CN112311742A

CN112311742A - 现场网关数据的适配方法、装置及系统

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Publication number: CN112311742A
Application number: CN201910704325.0A
Authority: CN
Inventors: 刘睿思; 张华�; 黄昌印; 刘礼群; 李小鹏
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd; Zhongke Yungu Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd; Zhongke Yungu Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-02

Abstract

本发明实施方式提供一种现场网关数据的适配方法，属于信息技术领域。获取配置文件中的协议库和数据字典；将接收到的数据包在所述协议库进行协议匹配；根据其匹配协议所对应的数据字典，对所述数据包进行解析。本发明的实施例还提供一种现场网关数据的适配装置及系统。本发明的该实施方式能够无需对现场网关的代码进行重新编写，便可自动完成不同协议，不同数据类型的多源异构数据间的适配或切换，同时减轻了现场实施人员的工作量。

Description

现场网关数据的适配方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体地涉及一种现场网关数据的适配方法、一种现场网关数据的适配装置及系统。

背景技术

在新一轮科技革命和产业变革的大背景下，以数字化、网络化、智能化为特征的智能制造已成为工程机械行业未来的发展趋势。其中工业物联网平台是将设备与云服务进行连接的重要一环，目前已成为国内外相关企业的一个重要的发展方向。

在工业物联网的感知层及传输层，以CAN、RS485、RS232、工业以太网为代表的总线控制系统以其高性能、高可靠性及其在多个行业的成功应用，成为了工程机械控制系统的首选网络。而现场网关则负责接入上述总线，采集设备的作业信息及传感器数据，解析后传输至平台进行持久化保存。针对不同总线，不同接入协议，不同数据类型，快速可靠地将设备信息上传到工业物联网平台一直是耗费大量开发时间的难题。以往的解决方案多是依靠开发工程师针对不同协议及数据格式进行定制开发。不同的协议及数据格式对应不同的软硬件版本，技术实施周期较长，对实施人员的要求较高，端侧的版本较多，管理难度较大。尤其是在向多行业覆盖时，这一劣势更为明显。

发明内容

本发明实施方式的目的提供一种现场网关的多源异构数据的快速匹配方法，以至少解决现场网关对于多源异构数据的适配和解析问题。

为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种现场网关数据的适配方法，所述方法包括：

获取配置文件中的协议库和数据字典；

将接收到的数据包在所述协议库进行协议匹配；

根据其匹配协议所对应的数据字典，对所述数据包进行解析。

可选的，所述配置文件由云端设备生成和\或下发。

可选的，所述方法还包括：当获取到的数据包在协议库进行协议匹配失败时，则向所述云端设备发送更新协议库的请求。

可选的，所述方法还包括：当接收到新的配置文件时，采用所述新的配置文件替换当前的配置文件。

可选的，所述方法还包括：获取所述数据包所关联的发送设备，建立所述发送设备与其使用协议的映射表。

可选的，所述数据包为接收到的下发数据，所述方法还包括：将所述下发数据解析成预设格式的数据分发至所述下发数据对应的目标设备。

可选的，所述数据包为现场采集设备的采集数据，所述方法还包括：将所述采集数据解析成预设格式的数据上传至所述云端设备。

在本发明的第二方面，还提供了一种现场网关数据的适配装置，所述装置包括：一个或多个处理器；以及

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如前述的方法。

在本发明的第三方面，还提供了一种现场网关数据的适配系统，所述系统包括：云端设备以及一个或多个如前述的现场网关数据的适配装置，所述云端设备被配置为与所述适配装置进行数据互交。

可选的，所述云端设备还被配置为：根据用户配置生成配置文件并下发；提供下发数据的操作接口；接收解析后的采集数据；以及响应更新协议库的请求。

本发明提供的现场网关数据的适配方法和装置，具有以下优点：无需对现场网关的代码进行重新编写，便可自动完成不同协议，不同数据类型的多源异构数据间的适配或切换，同时能够通过云端进行配置，减轻了现场实施人员的工作量。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的现场网关数据的适配方法的步骤流程图；

图2是本发明一种实施方式提供的现场网关数据的适配系统的结构示意图；

图3是本发明另一种实施方式提供的现场网关数据的适配系统的结构示意图；

图4是本发明一种实施方式提供的现场网关数据的适配系统中的远程配置流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

图1是本发明一种实施方式提供的现场网关数据的适配方法的步骤流程图，如图1所示，一种现场网关数据的适配方法，所述方法包括：

获取配置文件中的协议库和数据字典；将接收到的数据包在所述协议库进行协议匹配；根据其匹配协议所对应的数据字典，对所述数据包进行解析。

如此，能够将其接收到的进行快速的匹配和解析，并将异构的数据解析成符合预设格式的规定数据。现场网关通过内置多种总线通信协议SDK及数据字典配置文件，用于处理多源异构数据的规范化问题。

