CN112769624B - 一种基于点表的工业物联网网关设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于点表的工业物联网网关设计方法，包括：数据端点抽象、数据端点代理、点表点位维护、数据路由蓝图构建、采集通道和发送通道的构建、数据路由包的生成、数据路由包的部署。本发明基于物联网网关，可以快速实现数据采集、缓存、发送和状态监控，并配合网桥快速搭建设备与软件交互的平台。

Description

一种基于点表的工业物联网网关设计方法
技术领域
本发明主要涉及工业物联网，尤其涉及一种基于点表的工业物联网网关设计方法。
背景技术
当下工业物联网相关技术发展迅速，不断融入工业生产的各个环节，能够正确的应用这些技术，可以大幅度提升生产制造效率、改善产品质量、减少能耗、从而降低产品成本，实现将传统工业提升到智能化的新阶段。但是，工业物联网相关业务对实时性、自动化、安全性要求较高，具有协议多、交互模式不统一的特点，不同业务场景下的解决方案差别很大，往往需要根据实际情况定制开发来实现具体的业务功能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于点表的工业物联网网关设计方法，点表是一种自创的高性能键值存储技术。通过对协议进行统一描述和代理接入，解决工业物联网应用场景下协议多、杂的问题；所有数据通过采集通道采集到点表，并基于事件驱动发送到数据目标，统一数据交互模型，解决工业物联网应用场景下交互模式多的问题。减少代码开发工作量、降低开发难度、控制开发成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于点表的工业物联网网关设计方法，包括：
S1.基于物联网平台的数据采集点,技术抽象得到数据端点模型；
S2.基于所述数据端点模型，通过读取所述物联网平台的配置，得到数据端点模型的组件库，将所述组件库接入对应协议，进行协议接入代理；
S3.基于所述数据端点模型的业务含义，构建点表模型和点位与业务的对应关系，根据所述点表模型所需的业务类型，关联点表的点位与所述数据端点之间的关系，形成数据路由蓝图，所述数据路由蓝图包括采集通道和发送通道；
S4.通过合并所述采集通道和发送通道，得到数据路由包，将所述数据路由包部署在网关容器，实现所述物联网平台设备和软件的数据交互。
优选地，所述S1中，所述数据端点模型至少包括设备数据端点和软件数据端点。
优选地，所述S3，所述数据端点模型对应一个或多个所述点位，所述点位的数据来源可以是一个或多个。
优选地，所述S3,所述数据路由蓝图包括数据路由和蓝图；
优选地，所述物联网平台通过定义所述蓝图，生成所述数据路由；
优选地，所述蓝图为OSGi的脚本文件，基于XML格式编写；
优选地，所述数据路由用于联通所述数据端点和所述点表，实现设备和软件的交互。
优选地，所述点表通过所述采集通道采集所述数据端点模型的数据；
优选地，所述数据路由通过所述发送通道监听所述点表的写入和更改事件，并整合发送到目的地。
优选地，所述数据路由包表现为一个jar文件，包含一个或多个数据路由，是运行在网关环境中的组件包。
优选地，所述数据交互，其具体步骤包括：
1)所述采集通道通过所述协议接入代理，基于轮询或事件驱动方式采集所述数据端点模型的数据，根据所述协议接入代理定义所述数据对应的属性；
2)所述采集通道根据预设的映射关系，将所述数据与所述点表的点位进行对应，将对应的数据写入到所述点表，同时发送一条点位写入事件到事件总线；当写入的数据与点位原有数据不同时，则额外发送一条点位更改事件到所述事件总线；
3)所述发送通道监听所述事件总线中的一个或者多个点位的写入或更改事件，当有符合条件的事件被监听到时，根据预设的归集点位信息，读取点表中若干点位的数据，并根据所述预设的映射关系，将数据转换为数据目标位置；
4)所述发送通道将对应数据通过所述协议，将数据写入到相应的数据端点中，完成一次数据交互。
本发明公开了以下技术效果：
本发明基于物联网网关，可以快速实现数据采集、缓存、发送和状态监控，并配合网桥快速搭建设备与软件交互的平台。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明网关设计的整体交互架构图；
图2为本发明网关设计各个组件之间的关系图；
图3为本发明网关设计的数据交互流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-3所示，本实施例提供一种基于点表的工业物联网网关设计方法，包括：
S1.基于物联网平台的数据采集点,技术抽象得到数据端点模型；
S2.基于所述数据端点模型，通过读取所述物联网平台的配置，得到数据端点模型的组件库，将所述组件库接入对应协议，进行协议接入代理；
S3.基于所述数据端点模型的业务含义，构建点表模型和点位与业务的对应关系，根据所述点表模型所需的业务类型，关联点表的点位与所述数据端点之间的关系，形成数据路由蓝图，所述数据路由蓝图包括采集通道和发送通道；
S4.通过合并所述采集通道和发送通道，得到数据路由包，将所述数据路由包部署在网关容器，实现所述物联网平台设备和软件的数据交互。
所述S1中，所述数据端点模型至少包括设备数据端点和软件数据端点。
所述S3，所述数据端点模型对应一个或多个所述点位，所述点位的数据来源可以是一个或多个。
所述S3,所述数据路由蓝图包括数据路由和蓝图；
所述物联网平台通过定义所述蓝图，生成所述数据路由；
所述蓝图为OSGi的脚本文件，基于XML格式编写；
所述数据路由用于联通所述数据端点和所述点表，实现设备和软件的交互。
