层提供各种数据服务接口、数据处理、采集分析、边缘计算和前端界面功能,形成各种数据服务微智能模块,所述数据服务微智能模块通过对服务网关进行消息发布与订阅,实现数据的获取、加工和输出。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述数据服务微智能模块分为功能型微智能模块和管理型微智能模块,所述功能型微智能模块是一个个实现某一具体功能的微服务,直接接入服务网关,所有数据输入和输出都来自对所述服务网关的订阅和发布;所述管理型微智能模块通过websocket server及各种管理型的Restapi通过在所述服务网关的服务注册,实现对其它管理型微智能模块的界面操作管理功能,为用户提供B/S网页访问操作。
在本发明所述的云化层通信系统中,功能型微智能模块至少包括mqtt通信微智能模块、云端同步微智能模块、边缘计算微智能模块、日程控制微智能模块、联动控制微智能模块、数据存储微智能模块、级联通信微智能模块、报警处理微智能模块和数据采集与加工微智能模块。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述管理型微智能模块至少包括设备管理微智能模块、配置页面微智能模块、前端页面微智能模块和Html5页面微智能模块。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述云化层的通信流程如下:首先由协议适配微智能模块通过接口及协议,实现和各种智能设备通信,通过创建各种协议适配微智能模块并进行配置管理,实现与智能设备进行通信;所述协议适配微智能模块中的协议适配通信建立和所述智能设备的通信,然后在内存存储实时监控数据,控制程序对实时数据进行运算控制输出,一旦数据有变化就向服务网关发布数据变化主题及内容,并判断数据是否异常,一旦有异常满足报警条件产生报警数据,同样向所述服务网关发布报警主题及内容;所述服务网关接受到数据变化主题或报警主题后,向订阅所述数据变化主题或报警主题的协议适配微智能模块推送消息,实时的更新订阅的数据。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述服务网关接受各种协议适配微智能模块发布的主题,若是控制点输出主题,则由所述协议适配微智能模块订阅的控制点输出主题,接受订阅的输出数据,输出到联接的智能设备上,实现和智能设备双向通信。
在本发明所述的云化层通信系统中,所述云化层的管理流程通过对各种协议适配微智能模块进行管理的管理Restapi、负责设备实时通信的websocker server以及前端B/S界面来实现,所述前端B/S界面能调用管理Restapi和访问websocket server,通过调用管理Restapi在界面上实现对所述云化层的各种信息配置或设置、查询各种时序数据;通过对websocket server的发布/订阅,在HTML5界面上显示实时数据,实现对智能设备的实时监控。
实施本发明的云化层通信系统,具有以下有益效果:由于设有云化层,云化层提供多种云通信协议,云化层包括位于底层的Linux+Docker操作系统、位于中间层的主体架构层和位于上层的安全认证层,Linux+Docker操作系统通过对Docker的创建和管理,支撑各功能模块的微服务运行,各种功能模块作为微服务单独安装在Docker中,并通过Docker打包为镜像,作为协议适配微智能模块,所述协议适配微智能模块是一个个单独的服务,所述云化层通过所述通信接口与所述智能设备进行数据通信,所述云化层将应用数据以json或xml数据格式进行打包,转换为通用的云通信协议,实现和云平台进行数据通信,本发明能解决传统智能自动控制系统无法上云的问题、实现在云平台上对各种通信协议设备或系统的直接集成、节约建设成本、加快建设进度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明云化层通信系统一个实施例中的结构示意图;
图2为所述实施例中云化层的软件架构图;
图3为所述实施例中云化层的通信流程图;
