CN111817933B - 一种工业物联网云平台接入系统及其通信方法 - Google Patents

一种工业物联网云平台接入系统及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于工业物联网云平台技术领域，提供一种工业物联网云平台接入系统及其通信方法。其中工业物联网云平台接入系统包括分流调度服务器、接入服务器、业务服务器、客户端单元和前端单元；前端单元，其用于加载驱动并提取自身基本信息；分流调度服务器，其用于接收前端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元；接入服务器和业务服务器，均用于接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表；客户端单元，其用于向分流调度服务器发送前端单元访问请求；向业务服务器发送读取和控制请求，实现前端单元、业务服务器和客户端单元的完整数据通路。

Description

一种工业物联网云平台接入系统及其通信方法
技术领域
本发明属于工业物联网云平台技术领域，尤其涉及一种工业物联网云平台接入系统及其通信方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上，工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点。
物联网云平台是物联网系统的重要组成部分，是一种智能化和控制能力较强的综合系统，以其直观、便捷、智能、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。随着工业智能化和网络技术的发展，工业生产流程、工业设备突破原有本地系统的局限，借助无处不在的网络，将传感数据和控制数据加密后经过网络承载，并在云端解析呈现，远端控制信息也可通过网络传达工业现场。
现有技术常见的物联网云平台系统通常包括至少一个业务处理服务器和至少一个客户端单元和和至少一个前端单元。其中，前端单元是物联网系统的信息采集端，实现传感数据信息、运行数据信息及告警信息的采集功能，前端单元通常位于网络的边缘位置，经过网络的接入层、汇聚层等交换路由设备，与核心层互通。客户端单元是物联网云平台系统的客户应用端，实现传感数据信息、运行数据信息及告警信息对用户的呈现，客户端单元通常位于网络的边缘位置和核心位置。云平台服务器是物联网云平台系统的中心管理服务器，实现作为应用服务器提供工业物联网数据业务；作为管理中心提供客户/用户管理、前端/平台设备管理和虚拟域管理；作为存储中心存储用户数据、业务参数配置数据和常规业务数据；作为告警消息的接收与分发；以及用于客户端单元和/或前端单元之间通信的注册与控制。云平台服务器作为业务控制层设备，通常位于核心层。
发明人发现，现有物联网云平台系统中前端单元与云平台服务器通常需要使用者选定可用区，并且要对前端单元进行地址配置操作，才能实现客户端单元、云平台服务器、前端单元建立一致的地址关联关系，这样不仅增加了操作成本使用体验，也阻碍了前端单元接入后的轻量级业务和重量级业务负载调度的可能性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种工业物联网云平台接入系统及其通信方法，其操作简便、接入效率高、负载灵活调度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种工业物联网云平台接入系统的通信方法。
一种工业物联网云平台接入系统的通信方法，包括分流调度服务器、接入服务器、业务服务器、客户端单元和前端单元；
前端单元，其用于加载驱动并提取自身基本信息；
分流调度服务器，其用于接收前端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元；
接入服务器和业务服务器，均用于接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表；
客户端单元，其用于向分流调度服务器发送前端单元访问请求，以使得分流调度服务器根据自身调度记录返回前端单元所在服务器地址；向业务服务器发送读取和控制请求，以使得业务服务器查找系统资源表，实现前端单元、业务服务器和客户端单元的完整数据通路。
本发明的第二个方面提供一种物联网云平台接入系统的通信方法。
一种物联网云平台接入系统的通信方法，包括：
前端单元加载驱动并提取自身基本信息；
分流调度服务器接收前端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元；
接入服务器和业务服务器接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表；
客户端单元向分流调度服务器发送前端单元访问请求，以使得分流调度服务器根据自身调度记录返回前端单元所在服务器地址；
客户端单元向业务服务器发送读取和控制请求，以使得业务服务器查找系统资源表，实现前端单元、业务服务器和客户端单元的完整数据通路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过分流调度服务器中的分流调度规则，对前端单元进行灵活引流；另外将接入服务器和业务服务器两种逻辑复杂度差异明显的服务器进行分离，两者搭配合作使用，达到的效果是：前端单元和客户端单元无需显式进行上线服务器地址选择配置，大大简化了使用复杂度。同时，分流调度搭配接入和业务的分离，服务端的接入能力和灵活负载能力都明显提升。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1是本发明实施例的一种工业物联网云平台接入系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
