CN111600792A - 网关设备、设备控制系统、设备控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种网关设备、设备控制系统、设备控制方法和装置，其中，该网关设备包括：通信端口，用于为被控设备提供接入接口；通信适配模块，与所述通信接口相连，用于识别所述被控设备的通信协议，并将需要接收的数据按照识别的通信协议与设定的通信协议之间的转换关系进行转换；web模块，与所述通信适配模块相连，用于提供交互界面，通过所述界面用户可设定通信协议。通过上述方案解决了多种标准和多种协议的设备之间的互联互通问题，达到了简单高效对不同协议设备的集中控制的技术效果。

Description

网关设备、设备控制系统、设备控制方法和装置

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体而言，涉及一种网关设备、设备控制系统、设备控制方法和装置。

背景技术

随着通信技术和计算机技术的不断发展，物联网技术得到了广泛的应用，越来越多的家电产品和工业设备都逐渐开始支持物联网功能。然而，这样就导致在设备的集中控制和统一管理的过程中会存在多种通信协议处理和转换的问题，采用不同标准和通信协议的设备的互联互通会使得操作变得繁琐，使得各厂商之间的设备兼容性变差，给集中控制带来难度。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种网关设备、设备控制系统、设备控制方法和装置，以对多种协议进行转换，方便了对不同设备的集中控制。

一方面，提供了一种网关设备，包括：

通信端口，用于为被控设备提供接入接口；

通信适配模块，与所述通信接口相连，用于识别所述被控设备的通信协议，并将需要接收或发送的数据按照识别的通信协议与设定的通信协议之间的转换关系进行转换；

web模块，与所述通信适配模块相连，用于提供交互界面，通过所述界面用户可设定通信协议。

在一个实施方式中，上述网关设备还包括：存储模块，用于存储所述网关设备的配置信息、历史事件信息和传输的数据。

在一个实施方式中，所述存储模块包括：

FLASH，用于存储所述网关设备所使用的操作系统；

SDRAM芯片，用于存储所述网关设备的配置信息、历史事件信息和传输的数据。

在一个实施方式中，上述网关设备还包括：以太网接口，用于用户接入终端设备，所述终端设备用于用户访问所述web模块。

在一个实施方式中，所述通信端口为硬件接口，用于为被控设备提供有线接入。

在一个实施方式中，上述网关设备还包括：应用模块，用于网关任务调度和逻辑功能处理。

另一方面，提供了一种设备控制系统，包括：

一个或多个被控设备；

上述的网关设备。

在一个实施方式中，所述被控设备为暖通设备。

在一个实施方式中，所述暖通设备为以下至少之一：空调、热水器、新风机。

在一个实施方式中，上述设备控制系统还包括：用户终端，与所述网关设备中的web模块相连，用于进行通信协议设定。

又一方面，提供了一种设备控制方法，包括：

网关设备接收被控设备发送的数据包；

识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议；

获取预先设定的数据协议；

将所述数据包按照原数据协议与设定的数据协议之间的转换关系，转换为设定的数据协议；

将转换为设定的数据协议的数据包发送出去。

在一个实施方式中，上述方法还包括：

接收用户选定的数据协议；

将用户选定的数据协议设置为所述预先设定的数据协议。

在一个实施方式中，所述被控设备为暖通设备。

在一个实施方式中，所述暖通设备为以下至少之一：空调、热水器、新风机。

在一个实施方式中，在识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议之后，还包括：

从所述数据包中识别出所述被控设备的设备信息。

又一方面，提供了一种设备控制装置，位于网关设备中，包括：

接收模块，用于接收被控设备发送的数据包；

识别模块，用于识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议；

获取模块，用于获取预先设定的数据协议；

转换模块，用于将所述数据包按照原数据协议与设定的数据协议之间的转换关系，转换为设定的数据协议；

发送模块，用于将转换为设定的数据协议的数据包发送出去。

又一方面，提供了一种网关设备，包括：上述的设备控制装置。

又一方面，提供了一种网络设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

又一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

在上述实施例中，提供了一种网关设备，通过该网关设备可以将接收到的数据都转换成预先设定的通信协议，可以对多种协议进行转换，方便了对不同设备的集中控制，解决了多种标准和多种协议的设备之间的互联互通问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的网关设备的架构图；