图4为所述实施例中云化层的管理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明云化层通信系统实施例中,其云化层通信系统的结构示意图如图1所示。本发明通过在通信协议通信接口上面,再加一层云化通信层(云化层),通过开发云化层通信软件,在通信协议上面包上了一层云化层后,就直接把智能设备云化上网,在云上直接实现了对原通信协议的智能设备进行通讯监控,本发明能解决传统智能自动控制系统无法上云的问题、实现在云平台上对各种通信协议设备或系统的直接集成、节约建设成本、加快建设进度。
具体而言,该云化层通信系统包括云化层,云化层设置在智能设备的通信接口上,云化层提供多种云通信协议。图1中由上下虚框的2个部分组成,下面的虚框是智能设备的通信协议,上面的虚框是云化层的实现原理,在通信接口上面,加上了一层云化层,提供多种云通讯协议,实现多种通信协议的云通信。
图2为本实施例中云化层的软件架构图。图2中,该云化层包括位于底层的Linux+Docker操作系统、位于中间层的主体架构层和位于上层的安全认证层,Linux+Docker操作系统通过对Docker的创建和管理,支撑各功能模块的微服务运行,各种功能模块作为微服务单独安装在Docker中,并通过Docker打包为镜像,作为协议适配微智能模块,协议适配微智能模块是一个个单独的服务,架构支持各种“微智能”的分布式扩展,具有良好的弹性。云化层通过通信接口与智能设备进行数据通信,云化层将应用数据以json或xml等数据格式进行打包,转换为通用的云通信协议,实现和云平台进行数据通信。
云通信协议支持mqtt、restapi、webservice、websocket等接口,通过云平台服务接入,实现了智能设备的通信协议在云端的通讯和云应用。本发明能解决传统智能自动控制系统无法上云的问题、实现在云平台上对各种通信协议设备或系统的直接集成、节约建设成本、加快建设进度。
本实施例中,主体架构层包括自下而上设置的接口通信服务层、消息服务层和数据服务层,接口通信服务层负责与智能设备的通信接口进行通信,由智能设备提供接口类型和通信协议,通过各种协议适配微智能模块与智能设备进行适配建立双方通信,实现对各种智能设备的接入。
消息服务层提供一个服务网关,提供消息发布/订阅以及服务注册/发现功能,服务网关负责对协议适配微智能模块的服务注册以及通过消息的发布与订阅实现松耦合,从而使各种协议适配微智能模块实现可插拔,通过简单的配置就可实现各种协议适配微智能模块之间关联的通信联系,各种协议适配微智能模块通过对服务网关的消息订阅和发布,实现数据的输入和输出。接口通信服务中,各种协议适配微智能模块,通过对服务网关的消息订阅和发布,建立上层各种协议适配微智能模块和智能设备的双方通信。
数据服务层提供各种数据服务接口、数据处理、采集分析、边缘计算和前端界面等功能,形成各种数据服务微智能模块,数据服务微智能模块通过对服务网关进行消息发布与订阅,实现数据的获取、加工和输出。
本实施例中,数据服务微智能模块分为功能型微智能模块和管理型微智能模块,功能型微智能模块是一个个实现某一具体功能的微服务,直接接入服务网关,所有数据输入和输出都来自对服务网关的订阅和发布;管理型微智能模块通过websocket server及各种管理型的Restapi通过在服务网关的服务注册,实现对其它管理型微智能模块的界面操作管理功能,为用户提供B/S网页访问操作。
其中,功能型微智能模块至少包括mqtt通信微智能模块、云端同步微智能模块、边缘计算微智能模块、日程控制微智能模块、联动控制微智能模块、数据存储微智能模块、级联通信微智能模块、报警处理微智能模块和数据采集与加工微智能模块。管理型微智能模块至少包括设备管理微智能模块、配置页面微智能模块、前端页面微智能模块和Html5页面微智能模块。
