CN111726398A

CN111726398A - 一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法

Info

Publication number: CN111726398A
Application number: CN202010510039.3A
Authority: CN
Inventors: 刘飞; 王长春
Original assignee: Wuxi Yunque Technology Co ltd
Current assignee: Wuxi Yunque Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2020-09-29

Abstract

本发明提供一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其可以支持虚拟设备到物理设备的多对多关联，使物联网平台的管理方式更为强大灵活，能够支持物联网应用的多种形态。本发明技术方案中，数据通信网关设备通过数据通道管理不同的物理设备，编解码器、数据通信网关设备通过其传递数据中的特征标识来实现对物理设备的特征的管理；不同的虚拟设备基于特征标识获取需要管理的物理特征，基于数据通道区分不同的物理设备，实现了虚拟设备与物理设备的多对多的映射关系。

Description

一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法

技术领域

本发明涉及物联网通信技术领域，具体为一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法。

背景技术

在物联网平台中，平台侧需要构建虚拟设备来对应实际的物理设备。虚拟设备必须要反映实际设备的实时状态和数据，但同时虚拟设备的建模又不能完全等同于物理设备。比如说如下的物联网应用场景：

某个清洁供暖云平台项目中，需要对大量的热泵供热空调机组进行远程监控，这些空调机组来自于多个厂家的多个型号。作为空调机组的统一监测项目，需要监测出水，回水温度，进行远程温度设定，以及远程开关机。云平台需要构建统一的虚拟设备模型，独立于某个厂家的设备型号之外；不同厂家供货的不同型号的空调机组都需要对应到这一个统一的虚拟设备模型下；

即，在这个应用场景下，多个不同厂家型号的空调机组作为物理设备，对应到1个虚拟设备模型（虚拟设备）在云平台中进行管理，这是典型的虚拟设备和物理设备1：N对应关系。

比较常见应用中的对应关系还有虚拟设备和物料设备的N：1对应关系、1:1对应关系；然而，当前市场上的物联网平台大多只能单独支持1:N、 N:1中的一种管理关系，而不能同时支持这两种关系，即现有技术不能支持多对多（N：M）对应关系。

发明内容

为了解决人对于虚拟设备和物理设备的关联关系，现有的物联网平台无法支持多对多关系的问题，本发明提供一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其可以支持虚拟设备到物理设备的多对多关联，使物联网平台的管理方式更为强大灵活，能够支持物联网应用的多种形态。

本发明的技术方案是这样的：一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：设：物联网系统中包括：管理平台、安装在现场的物理设备，所述管理平台基于网络对安装在现场的所述物理设备进行数据采集和状态控制、管理；

统计所有需要通过管理平台进行数据通信管理的物理设备；统计每一个所述物理设备的特征，每一个特征通过唯一的特征标识来进行区分；

S2：为每一个所述物理设备指配负责其数据通信的数据通信网关设备；

所述数据通信网关设备安装在现场，所述物理设备通过所述数据通信网关设备与所述管理平台进行数据通信；

在所述数据通信网关设备中，为与其相连的每一个所属物理设备分配一个数据通道；

S3：在所述管理平台中，根据管理需求建立虚拟设备；所述虚拟设备以虚拟设备标识作为在所述管理平台中唯一的标识；

在所述虚拟设备中定义需要其管理的所有的所述物理设备的特征，每一个需要管理的所述物理设备的特征记通过其对应所述特征标识来进行标识；一个所述虚拟设备至少管理一个所述物理设备的特征；

S4：在所述管理平台中建立编解码器，所述编解码器连接所述虚拟设备和所述虚拟设备管理的所述物理设备对应的所述数据通信网关设备；

S5：建立所述虚拟设备和所述物理设备之间的映射关系，其映射规则包括：

a：每一个所述编解码器至少连接一个所述虚拟设备、至少连接一个所述数据通信网关设备；

b：每一个所述数据通信网关设备至少有一个所述编解码器与其连接；所述数据通信网关设备通过数据通信网关设备表示作为唯一的标识码区分彼此；

所述编解码器通过所述数据通信网关设备的所述数据通道区分不同的所述物理设备；

c：允许不同的所述虚拟设备基于同一个所述编解码器与同一个所述物理设备建立映射关系；在所述编解码器中，通过需要传输的所述物理设备的特征来建立所述虚拟设备与所述物理设备之间的一个映射关系；