图2是根据本发明实施例的设备控制方法的方法流程图；

图3是根据本发明实施例的自动适配多协议的工业网关系统结构框图；

图4是根据本发明实施例的自动适配多协议的工业网关系统分层图；

图5是根据本发明实施例的设备识别及协议适配流程图；

图6是根据本发明实施例的设备控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

考虑到现有的物联网系统中，需要集中控制的设备太多，不同的设备又可能会采用不同的通信协议，这样就使得对这些设备的集中控制难以实现。为此，在本例中提供了一种网关设备，如图1所示，该网关设备可以包括：

通信端口101，用于为被控设备提供接入接口；

通信适配模块102，与所述通信接口相连，用于识别所述被控设备的通信协议，并将需要接收或发送的数据按照识别的通信协议与设定的通信协议之间的转换关系进行转换；

web模块103，与所述通信适配模块相连，用于提供交互界面，通过所述界面用户可设定通信协议。

在上述实施例中，提供了一种网关设备，通过该网关设备可以将接收到的数据都转换成预先设定的通信协议，可以对多种协议进行转换，方便了对不同设备的集中控制，解决了多种标准和多种协议的设备之间的互联互通问题。

上述网关设备中还可以包括：存储模块，用于存储所述网关设备的配置信息、历史事件信息和传输的数据，即，可以通过存储模块来存储网关配置信息和历史事件的存储和PC端通过web模块传输的数据。

具体的，上述存储模块可以包括：FLASH，用于存储所述网关设备所使用的操作系统；SDRAM芯片，用于存储所述网关设备的配置信息、历史事件信息和传输的数据。

为了使得用户可以设置统一的通信协议，上述网关设备中还可以设置以太网接口，用于用户接入终端设备，所述终端设备用于用户访问所述web模块。

上述通信端口可以是硬件接口，用于为被控设备提供有线接入。

上述网关设备还可以包括：应用模块，用于网关任务调度和逻辑功能处理。

在一个实施方式中，上述通信协议可以包括但不限于以下协议一个或多个：BACnet、Modbus、485、KNS协议等。

在本例中还提供了一种设备控制系统，可以包括：一个或多个被控设备；上述的网关设备。

其中，被控设备可以是暖通设备，也可以是智能家居设备等，凡是可以增加到物联网系统中的设备都可以作为上述的被控设备，本申请对此不作限定。

具体的，上述的暖通设备可以包括但不限于以下至少之一：空调、热水器、新风机。

上述设备控制系统还可以包括：用户终端，与所述网关设备中的web模块相连，用于进行通信协议设定。

为了实现对物联网中不同通信协议的设备进行集中控制，在本例中还提供了一种设备控制方法，如图2所示，可以包括如下步骤：

步骤201：网关设备接收被控设备发送的数据包；

步骤202：识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议；

步骤203：获取预先设定的数据协议；

步骤204：将所述数据包按照原数据协议与设定的数据协议之间的转换关系，转换为设定的数据协议；

步骤205：将转换为设定的数据协议的数据包发送出去。

对于上述预先设定的数据协议，可以是用户设定的，也可以是系统默认的，例如，用户可以通过web模块进行协议转换预设，将所有接入的暖通设备协议都转换为TCP/IP协议，或者，将所有接入设备协议都转换为BACnet协议输出等。即，可以接收用户选定的数据协议；将用户选定的数据协议设置为所述预先设定的数据协议。

上述的被控设备可以但不限于为暖通设备，其中，暖通设备可以但不限于为以下至少之一：空调、热水器、新风机。

为了实现对数据的有效处理，可以标识出数据是由哪些设备发出的，在识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议之后，还可以从数据包中识别出被控设备的设备信息，例如，被控设备的ID信息等。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

针对现有的暖通设备中所存在的多设备之间因不同标准和不同协议产生的兼容性差的问题，以及暖通设备联网系统复杂，联网控制不集中的问题，在本例中提供了一种适用于如空调、热水机、新风机等暖通设备的自动适配多协议的工业网关，通过该网关设备可以对多种不同协议之间进行相互转换，增进设备之间的互联互通。