具体的，现场的各种设备需要通过现场网关实现数据与外部的交换，因此现场网关需要处理不同总线，不同接入协议，不同数据类型的数据。现场的每种接入设备的数据包采用了自己的通信协议，都有自己的数据格式，因此现场网关需要对不同的数据格式进行对应的处理。不同的数据包都存在对应的解析方法，本发明的实施方式是通过协议匹配来确定对应的数据字典的方法来解析的。通过匹配数据包所采用的协议，根据其采用的协议对应的数据字典对数据包进行解析，从而得到数据包中的内容，进而对数据包进行进一步的处理。数据字典(data dictionary)是对于数据模型中的数据对象或者项目的描述的集合，这样做有利于使用者和其他需要参考的人。当每个数据对象和项目都给出了一个描述性的名字之后，它的关系再进行描述(或者是成为潜在描述关系的结构中的一部分)，然后再描述数据的类型(例如文本还是图像，或者是二进制数值)，列出所有可能预先定义的数值，以及提供简单的文字性描述。这个集合被组织成书的形式用来参考，就叫做数据字典。因此获取到了某一类协议的数据包后，通过其对应的数据字典就能对其进行提取并赋予其含义，以此实现对数据包的解析。获取的数据包经过解析适配后，使之满足数据接入或分发要求。由此解决了多源异构数据的适配接入问题。此处解析后数据的格式包括：根据现场需要，将其转换为所需格式或所需协议的数据。

前述协议库和数据字典均包含于预设格式的配置文件，所述配置文件决定了数据的解析能力，是本发明实施方式的重点。该配置文件可以来源于本地配置，也可以来源于云端配置。在远程配置方式中，此处优选为OTA方式，能够通过在集中平台上的配置对多个远端现场网关进行统一的配置或升级。

进一步的，所述配置文件由云端设备生成和\或下发。该配置文件虽然能够进行本地配置，但优选来源于云端配置。操作人员通过云端设备，对现场的协议库和数据字典进行配置，在平台上生成本地设备(相对于云端设备而言)能识别的配置文件，并通过云端设备进行下发。本实施方式利用云端配置，具有便捷性和规范化的优点。

在本发明提供的另一种实施方式中的方法还包括：当获取到的数据包在协议库进行协议匹配失败时，则向所述云端设备发送更新协议库的请求。

当现场网关中接入了新的设备，且该新设备采用的通信协议不存在于现场网关内置的协议库中，此时会出现“匹配失败”的情况。当出现此情况时，则要在现有的协议库中增加该通信协议，因此需要向云端设备发送更新协议库的请求。此处的发送更新协议库的请求的对端是可配置的，除了优选为云端设备外，还可以根据需要配置为本网中的其他具有较全接入协议的其他网关。本自动更新步骤的设置，使现场网关的适配更加智能化，减少了人工干预的影响。本自动更新步骤的另一好处在于，在协议库为空的情况下，采用本方法的设备也能正常工作，不断丰富自身的协议库和解析能力，减轻了配置工作负担。

在本发明提供的另一种实施方式中，所述方法还包括：当接收到配置文件时，采用所述新的配置文件替换当前的配置文件。即实现对协议库和数据字典的更新。

现场网关启动后，会根据最近一次的配置文件获取到协议库和数据字典，对获取到的数据包进行匹配及解析处理。该配置文件是可以被更新的，此处的更新包括本地更新和远程更新。当现场网关接收到新的配置文件时，会提取配置文件中的协议库和数据字典，对当前的协议库和数据字典进行更新。此处的配置文件的更新设置，不仅能够实现对现场网关的批量修改，还能远程对现场网关实施数据配置和数据更新，实施更为便捷。

在本发明提供的另一种实施方式中，所述方法还包括：获取所述数据包所关联的发送设备，建立所述发送设备与其使用协议的映射表。每个数据包均有对应的发送源设备，源设备使用自己的通信协议。当某一源设备发送的第一个数据包被成功解析后，将该源设备和其使用的接入协议写入映射表，此时，当该源设备的下一个数据包到达时，可以不再重复协议匹配的步骤，通过该映射表直接获取源设备对应的接入协议。该实施方式有利于提升解析效率。当源设备具有多个接入协议时，也能缩小匹配范围，减少接入协议的匹配开销。

在本发明提供的另一种实施方式中，所述数据包为接收到的下发数据，所述方法还包括：将所述下发数据解析成预设格式的数据分发至所述下发数据对应的目标设备。或者，所述数据包为现场采集设备的采集数据，所述方法还包括：将所述采集数据解析成预设格式的数据上传至所述云端设备。

前述的数据包的解析包括了两个方向的解析，即现场网关接收到的下发数据经过解析后分发至现场网关内的装置或设备，以及现场网关内的数据经过解析后向外传输。通过本发明实施方式提供的现场网关能够实现网关内部和网关外部的数据适配，避免了网关内部多种异构数据的差异影响，提升了现场工业物联网的适应性和扩展性。