结合附图1，本实施例的工业物联网云平台接入系统包括分流调度服务器、接入服务器、业务服务器、客户端单元和前端单元。
在具体实施中，前端单元用于加载驱动并提取自身基本信息。
其中，前端单元的数量至少为一个，每一个前端单元分配一个通信端口和一个与该前端单元MAC/IMIE进行绑定的SN号。前端单元基本信息包括SN、MAC/IMEI、接入密码和生产日期。
其中，前端单元包括DTU、工业路由器和PLCNET，其中，PLCNET是持现场总线主站通讯与控制功能插槽式PLC板卡；DTU(Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。工业路由器是一种，利用公用无线网络为用户提供无线的数据传输功能。
在具体实施中，分流调度服务器，其用于接收前端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元。
其中，分流调度规则是分流服务器内部可更改的一套约定，举例：SN含有产品型号、系列、生产日期、批次号等信息，这个“分流调度规则”就是可以根据这些信息任意组合分配，将前端单元灵活引流到想让他去的服务器；另外，根据轻重业务的请求不同，也可以将目的地引向最合适的服务器。分流调度规则可灵活调整配置。
在具体实施中，接入服务器和业务服务器，均用于接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表。
所述系统资源表包括前端单元的基本信息、是否在线信息和业务开关信息。系统资源表存储在接入服务器的数据库中。当业务开关发生切换时，通知前端单元进行服务器切换。
具体地，客户端单元，其用于向分流调度服务器发送前端单元访问请求，以使得分流调度服务器根据自身调度记录返回前端单元所在服务器地址；
客户端单元还用于向业务服务器发送读取和控制请求，以使得业务服务器查找系统资源表，如果前端单元在线则执行客户端单元发过来的控制请求，或是开始向客户端单元推送前端单元上报到业务服务器的实时数据，实现前端单元、业务服务器和客户端单元的完整数据通路。
当前端单元的服务接入通道后，用于对采集信息进行数据打包；前端单元将数据包进行分割，并将分割的数据包封装后上报给业务服务器；
业务服务器还与用于对接收的数据帧解封拆包，并且推送给有访问请求的客户端单元；客户端单元用于对接收数据拆包展示。
在具体实施中，客户端单元还用于向业务服务器发送前端单元的业务停止命令；
业务服务器，用于接收客户端单元发送的前端单元业务停止命令信息后，更新系统资源表，并向前端单元发送业务停止命令；
前端单元，用于接收业务服务器发送的业务停止命令后，断开与业务服务器的关联，重新连接至接入服务器；
前端单元，用于向接入服务器和业务服务器发送离线信息；
接入服务器和业务服务器，用于接收前端单元发送的离线信息后更新系统资源表，并向客户端单元发送前端单元离线信息。
本实施例的前端单元和客户端单元无需显式进行上线服务器地址选择配置，大大简化了使用复杂度。同时，分流调度搭配接入和业务的分离，服务端的接入能力和灵活负载能力都明显提升。
下面结合附图1来详细说明物联网云平台接入系统的通信方法，包括以下步骤：
(1)、工作开始；
(2)、前端单元加载驱动并提取自身基本信息，所述前端单元基本信息包括SN、MAC/IMEI、接入密码、生产日期；
(3)、分流调度服务器接收前端单元或客户端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元或客户端单元；
(4)、接入服务器接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表，所述系统资源表包括前端单元的基本信息、是否在线信息和业务开关信息。
(5)、当业务开关发生切换时，客户端单元向接入服务器发送业务切换通知；
(6)、接入服务器接收客户端单元发送的业务切换请求，校验并更新系统资源表，并且向前端单元下发切换通知，所述系统资源表包括前端单元基本信息、是否在线信息和业务开关信息。
(7)、前端单元接收接入服务器发送的业务切换通知，向业务服务器发送上线信息；
(8)、业务服务器接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表，所述系统资源表包括前端单元的基本信息、是否在线信息和业务开关信息。
(9)、前端单元打包实时数据，上报给业务服务器；
(10)、业务服务器接收、解析并存储前端单元在线期间上报的实时数据信息。
(11)、客户端单元向分流调度服务器发送前端单元访问请求；
(12)、分流调度服务器接收客户端单元发送的前端单元信息和查询请求，根据自身调度记录，将前端单元所在服务器地址返给客户端单元；
(13)、客户端单元向业务服务器发送读取和控制请求；
(14)、业务服务器查找系统资源表；
(15)、如果前端单元在线则执行(16)，否则执行步骤(18)；
(16)、业务服务器处理客户端单元发过来的控制请求，或是开始向客户端单元推送前端单元上报到业务服务器的实时数据或历史数据；
(17)、客户端单元对接收的数据拆包展示；
(18)、业务服务器开始向客户端单元推送前端单元上报到业务服务器的历史数据；