具体的，在本例中提供了一种基于嵌入式Linux系统的工业网关，如图3所示，该网关可以包括：通信端口、通信适配模块、存储模块、应用模块和web模块，各模块之间协同工作，组成网关多协议自动适配功能。

PC端通过以太网接口访问网关的web模块，实现访问控制和数据传输等功能，实现暖通设备的集中控制，且该网关可以支持接入多种通信协议的有线暖通设备，例如可以支持如下协议：RS485协议、CAN协议、以太网协议、TCP/IP协议。

上述网关中的各个组成模块可以分别实现如下功能：

1)通信端口：支持多种硬件接口，提供了RS485、CAN、LAN通信硬件接口，为设备提供有线接口接入。即，可以包括：RS485有线通信端口、CAN有线通信端口和以太网通信端口，以适配不同协议暖通设备硬件接入通信端口。

2)通信适配模块：支持多种工业设备协议，例如：BACnet、Modbus、485、KNS协议等。其中，该通信适配模块还可以包括：设备识别模块：用于识别当前接入设备的ID信息及通信协议；协议转换模块，用于不同协议之间的数据转换；数据收发模块，用于网关数据的接收和发送。

3)应用模块：用于网关任务调度和逻辑功能处理。

4)存储模块：用于网关配置信息和历史事件的存储和PC端通过web模块传输的数据存储。具体的，存储模块中可以包含网关上使用的FLASH和SDRAM芯片，其中，FLASH芯片主要存储网关所使用的嵌入式Linux操作系统，SDRAM芯片主要用于网关配置信息和历史事件的存储和PC端通过web模块传输的数据存储。

5)web模块，用于为用户提供交互界面和访问控制需求，以满足用户对网关的访问控制，数据请求和网关参数的配置需求，同时也为客户端应用程序提供交互服务。

其中，上述web模块还可以提供Internet接口服务，从而使得用户可以通过移动设备进行实时监控。

基于上述网关中各个模块的功能和交互关系，在本例中提出了多协议自动适配网关的系统分层图，如图4所示，可以包括如下四层：

1)硬件驱动层，用于处理485端口、CAN端口和LAN口的底层硬件驱动；

2)协议适配层，用于提供BACnet协议模块、Modbus协议模块、485协议模块和KNS协议模块。

3)任务层，在任务层中包括有：数据处理模块、设备识别模块和协议转换模块，任务层的业务流程可以是：数据处理模块从协议适配层分析当前的通信协议，解析给设备识别模块；设备识别模块识别出当前设备ID信息及匹配web端预设的协议转换需求；最终由协议转换模块完成协议转换。

4)web服务层，包括：web服务模块，用于为用户提供访问及协议转换需求接口，例如：可以由用户设置当前接收协议所要转换的协议，为用户提供网关转换数据。

基于上述的网关设备，在本例中提供了一种协议转换机制及配置方法，如图5所示，网关的协议转换可以包括如下步骤：

S1：底层数据接收及解析：

网关中的数据处理模块接收数据并进行数据解包和解析协议，识别出协议中所包含的协议信息和设备信息。

S2：网关中的应用模块根据web模块中的用户预设进行任务处理，例如，用户通过web模块进行协议转换预设，将所有接入的暖通设备协议都转换为TCP/IP协议或将所有接入设备协议都转换为BACnet协议输出等；另外，用户也可以在通过web模块上传到PC端的数据了解到当前接入网关的设备信息及协议之后，通过web界面进行转换协议的选择和网关参数的实时配置。

S3：任务调度根据web端信息实现协议转换，将转换后的数据经由数据模块进行打包输出。

通过上述方案可以对多种协议进行转换，方便了暖通设备的集中控制，解决了多种标准和多种协议的暖通设备之间的互联互通问题。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种设备控制装置，如下面的实施例所述。由于设备控制装置解决问题的原理与设备控制方法相似，因此设备控制装置的实施可以参见设备控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图6是本发明实施例的设备控制装置的一种结构框图，如图6所示，可以包括：接收模块601、识别模块602、获取模块603、转换模块604和发送模块605，下面对该结构进行说明。