d：允许不同的所述物理设备基于同一个所述编解码器与同一个所述虚拟设备建立映射关系；

S5：确认所有的所述虚拟设备都和被其管理的所述物理设备建立了映射关系；

如果每一个所述虚拟设备都基于所述编解码器与所有的被其管理的所述物理设备建立映射关系，且每一个物理设备都至少与一个所述虚拟设备建立了映射关系，则本次关联结束。

其进一步特征在于：

所述虚拟设备通过数据集合的形式表示其管理的所述物理设备的特征；每一个需要所述虚拟设备管理的所述物理设备的特征对应一组数据，记做一个特征数据点；

所述特征数据点的参数包括：名称，类型，单位，特征标识，交互，读写；

所述编解码器通过数据集合的方式表示需要其传递的数据；所述数据通信网关设备的一个所述数据通道传递的数据对应所述编解码器中的一组数据，记做一个设备数据点；

所述设备数据点的参数包括：特征标识，类型，字节长度，地址，通讯协议类型；

在所述数据通信网关设备中，每一个所述数据通道中的数据包括：

通道标识、数据名称、数据内容。

本发明提供的一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法中，数据通信网关设备通过数据通道管理不同的物理设备，编解码器、数据通信网关设备通过其传递数据中的特征标识来实现对物理设备的特征的管理；不同的虚拟设备基于特征标识获取需要管理的物理特征，基于数据通道区分不同的物理设备，实现了虚拟设备与物理设备的多对多的映射关系；本发明技术方案中虚拟设备的创建独立于物理设备，不会影响到物理设备，可以根据物联网平台的实际应用需求同时建立虚拟设备和物理设备的1:1映射关系、1：N映射关系和N：1的映射关系，即，本发明技术方案支持虚拟设备和物理设备的多对多映射关系，通过本发明技术方案建立映射关系的方法容易理解，流程简单，具备很高的实用性。

附图说明

图1为本发明的物联网系统的结构示意图；

图2为实施例中虚拟设备与物理设备的映射关系一示意图；

图3为实施例中虚拟设备与物理设备的映射关系二示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中的物联网系统包括管理平台和项目现场硬件系统；管理平台包括虚拟设备1~11和编解码器1~10，项目现场硬件系统包括通信网关1和物理设备1~10；管理平台基于网络对安装在现场的物理设备进行数据采集和状态控制、管理。

本发明的技术方案一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其包括以下步骤。

S1：设：物联网系统中包括：管理平台、安装在现场的物理设备，管理平台基于网络对安装在现场的物理设备进行数据采集和状态控制、管理；

统计所有需要通过管理平台进行数据通信管理的物理设备；统计每一个物理设备的特征，每一个特征通过唯一的特征标识来进行区分；

如图1中，共有11个需要管理的物理设备，其中：物理设备1为1个智能控制柜，通过这个智能控制柜需要管理的特征包括：水泵信息、用电信息、热量信息；物理设备2~11为10个智能空调（智能空调1~10），智能空调1~10需要管理的特征包括：空调温度、湿度、用电信息、开关。

S2：为每一个物理设备指配负责其数据通信的数据通信网关设备；

数据通信网关设备安装在现场，物理设备通过数据通信网关设备与管理平台进行数据通信；

在数据通信网关设备中，为与其相连的每一个所属物理设备分配一个数据通道；

在数据通信网关设备中，每一个数据通道中的数据包括：

通道标识、数据名称、数据内容。

实际应用中，数据通信网关设备基于各种现有的DTU（Data Transfer unit）数据传输终端实现即可。

S3：在管理平台中，根据管理需求建立虚拟设备；虚拟设备以虚拟设备标识作为在管理平台中唯一的标识；

在虚拟设备中定义需要其管理的所有的物理设备的特征，每一个需要管理的物理设备的特征记通过其对应特征标识来进行标识；一个虚拟设备至少管理一个物理设备的特征；

虚拟设备通过数据集合的形式表示其管理的物理设备的特征；每一个需要虚拟设备管理的物理设备的特征对应一组数据，记做一个特征数据点；

特征数据点的参数包括：名称，类型，单位，特征标识，交互，读写；

具体实现的时候，可以通过数组数据结构来实现虚拟设备的数据管理，数组的每一个元素表示虚拟设备的特征数据点；

以下举例说明一个以JSON格式描述的虚拟空调机组：

[

{"名称":"温度","特征标识":"DP_TEMPERATURE","类型":"数值","单位":"℃","交互":"温度仪表组件","读写":"只读"},

{"名称":"湿度","特征标识":"DP_HUMIDITY","类型":"数值","单位":"%","交互":"转盘仪表组件","读写":"只读"},

]；

其中，名称（"温度"、"湿度"）代表虚拟设备中的空调需要管理的物理设备的特征的名称，通过类型，单位，特征标识，交互，读写进行描述；而特征表示“DP_TEMPERATURE、DP_HUMIDITY”作为每一个需要管理的物理设备的特征。

