CN110445856A - 一种支持多协议接入的物联网通讯组件管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持多协议接入的物联网通讯组件管控系统及方法，收集多种类型不同设备的状态信息和数据信息，通过解析通讯协议和报文格式，将终端设备接入物联网通讯组件管控平台，实现平台和各终端设备的互联互通。基于“互联网+”物联网通讯组件管控平台及方法，方便终端设备信息共享以及海量终端设备的安全便捷管理，将互联网、微服务、电气控制、自动化技术与终端设备管理过程有效的结合，实现终端设备的数据采集和终端设备的调度控制、以及终端设备运行状态的可视化监管，在提高终端设备管理人员工作效率的同时，又能增加终端设备监测及控制的准确性与实时性，为设备管理人员提供安全便捷保障。

Description

一种支持多协议接入的物联网通讯组件管控系统及方法

技术领域

本发明涉及一种支持多协议接入的物联网通讯组件的管控平台及方法，属于物联网终端设备管理的信息化技术领域。

背景技术

在多个信息系统开发过程中，涉及接入多种终端设备获取监测信息、报警信息，每次都需信息系统和终端设备中开发对接。需要技术人员反复做技术对接，增加很多人工和时间的消耗，有很多不足之处：

1、不同项目，不同设备需要不断的做终端设备对接工作；

2、有新终端设备接入时，需要增加新的对接协议模块，升级业务应用系统；

3、升级业务应用系统期间，会失去既存接入终端设备的监测数据、报警数据；

4、终端设备的监测信息、报警信息的保存、使用不便捷，需要提供给其他系统使用时，需要单独根据需要做接口。

因此，统一管理终端设备、统一管理终端设备的监测信息及报警信息等，已是当务之急。

发明内容

针对目前终端设备接入技术存在的不足，本发明的目的是提供一种支持多协议接入的物联网通讯组件的管控平台及方法，实现终端设备智能化管理、运行状态的可视化监管，在提高终端设备管理人员工作效率的同时，又能准确性及实时获取终端设备监测数据、报警数据，保障用户高效、安全管理终端设备。

本发明采用如下技术方案：

多协议接入物联网通讯组件管控系统，所述平台包括物联网终端设备、通讯组件、缓存数据库、数据交换共享中心、Web应用服务以及网络系统；其中，

所述物联网终端设备，为可获取监测设备数据并且可控制的设备，通过通信协议接入物联网；

所述通讯组件分别与物联网终端设备进行连接，获取物联网终端设备的实时信息并存储在缓存数据库中；所述通讯组件通过集群部署方式，实现所连接物联网终端设备的信息管理，包括：设备基本信息维护、设备连接协议维护、设备连接协议选择、设备连接启用关闭等；

所述缓存数据库是应用开源缓存方法构建本地的缓存数据库，通讯组件获取物联网终端设备的实时数据存入缓存数据库中；

所述数据交换共享中心是应用大数据平台构建本地数据交换共享中心，把缓存数据库的数据定时同步至本地数据库中，形成终端设备的历史监测数据；并对历史监测数据进行管理，根据需求对数据进行清洗、分发；

所述Web应用服务包括物联网终端设备基础管理模块、设备监测信息展示模块、系统的决策分析、设备控制。

进一步的，所述管控系统中设有若干中心服务器、存储设备、防火墙、交换机；

所述存储设备中部署缓存数据库、本地数据库、数据交换共享服务，实现终端设备实时监测数据的交换、共享和存储；

所述管控系统中还架设前置机，所述前置机用于部署物联网通讯组件集群，实现和各类型终端设备间的数据通信，物联网终端设备通过无线网络或光纤将终端设备实时监测信息传送给通讯组件集群、通讯组件将接收的数据存储至缓存数据库中，数据交换共享中心对数据进行清洗、分发，实现数据传输共享；

所述通讯组件的设备信息管理模块，管理终端设备的基础信息以及通讯协议；依据配置信息启动连接，和物联网终端设备建立长连接，获取实时监测信息及报警信息，保存于缓存数据库中；所有设备信息在每个通讯组件上显示：设备基础信息、设备连接协议类型、归属通讯组件ID等。各数据通过数据交换共享中心最终同步至应用数据库，供Web应用服务使用展示。

进一步的，所述通讯组件通过Modbus、Zigbee、TCP/IP、UDP协议连接各物联网终端设备；所述通讯组件实现通讯协议的添加删除导入、终端设备基础信息的添加删除导入；启动终端设备和通讯组件的长连接，获取终端设备实时监测信息写入缓存数据库中；