接收模块601，用于接收被控设备发送的数据包；

识别模块602，用于识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议；

获取模块603，用于获取预先设定的数据协议；

转换模块604，用于将所述数据包按照原数据协议与设定的数据协议之间的转换关系，转换为设定的数据协议；

发送模块605，用于将转换为设定的数据协议的数据包发送出去。

在一个实施方式中，上述设备控制装置还可以用于接收用户选定的数据协议；将用户选定的数据协议设置为所述预先设定的数据协议。

在一个实施方式中，上述被控设备可以为暖通设备。

在一个实施方式中，上述暖通设备可以为但不限于以下至少之一：空调、热水器、新风机。

在一个实施方式中，上述设备控制装置还可以在识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议之后，从所述数据包中识别出所述被控设备的设备信息。

在一个实施方式中，所述预先设定的数据协议可以但不限于为以下之一：RS485协议、CAN协议、以太网协议、TCP/IP协议。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：提供了一种网关设备，通过该网关设备可以将接收到的数据都转换成预先设定的通信协议，可以对多种协议进行转换，方便了对不同设备的集中控制，解决了多种标准和多种协议的设备之间的互联互通问题。

尽管本申请内容中提到不同的具体实施例，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (19)

1.一种网关设备，其特征在于，包括：

通信端口，用于为被控设备提供接入接口；

通信适配模块，与所述通信接口相连，用于识别所述被控设备的通信协议，并将需要接收的数据按照识别的通信协议与设定的通信协议之间的转换关系进行转换；

web模块，与所述通信适配模块相连，用于提供交互界面，通过所述界面用户可设定通信协议。

2.根据权利要求1所述的网关设备，其特征在于，还包括：

存储模块，用于存储所述网关设备的配置信息、历史事件信息和传输的数据。

3.根据权利要求2所述的网关设备，其特征在于，所述存储模块包括：

FLASH，用于存储所述网关设备所使用的操作系统；

SDRAM芯片，用于存储所述网关设备的配置信息、历史事件信息和传输的数据。

4.根据权利要求1所述的网关设备，其特征在于，还包括：

以太网接口，用于用户接入终端设备，所述终端设备用于用户访问所述web模块。

5.根据权利要求1所述的网关设备，其特征在于，所述通信端口为硬件接口，用于为被控设备提供有线接入。

6.根据权利要求1所述的网关设备，其特征在于，还包括：

应用模块，用于网关任务调度和逻辑功能处理。

7.一种设备控制系统，其特征在于，包括：

一个或多个被控设备；

权利要求1至6中任一项所述的网关设备。

8.根据权利要求7所述的设备控制系统，其特征在于，所述被控设备为暖通设备。

9.根据权利要求8所述的设备控制系统，其特征在于，所述暖通设备为以下至少之一：空调、热水器、新风机。

10.根据权利要求7所述的设备控制系统，其特征在于，还包括：

用户终端，与所述网关设备中的web模块相连，用于进行通信协议设定。

11.一种设备控制方法，其特征在于，包括：

网关设备接收被控设备发送的数据包；

识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议；

获取预先设定的数据协议；

将所述数据包按照原数据协议与设定的数据协议之间的转换关系，转换为设定的数据协议；

将转换为设定的数据协议的数据包发送出去。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

接收用户选定的数据协议；

将用户选定的数据协议设置为所述预先设定的数据协议。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述被控设备为暖通设备。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述暖通设备为以下至少之一：空调、热水器、新风机。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议之后，还包括：

从所述数据包中识别出所述被控设备的设备信息。

16.一种设备控制装置，其特征在于，位于网关设备中，包括：

接收模块，用于接收被控设备发送的数据包；

识别模块，用于识别所述数据包中的数据协议作为原数据协议；

获取模块，用于获取预先设定的数据协议；

转换模块，用于将所述数据包按照原数据协议与设定的数据协议之间的转换关系，转换为设定的数据协议；

发送模块，用于将转换为设定的数据协议的数据包发送出去。

17.一种网关设备，包括：权利要求16所述的设备控制装置。

18.一种网络设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求11至15中任一项所述方法的步骤。

19.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求11至15中任一项所述方法的步骤。

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