图3为本实施例中云化层的通信流程图,图3中,云化层的通信流程如下:首先由协议适配微智能模块通过接口及协议,实现和各种智能设备通信,通过创建各种协议适配微智能模块并进行配置管理,实现与智能设备进行通信;协议适配微智能模块中的协议适配通信建立和智能设备的通信,然后在内存存储实时监控数据,控制程序对实时数据进行运算控制输出,一旦数据有变化就向服务网关发布数据变化主题及内容,并判断数据是否异常,一旦有异常满足报警条件产生报警数据,同样向服务网关发布报警主题及内容;服务网关接受到数据变化主题或报警主题后,向订阅数据变化主题或报警主题的协议适配微智能模块推送消息,实时的更新订阅的数据。
服务网关接受各种协议适配微智能模块发布的主题,若是控制点输出主题,则可由协议适配微智能模块订阅的控制点输出主题,接受订阅的输出数据,输出到联接的智能设备上,实现和智能设备双向通信。
websocket Server通过向服务网关发布与订阅主题,可实时的将各种监控点实时值存入内存数据库。通过前端的HTML5页面和websocket Server建立双向通信,实现和websocket Server的消息同步,HTML5页面实现对设备的实时监控。mqtt client可联接用户指定的mqtt server,通过向消息服务发布与订阅主题,用户通过mqtt协议也可实现和智能设备的双向通信。
内存数据库存储实时监控点数据、各种配置数据、时序缓存数据,内存数据库可通过Stream的流传输,可异步的将缓存的时序数据传输到用户指定的数据库,实现对智能设备运行过程中时序数据的异步采集。
内存数据库可通过webservice或Restapi接口,通过接口提供给其它功能系统进行调用。
图4为本实施例中云化层的管理流程图,图4中,云化层的管理流程通过对各种协议适配微智能模块进行管理的管理Restapi、负责设备实时通信的websocker server以及前端B/S界面来实现,所述前端B/S界面能调用管理Restapi和访问websocket server,通过调用管理Restapi在界面上实现对所述云化层的各种信息配置或设置、查询各种时序数据;通过对websocket server的发布/订阅,在HTML5界面上显示实时数据,实现对智能设备的实时监控。
用户需要通过界面对云化层进行管理和对智能设备进行实时监控,用户通过前端B/S界面,通过调用管理Restapi,可访问并实现对各种协议适配微智能模块创建与配置,管理Docker容器,并可访问内存数据库获取数据,读取各种时序数据,通过提供Restapi给前端B/S管理界面进行调用;通过HTML5界面对websocket server进行发布/订阅,可在界面上显示实时数据,实现对智能设备的实时监控。
总之,新建设的智能化系统直接采用本发明,通过云化层架构,就可直接实现上云,节约建设成本,加快建设进度。本发明起到把各种原来的智能化设备云化上云的重要作用,应用领域广泛,可应用于智能家具、酒店、智能小区、智能建筑、智慧园区、智慧城市等自动化控制和运维领域,也适用于各种老化的智能化系统的改造升级,通过本发明,提高了社会的智能化水平,提高智能化系统在云端的运营与管理能力,具有较大的社会和经济价值。
在实际应用中,在没有过多要求的情况下,也可以采用其他替代方案,底层可以不采用Linux+Docker操作系统,在不采用Docker(容器)的情况下,采用Linux或windows操作系统来部署云化层的“微智能”模块,各个“微智能”服务独立部署运行;或采用SOA架构,各个“微智能”服务成为服务组件独立部署运行。
在不采用Docker(容器)情况下,系统的开销会变大。由于接入协议设备通信服务不是分布式的独立部署,由于IP地址不是独立的,或端口存在限制,接入多种协议设备会相互影响,对带宽也存在要求,在部署和运维上,需花费更多的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种云化层通信系统,其特征在于,包括云化层,所述云化层设置在智能设备的通信接口上,所述云化层提供多种云通信协议,所述云化层包括位于底层的Linux+Docker操作系统、位于中间层的主体架构层和位于上层的安全认证层,所述Linux+Docker操作系统通过对Docker的创建和管理,支撑各功能模块的微服务运行,各种功能模块作为微服务单独安装在所述Docker中,并