(19)、前端单元如果收到业务服务器发送的普通控制命令，则执行(20)；如果收到业务服务器发送的业务开关切换控制命令，则执行(21)；
(20)、前端单元执行控制命令；
(21)、前端单元向业务服务器发送离线信息，并且向接入服务器发送上线信息，重新回到步骤(4)；
(22)、业务服务器接收前端单元发送的离线信息后，更新系统资源表，是否在线信息；
(23)、工作结束。
具体地，在上述方法中，所述客户端单元向分流调度服务器、接入服务器和业务服务器所发送的请求信息，都包括前端单元的SN号。
本实施例通过分流调度服务器中的分流调度规则，对前端单元进行灵活引流；另外将接入服务器和业务服务器两种逻辑复杂度差异明显的服务器进行分离，两者搭配合作使用，达到的效果是：前端单元和客户端单元无需显式进行上线服务器地址选择配置，大大简化了使用复杂度。同时，分流调度搭配接入和业务的分离，服务端的接入能力和灵活负载能力都明显提升。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种工业物联网云平台接入系统，其特征在于，包括分流调度服务器、接入服务器、业务服务器、客户端单元和前端单元；
前端单元，其用于加载驱动并提取自身基本信息；
分流调度服务器，其用于接收前端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元；分流调度规则是分流服务器内部可更改的一套约定，根据前端单元的基本信息任意组合分配，将前端单元灵活引流到想让他去的服务器；根据轻重业务的请求不同，将目的地引向最合适的服务器；
接入服务器和业务服务器，均用于接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表；
客户端单元，其用于向分流调度服务器发送前端单元访问请求，以使得分流调度服务器根据自身调度记录返回前端单元所在服务器地址；所述客户端单元向业务服务器发送读取和控制请求，以使得业务服务器查找系统资源表，实现前端单元、业务服务器和客户端单元的完整数据通路。
2.如权利要求1所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，所述业务服务器还用于接收并存储前端单元在线期间上报的实时数据信息。
3.如权利要求1所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，每一个前端单元分配一个通信端口以及一个与该前端单元MAC/IMEI进行绑定的SN号；
或业务服务器查找系统资源表之后，如果前端单元在线则执行客户端单元发过来的控制请求，或是开始向客户端单元推送前端单元上报到业务服务器的实时数据；
或所述客户端单元向分流调度服务器、接入服务器和业务服务器所发送的请求信息，都包括前端单元的SN号。
4.如权利要求1所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，所述系统资源表包括前端单元的基本信息、是否在线信息和业务开关信息；当业务开关发生切换时，接入服务器和业务服务器均用于通知前端单元进行服务器切换。
5.如权利要求1所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，所述前端单元，还用于服务接入通道对采集信息进行数据打包；将数据包进行分割，并将分割的数据包封装后上报给业务服务器。
6.如权利要求1所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，业务服务器还用于对接收的数据帧解封拆包，并且推送给有访问请求的客户端单元，以使得客户端单元对接收数据拆包展示。
7.如权利要求1所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，所述业务服务器，还用于接收客户端单元发送的前端单元业务停止命令信息，更新系统资源表，并向前端单元发送业务停止命令，以使得前端单元接收业务服务器发送的业务停止命令后，断开与业务服务器的关联，重新连接接入服务器。
8.如权利要求7所述的工业物联网云平台接入系统，其特征在于，所述接入服务器和业务服务器，还用于接收前端单元发送的离线信息后更新系统资源表，并向客户端单元发送前端单元离线信息。
9.如权利要求1-8中任一项所述的工业物联网云平台接入系统的通信方法，其特征在于，包括：
前端单元加载驱动并提取自身基本信息；
分流调度服务器接收前端单元发送的基本信息和查询请求，根据设定的分流调度规则，将接入服务器地址和业务服务器地址返给前端单元；
接入服务器和业务服务器接收前端单元发送的上线信息，校验并更新系统资源表；
客户端单元向分流调度服务器发送前端单元访问请求，以使得分流调度服务器根据自身调度记录返回前端单元所在服务器地址；
客户端单元向业务服务器发送读取和控制请求，以使得业务服务器查找系统资源表，实现前端单元、业务服务器和客户端单元的完整数据通路。
10.如权利要求9所述的工业物联网云平台接入系统的通信方法，其特征在于，还包括：
业务服务器接收客户端单元发送的前端单元业务停止命令信息，更新系统资源表，并向前端单元发送业务停止命令，以使得前端单元接收业务服务器发送的业务停止命令后，断开与业务服务器的关联，重新连接接入服务器；
接入服务器和业务服务器接收前端单元发送的离线信息后更新系统资源表，并向客户端单元发送前端单元离线信息。
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