所述通讯组件有接口，供Web应用服务侧用户调用，发送设备控制命令；通过接口接受到控制命令，解析控制命令，根据指令信息去控制对应设备。

进一步的，在一台或多台前置机上部署多个通讯组件，实现通讯组件的集群部署。

进一步的，所述缓存数据模块在所述缓存数据库及实体数据库之间形成统一的数据交换协议、提供数据通讯标准和数据统一服务，并将设备信息、设备实时监测信息、设备报警信息、设备历史监测信息数据汇总集成，形成信息数据模型和数据中心。进一步的，所述数据交换共享中心使用消息中间件实现消息调度、数据路由以及数据映射技术，实现信息交换与共享；各Web应用侧用户可通过网络信号实现与所述数据交换共享中心的数据接口的连接，所述数据交换共享中心通过消息调度和数据路由机制实现用户与Web应用服务端之间的对接，并根据需求，确定数据传输的路径，进行各应用模块间的数据交换；在数据交换过程中，根据共享与交换数据的共性根据需求制定统一格式，进行数据映射和数据处理，并以数据日志对数据交换过程进行记录和监控；

所述消息中间件，任务生产者将任务消息发送给消息服务器，消息服务器将任务消息存放在若干队列中，在合适的时候再将任务消息转发给接收者。任务生产者向消费者发送大量任务消息，都会缓存在队列中，排队消费任务信息，并且消息队列是可以持久化的；由于消息是可缓存的，消息中间件能很好的解决高并发问题。

所述Web应用服务用于展示终端设备的实时及历史监测信息，查看日志、报警数据、生成图表，建立实时数据档案、报警数据档案、主题数据档案、历史数据档案；根据物联网终端设备的实时数据、报警数据以及历史数据曲线判断出合理的处置措施，调用通讯组件的接口，发出正确的控制指令，控制终端设备；WEB应用侧用户和通讯组件之间采用TCP/IP标准规范的以太网方式连接，实现高速传输、集中控制。

本发明还提供基于上述多协议接入物联网通讯组件的管控系统的管控方法，包括以下步骤：

步骤一，通讯协议类型配置；

步骤二，终端设备基础数据配置工作；

步骤三，根据终端设备类型选择通讯协议类型；

步骤四，启动终端设备和通讯组件间的长连接；

步骤五，通讯组件获取已连接的终端设备实时监测信息存入缓存数据库中；

步骤六，数据交换共享中心定时将某时间段的设备监测数据通过接口方式同步至实体数据库集群中；

步骤七，数据交换共享中心根据使用需求，筛洗数据同步数据给Web应用服务数据库中；

步骤八，Web应用服务从缓存数据库获取终端设备的实时数据，从Web应用服务数据库获取历史数据。

步骤九，Web应用服务用户根据获取到的监测数据、报警数据，根据业务判断之后发出正确的控制指令给通讯组件，通讯组件通过配置好的通讯协议，发出指令控制终端设备。

所述管控方法应用于不同类型的物联网终端设备，涉及不同类型的通讯协议。

基于上述发明的技术方案，本发明与现有技术方案相比具有如下技术优点：

1、本发明中可灵活增加、删除通讯组件支持的通讯协议；

2、本发明中可灵活增加、删除终端设备，选择该设备支持的通讯协议接入数据；

3、本发明适用于管理多种终端监测设备，通过实时监测数据以及报警数据的展示，用户可以更好的判断终端设备状态，控制终端设备。当设备实时监测数据达到阈值时，Web应用系统自动发出控制指令，控制终端设备，防止设备过载损坏；当报警信息达到阈值时，自动报警信息给用户手机（短信、公众号消息推送），提醒用户介入干预，采取应急措施应对紧急状况，避免事故发生。

4、本发明的终端设备基础数据、通讯协议数据、终端设备的监测数据、终端设备的报警数据、用户操作终端设备数据等，都将作为基础数据、业务数据、历史数据分类存储，形成应用系统业务数据中心，为以后的终端设备管理提供了其实可行的专业依据。