S4：在管理平台中建立编解码器，编解码器连接虚拟设备和虚拟设备管理的物理设备对应的数据通信网关设备；

编解码器通过数据集合的方式表示需要其传递的数据；数据通信网关设备的一个数据通道传递的数据对应编解码器中的一组数据，记做一个设备数据点；

设备数据点的参数包括：特征标识，类型，字节长度，地址，通讯协议类型；

具体实现的时候，可以通过数组来实现编解码器，数组的每个元素是一个设备数据点的数据；

以下举例说明一个以JSON格式描述的适配一种MODBUS空调机组的编解码器：

[

{"特征标识":"DP_TEMPERATURE","类型":"16位有符号数","地址":1,"字节长度":2},

{"特征标识":"DP_HUMIDITY","类型":"16位无符号数","地址":2,"字节长度":2},

]

当一个设备数据点和一个特征数据点，在虚拟设备与编解码器中具有相同的特征标识时，即表示建立一个虚拟设备数据到物理设备数据的映射关系；

虚拟设备采集自己需要的特征数据的时候，基于特征标识从编解码器的数据集合中获取对应的数据。

虚拟设备通过编解码器连接物理设备，每个物理设备都有一套通信协议，编解码器里写上对应物理设备的协议解析，即可通过数据通信网关设备跟该物理设备进行通信；编解码器里编写多个物理设备的协议解析，即可实现跟多个物理设备通信；

一个虚拟设备根据设备json描述对应关联一个编解码器（其中通过特征标识一一对应），最终展示通信获得到的特征数据；设备json描述可以称之为设备展示模型。

S5：建立虚拟设备和物理设备之间的映射关系，其映射规则包括：

a：每一个编解码器至少连接一个虚拟设备、至少连接一个数据通信网关设备；

b：每一个数据通信网关设备至少有一个编解码器与其连接；数据通信网关设备通过数据通信网关设备表示作为唯一的标识码区分彼此；

编解码器通过数据通信网关设备的数据通道区分不同的物理设备；

c：允许不同的虚拟设备基于同一个编解码器与同一个物理设备建立映射关系；在编解码器中，通过需要传输的物理设备的特征来建立虚拟设备与物理设备之间的一个映射关系；

d：允许不同的物理设备基于同一个编解码器与同一个虚拟设备建立映射关系。

参照附图的图2，是基于附图的图1中拆解出来的虚拟设备和物理设备1：N关系的结构示意图；以1：N的映射关系作为实施例一，其中，通信网关1为基于数据采集器实现，在其内部给11个需要管理的物理设备分别设置了一个数据通道：数据通道1~11；当物联网系统需要采集、展示所有的物理设备的用电信息时，建立虚拟设备1，虚拟设备1通过编解码器1采集、展示物理设备1~11的用电信息；即，建立了虚拟设备和物理设备的1：N的映射关系；

如图3所示，为实施例二，在系统支持实施例一的需求的同时，因为物理设备1（智能控制柜）和物理设备2（智能空调1）都安装在控制室内，而控制室内的用电信息需要单独采集、展示，所以建立虚拟设备2；虚拟设备2通过编解码器1采集、展示物理设备1的用电信息，通过编解码器2采集、展示物理设备2的用电信息；在虚拟设备2中可以同时展示物理设备1、物理设备2的用电信息；

而同时，智能空调1~10（物理设备2~11）中每一个都需要单独展示其空调温度、湿度、用电信息、开关信息；则建立虚拟设备3~12，分别通过编码器2~11采集、展示智能空调1~10的信息；

则，针对物理设备2来说，其同时与虚拟设备2、虚拟设备3建立了1:N的映射关系；

针对物理设备3~11来说，其分别与虚拟设备4~12建立1:1的映射关系；

即，结合图2和图3所示关系，物联网系统同时支持虚拟设备与物理设备的1:1映射关系、1：N映射关系、N：1映射关系。

S5：确认所有的虚拟设备都和被其管理的物理设备建立了映射关系；

如果每一个虚拟设备都基于编解码器与所有的被其管理的物理设备建立映射关系，且每一个物理设备都至少与一个虚拟设备建立了映射关系，则本次关联结束。

本发明技术方案，可以非常灵活的支持物联网系统中虚拟设备和物理设备的各种映射关系，且结构简单，实现方便，具备很高的实用性。

Claims

1.一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其特征在于：所述虚拟设备通过数据集合的形式表示其管理的所述物理设备的特征；每一个需要所述虚拟设备管理的所述物理设备的特征对应一组数据，记做一个特征数据点；

所述特征数据点的参数包括：名称，类型，单位，特征标识，交互，读写。

3.根据权利要求1所述一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其特征在于：所述编解码器通过数据集合的方式表示需要其传递的数据；所述数据通信网关设备的一个所述数据通道传递的数据对应所述编解码器中的一组数据，记做一个设备数据点；

所述设备数据点的参数包括：特征标识，类型，字节长度，地址，通讯协议类型。

4.根据权利要求1所述一种用于物联网平台的虚拟设备与物理设备的关联方法，其特征在于：在所述数据通信网关设备中，每一个所述数据通道中的数据包括：

通道标识、数据名称、数据内容。