本发明的实施方式还提供一种现场网关数据的适配装置，所述装置包括：一个或多个处理器；以及存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如前述的方法。此处的装置具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。所述数据处理模块可以例如为单片机、芯片或处理器等常用硬件，更常用的情况下，就是智能终端或者PC的处理器。此处的处理器优选为适用于智能设备的ARM处理器。

本发明的实施方式还提供一种现场网关数据的适配系统，所述系统包括：云端设备以及一个或多个如前述的现场网关数据的适配装置，所述云端设备被配置为与所述适配装置进行数据互交。图2是本发明一种实施方式提供的现场网关数据的适配系统的结构示意图(图2中仅示出了一个适配装置的情况，但实际场景中可能为多个)；如图2所示，系统包括：

云端设备(W1)，也可称为工业互联网平台，具体的是工业互联网平台远程配置模块。用于给适配装置(D1)下发配置文件、发送下发数据以及接收并响应更新协议库的请求。其功能还包括接收解析后的现场采集设备的采集数据，在服务器端进行永久化存储，以及对整个系统的运行日志文件内容进行存储。

适配装置(D1)，即具有前述适配功能的现场工业网关。该现场工业网关通过总线及所安装的传感器进行现场数据采集，并将数据传输到工业互联网平台进行永久存储。其同时内置多种总线通信协议SDK及数据字典配置文件，用于处理多源异构数据问题。上述文件均可通过OTA的方式进行升级，以适应不同的现场环境。其还包含有接入SDK和数据字典等。

现场装置(D2)，即现场控制系统，包含传感器，控制回路等，与适配装置(D1)采用总线进行信息交互。用于对现场设备所安装的传感器进行数据采集，设备姿态控制。

图3是本发明另一种实施方式提供的现场网关数据的适配系统的结构示意图(图3中仅示出了一个现场工业网关的情况，多个的情况未示出)；如图3所示，工业互联网平台和现场工业网关的数据互交主要有数据字典、协议库以及作业数据，其对应的系统功能包括：协议库的配置、管理和更新；数据字典的配置和更新；以及现场采集数据的解析和上传。进一步的，所述云端设备(即前述的工业互联网平台)还被配置为：根据用户配置生成配置文件并下发；提供下发数据的操作接口；接收解析后的采集数据；以及响应更新协议库的请求。以上互交的各种数据对应于服务器端的各项功能，以上互交数据所对应的功能均已有所描述，此处不再重复。

为了更好的理解本发明实施例提供的远程配置流程，特结合附图4，对本发明提供的一种实施方式进行说明。图4是本发明一种实施方式提供的现场网关数据的适配系统中的远程配置流程图。D1与W1互相配合的方式如下：

1、D1与W1约定了统一的数据字典格式，以及数据字典文件及协议库OTA方式。

2、操作人员通过W1，对现场的总线协议及数据字典进行配置。在W1上生成D1能识别格式的配置文件。

3、D1通过OTA功能自动将上述配置文件下载到本地，并进行读取。若配置文件中包含本地没有的协议，则从W1上拉取协议库进行更新。

4、D1依据所读取的配置数据字典文件信息，对从总线上采集的数据进行本地化解析，并上传到W1上进行永久化存储。

在设备现场，依据上述四点工作方式，无需对D1的代码进行重新编写，便可自动完成不同协议，不同数据类型间的转换，显著加快现场配置更新的实施进度。

在本发明的一种实施方式中，还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被控制器执行时能够使得所述控制器执行前述的现场网关数据的适配方法。

本发明上述技术方案能够适用于较广的应用场合，并能有效地对现场工业网关中存在的多种异构数据进行适配。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims

1.一种现场网关数据的适配方法，其特征在于，所述方法包括：

获取配置文件中的协议库和数据字典；

将接收到的数据包在所述协议库进行协议匹配；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置文件由云端设备生成和\或下发。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当接收到的数据包在所述协议库进行协议匹配失败时，向所述云端设备发送更新协议库的请求。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当接收到新的配置文件时，采用所述新的配置文件替换当前的配置文件。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述数据包所关联的发送设备，建立所述发送设备与其使用协议的映射表。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据包为接收到的下发数据，所述方法还包括：将所述下发数据解析成预设格式的数据分发至所述下发数据对应的目标设备。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据包为现场采集设备的采集数据，所述方法还包括：将所述采集数据解析成预设格式的数据后上传至所述云端设备。

8.一种现场网关数据的适配装置，其特征在于，所述装置包括：一个或多个处理器；以及

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。

9.一种现场网关数据的适配系统，其特征在于，所述系统包括：云端设备以及一个或多个如权利要求8所述的现场网关数据的适配装置，

所述云端设备被配置为与所述适配装置进行数据互交。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于,所述云端设备还被配置为：

根据用户配置生成配置文件并下发；

提供下发数据的操作接口；

接收解析后的采集数据；以及

响应更新协议库的请求。