附图说明

图1为多协议接入的物联网通讯组件管控平台及方法的总体架构图；

图2为多协议接入的物联网通讯组件管控平台及方法的工作流程图；

图3为多协议接入的物联网通讯组件管控平台及方法的功能结构图。

具体实施方式

下面结合图1的多协议接入的物联网通讯组件的管控平台及方法的总体架构图、图2的多协议接入的物联网通讯组件的控制平台及方法的工作流程图，对本发明的实施方式和实施步骤做进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种支持多协议接入的物联网通讯组件的管控系统，所述系统包括通讯组件、缓存数据库、数据交换共享中心、存储设备、Web应用服务以及网络系统；其中，所述通讯组件安装在前置机和终端设备进行连接，所述缓存数据库放在专有机房和所有通讯组件连接，所述数据交换共享中心放在专有机房和缓存数据库及存储设备连接，所述存储设备存储数据交换共享中心同步过来的数据，所述Web应用服务放在专有机房展示缓存数据库及存储设备中的数据。所述前置机和专有机房通过网络系统进行信息交换。

所述物联网终端设备，为可获取监测设备数据并且可控制的设备；通过通信协议接入物联网；

所述通讯组件分别与物联网终端设备进行连接，获取物联网终端设备的实时信息并存储在缓存数据库中；所述通讯组件通过集群部署方式，实现所连接物联网终端设备的信息管理，包括：设备基本信息维护、设备连接协议维护、设备连接协议选择、设备连接启用关闭等；

所述缓存数据库是应用开源缓存方法构建本地的缓存数据库，通讯组件获取物联网终端设备的实时数据存入缓存数据库中；

所述数据交换共享中心是应用大数据平台构建本地数据交换共享中心，把缓存数据库的数据定时同步至本地数据库中，形成终端设备的历史监测数据；并对历史监测数据进行管理，根据需求对数据进行清洗、分发；

所述Web应用服务包括物联网终端设备基础管理模块、设备监测信息展示模块（从缓存数据库获取实时数据、从本地数据库获取历史信息）、系统的决策分析、设备控制（根据设备信息发送对应协议类型控制指令给通讯组件，通讯组件解析接收到的控制命令控制终端设备）。

所述管控系统中设有若干中心服务器、存储设备、防火墙、交换机；

所述存储设备中部署缓存数据库、本地数据库、数据交换共享服务，实现终端设备实时监测数据的交换、共享和存储；

所述管控系统中还架设前置机，所述前置机用于部署物联网通讯组件集群，实现和各类型终端设备间的数据通信，物联网终端设备通过无线网络或光纤将终端设备实时监测信息传送给通讯组件集群、通讯组件将接收的数据存储至缓存数据库中，数据交换共享中心对数据进行清洗、分发，实现数据传输共享；

所述通讯组件的设备信息管理模块，通过通讯组件配置终端设备基础信息，并建立连接 ，获取实时监测信息及报警信息，保存于缓存数据库中；所有设备信息在每个通讯组件上显示：设备基础信息（名称、设备类型、设备ID、归属、经纬度信息、启用日期等）、设备连接协议类型、归属通讯组件ID等。各数据通过数据交换共享中心最终同步至应用数据库，供Web应用服务使用展示。

所述通讯组件通过Modbus、Zigbee、TCP/IP、UDP协议连接各物联网终端设备；所述通讯组件实现通讯协议的添加删除导入、终端设备基础信息的添加删除导入；启动终端设备和通讯组件的长连接，获取终端设备实时监测信息写入缓存数据库中；

所述通讯组件有接口，供Web应用服务侧用户调用，发送设备控制命令；通过接口接受到控制命令，解析控制命令，根据指令信息去控制对应设备。

在一台或多台前置机上部署多个通讯组件，实现通讯组件的集群部署。

所述缓存数据模块在所述缓存数据库及实体数据库之间形成统一的数据交换协议、提供数据通讯标准和数据统一服务，并将设备信息、设备实时监测信息、设备报警信息、设备历史监测信息数据汇总集成，形成信息数据模型和数据中心。

所述数据交换共享中心使用消息中间件 实现消息调度、数据路由以及数据映射技术，实现信息交换与共享；各Web应用侧用户可通过网络信号实现与所述数据交换共享中心的数据接口的连接，所述数据交换共享中心通过消息调度和数据路由机制实现用户与Web应用服务端之间的对接，并根据需求，确定数据传输的路径，进行各应用模块间的数据交换；在数据交换过程中，根据共享与交换数据的共性根据需求制定统一格式，进行数据映射和数据处理，并以数据日志对数据交换过程进行记录和监控。