通过所述Docker打包为镜像,作为协议适配微智能模块,所述协议适配微智能模块是一个个单独的服务,所述云化层通过所述通信接口与所述智能设备进行数据通信,所述云化层将应用数据以json或xml数据格式进行打包,转换为通用的云通信协议,实现和云平台进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的云化层通信系统,其特征在于,所述主体架构层包括自下而上设置的接口通信服务层、消息服务层和数据服务层,所述接口通信服务层负责与所述智能设备的通信接口进行通信,由所述智能设备提供接口类型和通信协议,通过各种协议适配微智能模块与智能设备进行适配建立双方通信,实现对各种智能设备的接入。
3.根据权利要求2所述的云化层通信系统,其特征在于,所述消息服务层提供一个服务网关,提供消息发布/订阅以及服务注册/发现功能,所述服务网关负责对所述协议适配微智能模块的服务注册以及通过消息的发布与订阅实现松耦合。
4.根据权利要求2所述的云化层通信系统,其特征在于,所述数据服务层提供各种数据服务接口、数据处理、采集分析、边缘计算和前端界面功能,形成各种数据服务微智能模块,所述数据服务微智能模块通过对服务网关进行消息发布与订阅,实现数据的获取、加工和输出。
5.根据权利要求3所述的云化层通信系统,其特征在于,所述数据服务微智能模块分为功能型微智能模块和管理型微智能模块,所述功能型微智能模块是一个个实现某一具体功能的微服务,直接接入服务网关,所有数据输入和输出都来自对所述服务网关的订阅和发布;所述管理型微智能模块通过websocket server及各种管理型的Restapi通过在所述服务网关的服务注册,实现对其它管理型微智能模块的界面操作管理功能,为用户提供B/S网页访问操作。
6.根据权利要求5所述的云化层通信系统,其特征在于,功能型微智能模块至少包括mqtt通信微智能模块、云端同步微智能模块、边缘计算微智能模块、日程控制微智能模块、联动控制微智能模块、数据存储微智能模块、级联通信微智能模块、报警处理微智能模块和数据采集与加工微智能模块。
7.根据权利要求5所述的云化层通信系统,其特征在于,所述管理型微智能模块至少包括设备管理微智能模块、配置页面微智能模块、前端页面微智能模块和Html5页面微智能模块。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的云化层通信系统,其特征在于,所述云化层的通信流程如下:首先由协议适配微智能模块通过接口及协议,实现和各种智能设备通信,通过创建各种协议适配微智能模块并进行配置管理,实现与智能设备进行通信;所述协议适配微智能模块中的协议适配通信建立和所述智能设备的通信,然后在内存存储实时监控数据,控制程序对实时数据进行运算控制输出,一旦数据有变化就向服务网关发布数据变化主题及内容,并判断数据是否异常,一旦有异常满足报警条件产生报警数据,同样向所述服务网关发布报警主题及内容;所述服务网关接受到数据变化主题或报警主题后,向订阅所述数据变化主题或报警主题的协议适配微智能模块推送消息,实时的更新订阅的数据。
9.根据权利要求8所述的云化层通信系统,其特征在于,所述服务网关接受各种协议适配微智能模块发布的主题,若是控制点输出主题,则由所述协议适配微智能模块订阅的控制点输出主题,接受订阅的输出数据,输出到联接的智能设备上,实现和智能设备双向通信。
10.根据权利要求8所述的云化层通信系统,其特征在于,所述云化层的管理流程通过对各种协议适配微智能模块进行管理的管理Restapi、负责设备实时通信的websockerserver以及前端B/S界面来实现,所述前端B/S界面能调用管理Restapi和访问websocketserver,通过调用管理Restapi在界面上实现对所述云化层的各种信息配置或设置、查询各种时序数据;通过对websocket server的发布/订阅,在HTML5界面上显示实时数据,实现对智能设备的实时监控。
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