所述Web应用服务用于展示终端设备的实时及历史监测信息，查看日志、报警数据、生成图表，建立实时数据档案、报警数据档案、主题数据档案、历史数据档案；根据物联网终端设备的实时数据、报警数据以及历史数据曲线判断出合理的处置措施，调用通讯组件的接口，发出正确的控制指令，控制终端设备；Web应用侧用户和通讯组件之间采用TCP/IP标准规范的以太网方式连接，实现高速传输、集中控制。

实施例2

本发明还提供上述多协议接入的物联网通讯组件管控平台的操作方法，包括以下步骤：

步骤一，通讯协议类型配置；

步骤二，终端设备基础数据配置工作；

步骤三，根据终端设备类型选择通讯协议类型；

步骤四，启动终端设备和通讯组件间的长连接；

步骤五，通讯组件获取已连接的终端设备实时监测信息存入缓存数据库中；

步骤六，数据交换共享中心定时将某时间段的设备监测数据通过接口方式同步至实体数据库集群中；

步骤七，数据交换共享中心根据使用需求，筛洗数据同步数据给Web应用服务数据库中；

步骤八，Web应用服务从缓存数据库获取终端设备的实时数据，从Web应用服务数据库获取历史数据。

步骤九，Web应用服务用户根据获取到的监测数据、报警数据，根据业务判断之后发出正确的控制指令给通讯组件，通讯组件通过配置好的通讯协议，发出指令控制终端设备。

如图2、图3所示，该方法大致可归纳为以下3个步骤：

1、新终端设备接入准备工作

通讯组件集群，根据预定接入的终端设备数量，准备合理数量的前置机器，在每台前置机器上部署通讯组件。终端设备通过无线网络、有线网络及串口网络和通讯组件连接。

通讯组件上添加连接的终端设备基础信息，配置新终端设备的通讯协议以及缓存数据库信息。连接信息配置好之后，启动连接获取终端设备监测信息，保存至缓存数据库中。

通过此方式可无限制添加不同类型的终端设备，获取其监测信息。

2、数据交换共享中心处理数据

数据交换共享中心定时从缓存数据中把海量终端设备的监测信息、报警信息同步至数据库中；分析、处理和共享数据，发布统一数据服务接口，形成信息数据模型和数据中心；根据业务需求，数据交换共享中心利用消息中间件，定时同步业务数据至业务数据库。

3、终端设备数据应用

Web应用服务从缓存数据库获取实时信息，从业务数据库获取历史数据进行展示。

终端设备管理用户通过手机、PAD、PC访问Web应用服务，查看终端设备的监测信息、报警信息，判断设备状况。

终端设备管理用户根据判断结果，调用通讯组件的接口，发出合理的控制指令。

通讯组件接收到控制指令后，根据设备编号判断终端设备类型，生成该设备适用的控制指令。

通过以上1~3步骤，可以实现对终端设备接入物联网通讯组件的管控平台的全生命周期管理。

以上所述，仅是针对本发明的基本工作原理、工作流程以及较佳实现方式的概要描述而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本行业的技术人员以及业务人员，在不脱离本发明技术原理和实现方式的前提下，可能对本发明涉及的简单结构变换、各种变化和改进、以及本发明中实现优点的一个或者多个，均应视作本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.多协议接入物联网通讯组件管控系统，其特征在于，所述平台包括物联网终端设备、通讯组件、缓存数据库、数据交换共享中心、Web应用服务以及网络系统；其中，

所述物联网终端设备，为可获取监测设备数据并且可控制的设备，通过通信协议接入物联网；

所述通讯组件分别与物联网终端设备进行连接，获取物联网终端设备的实时信息并存储在缓存数据库中；所述通讯组件通过集群部署方式，实现所连接物联网终端设备的信息管理，包括：设备基本信息维护、设备连接协议维护、设备连接协议选择、设备连接启用关闭等；

所述缓存数据库是应用开源缓存方法构建本地的缓存数据库，通讯组件获取物联网终端设备的实时数据存入缓存数据库中；

所述数据交换共享中心是应用大数据平台构建本地数据交换共享中心，把缓存数据库的数据定时同步至本地数据库中，形成终端设备的历史监测数据；并对历史监测数据进行管理，根据需求对数据进行清洗、分发；

所述Web应用服务包括物联网终端设备基础管理模块、设备监测信息展示模块、系统的决策分析、设备控制。

2.根据权利要求1所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统，其特征在于，

所述管控系统中设有若干中心服务器、存储设备、防火墙、交换机；

所述存储设备中部署缓存数据库、本地数据库、数据交换共享服务，实现终端设备实时监测数据的交换、共享和存储；

所述管控系统中还架设前置机，所述前置机用于部署物联网通讯组件集群，实现和各类型终端设备间的数据通信，物联网终端设备通过无线网络或光纤将终端设备实时监测信息传送给通讯组件集群、通讯组件将接收的数据存储至缓存数据库中，数据交换共享中心对数据进行清洗、分发，实现数据传输共享；

所述通讯组件的设备信息管理模块，管理终端设备的基础信息以及通讯协议；依据配置信息启动连接，和物联网终端设备建立长连接，获取实时监测信息及报警信息，保存于缓存数据库中；所有设备信息在每个通讯组件上显示：设备基础信息、设备连接协议类型、归属通讯组件ID；

各数据通过数据交换共享中心最终同步至应用数据库，供Web应用服务使用展示。

3.根据权利1要求所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统，其特征在于，

所述通讯组件通过Modbus、Zigbee、TCP/IP、UDP协议连接各物联网终端设备；所述通讯组件实现通讯协议的添加删除导入、终端设备基础信息的添加删除导入；启动终端设备和通讯组件的长连接，获取终端设备实时监测信息写入缓存数据库中；

所述通讯组件有接口，供Web应用服务侧用户调用，发送设备控制命令；通过接口接受到控制命令，解析控制命令，根据指令信息去控制对应设备。

4.根据权利2要求所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统，其特征在于，在一台或多台前置机上部署多个通讯组件，实现通讯组件的集群部署。

5.根据权利1要求所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统，其特征在于，所述缓存数据模块在所述缓存数据库及实体数据库之间形成统一的数据交换协议、提供数据通讯标准和数据统一服务，并将设备信息、设备实时监测信息、设备报警信息、设备历史监测信息数据汇总集成，形成信息数据模型和数据中心。

6.根据权利1要求所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统，其特征在于，所述数据交换共享中心使用消息中间件实现消息调度、数据路由以及数据映射技术，实现信息交换与共享；各Web应用侧用户可通过网络信号实现与所述数据交换共享中心的数据接口的连接，所述数据交换共享中心通过消息调度和数据路由机制实现用户与Web应用服务端之间的对接，并根据需求，确定数据传输的路径，进行各应用模块间的数据交换；在数据交换过程中，根据共享与交换数据的共性根据需求制定统一格式，进行数据映射和数据处理，并以数据日志对数据交换过程进行记录和监控；

所述消息中间件，任务生产者将任务消息发送给消息服务器，消息服务器将任务消息存放在若干队列中，在合适的时候再将任务消息转发给接收者；

任务生产者向消费者发送大量任务消息，都会缓存在队列中，排队消费任务信息，并且消息队列是可以持久化的；由于消息是可缓存的，消息中间件能很好的解决高并发问题。

7.根据权利1要求所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统，其特征在于，

所述Web应用服务用于展示终端设备的实时及历史监测信息，查看日志、报警数据、生成图表，建立实时数据档案、报警数据档案、主题数据档案、历史数据档案；根据物联网终端设备的实时数据、报警数据以及历史数据曲线判断出合理的处置措施，调用通讯组件的接口，发出正确的控制指令，控制终端设备；Web应用侧用户和通讯组件之间采用TCP/IP标准规范的以太网方式连接，实现高速传输、集中控制。

8.根据权利要求1所述的多协议接入物联网通讯组件的管控系统的管控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，通讯协议类型配置；

步骤二，终端设备基础数据配置工作；

步骤三，根据终端设备类型选择通讯协议类型；

步骤四，启动终端设备和通讯组件间的长连接；

步骤五，通讯组件获取已连接的终端设备实时监测信息存入缓存数据库中；

步骤六，数据交换共享中心定时将某时间段的设备监测数据通过接口方式同步至实体数据库集群中；

步骤七，数据交换共享中心根据使用需求，筛洗数据同步数据给Web应用服务数据库中；

步骤八，Web应用服务从缓存数据库获取终端设备的实时数据，从Web应用服务数据库获取历史数据；

步骤九，Web应用服务用户根据获取到的监测数据、报警数据，根据业务判断之后发出正确的控制指令给通讯组件，通讯组件通过配置好的通讯协议，发出指令控制终端设备。

9.根据权利要求8所述的管控方法，其特征在于，所述管控方法应用于不同类型的物联网终端设备，涉及不同类型的通讯协议。