所述点表通过所述采集通道采集所述数据端点模型的数据；
所述数据路由通过所述发送通道监听所述点表的写入和更改事件，并整合发送到目的地。
所述数据路由包表现为一个jar文件，包含一个或多个数据路由，是运行在网关环境中的组件包。
所述数据交互，其具体步骤包括：
1)所述采集通道通过所述协议接入代理，基于轮询或事件驱动方式采集所述数据端点模型的数据，根据所述协议接入代理定义所述数据对应的属性；
2)所述采集通道根据预设的映射关系，将所述数据与所述点表的点位进行对应，将对应的数据写入到所述点表，同时发送一条点位写入事件到事件总线；当写入的数据与点位原有数据不同时，则额外发送一条点位更改事件到所述事件总线；
3)所述发送通道监听所述事件总线中的一个或者多个点位的写入或更改事件，当有符合条件的事件被监听到时，根据预设的归集点位信息，读取点表中若干点位的数据，并根据所述预设的映射关系，将数据转换为数据目标位置；
4)所述发送通道将对应数据通过所述协议，将数据写入到相应的数据端点中，完成一次数据交互。
数据端点抽象：数据端点，即Endpoint，是对工业物联网环境下数据存储的抽象。数据端点是数据存储的最终位置，数据端点既可以是设备的，也可以是软件的，例如OPC-UA的Node、基于MTConnect的设备接口、FTP的文件夹、数据库表都是数据端点。将这些技术抽象为数据端点的目的在于抹平协议之间的差异性，对所有接入物联网平台的技术和协议进行统一描述。
数据端点代理：基于数据端点抽象，提供物联网平台运行时协议代理。读取配置，并使用相应的组件库接入对应的协议，由组件库代理进行协议接入。
点表点位维护：基于每个数据端点的业务含义，在点表中找到一个或者多个点位进行对应，从业务角度来构建点表，有助于降低开发难度和成本。作为一个中间层，点表的每个点位的数据来源可以是多个，也可能会被发给多个数据目标。
数据路由蓝图构建：根据业务，关联点表点位与数据端点之间的关系，建立数据路由蓝图。蓝图即blueprint，是OSGi的一种脚本文件，它基于XML格式编写，平台通过蓝图来定义和生成数据路由。基于蓝图，可以灵活控制复杂的交互逻辑，增加配置性，降低项目实施过程中的代码量。数据路由用于联通数据端点和点表，构建起设备和软件之间交互的桥梁，是实现数据采集和发送的最小业务单元。
采集通道构建：由数据端点到点表的数据路由蓝图，为采集通道，数据路由方向是从数据端点到点表。构建出的采集通道负责底层数据的采集。
发送通道构建：由点表到数据端点的蓝图，为发送通道，数据路由方向是从点表到数据端点。构建出的发送通道负责监听点表的写入和更改事件，并整合发送到相应的目的地。
数据路由包生成：采集通道和发送通道可以根据业务分组，一个或者多个通道可以合并成数据路由包。表现为一个jar文件，它是运行在网关环境中的组件包。一个路由包中包含一个或者多个数据路由，数据路由包是部署和运行的最小单元。基于数据路由包，可以实现业务的运行时部署、卸载、升级。
数据路由包部署：数据路由包最终将部署在网关容器中，由网关容器进行管理，网关容器基于OSGi技术，实现了对基础支撑组件和数据路由包的生命周期管理，提供基础运行时容器。
实际运行时，由点表负责接收采集通道采集到的数据，设置对应点位值，触发相应事件；发送通道监听到对应事件时，归集需要的数据，发送到目标节点。一次数据交互具体步骤如下：
采集通道通过对应的数据端点代理，使用轮询或事件驱动的方式从数据端点采集数据，并根据数据端点代理来定义取得的数据对应的属性。
采集通道经由预设的一个映射关系，将取得的数据与点表的点位进行对应，将对应的数据写入到点表。
点表在接收到数据后，写入对应点位的数据，并发送一条点位写入事件到事件总线。当写入的数据与点位原有数据不同时，则额外发送一条点位更改事件到事件总线。
发送通道会监听事件总线中的一个或者多个点位的写入或更改事件，当有符合条件的事件被监听到时，根据预设的归集点位信息，读取点表中若干点位的数据，并根据预设的映射关系，将数据转换为数据目标位置。
发送通道将对应数据通过对应的数据端点代理，将数据写入到相应的数据端点中，完成一次数据交互。
本发明基于物联网网关，可以快速实现数据采集、缓存、发送和状态监控，并配合网桥快速搭建设备与软件交互的平台。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于点表的工业物联网网关设计方法，其特征在于，包括：
S1.基于物联网平台的数据采集点,技术抽象得到数据端点模型；
S2.基于所述数据端点模型，通过读取所述物联网平台的配置，得到数据端点模型的组件库，将所述组件库接入对应协议，进行协议接入代理；
S3.基于所述数据端点模型的业务含义，构建点表模型和点位与业务的对应关系，根据所述点表模型所需的业务类型，关联点表的点位与所述数据端点之间的关系，形成数据路由蓝图，所述数据路由蓝图包括采集通道和发送通道；
S4.通过合并所述采集通道和发送通道，得到数据路由包，将所述数据路由包部署在网关容器，实现所述物联网平台设备和软件平台的数据交互；
所述数据交互，其具体步骤包括：
1)所述采集通道通过所述协议接入代理，基于轮询或事件驱动方式采集所述数据端点模型的数据，根据所述协议接入代理定义所述数据对应的属性；
2)所述采集通道根据预设的映射关系，将所述数据与所述点表的点位进行对应，将对应的数据写入到所述点表，同时发送一条点位写入事件到事件总线；当写入的数据与点位原有数据不同时，则额外发送一条点位更改事件到所述事件总线；
3)所述发送通道监听所述事件总线中的一个或者多个点位的写入或更改事件，当有符合条件的事件被监听到时，根据预设的归集点位信息，读取点表中若干点位的数据，并根据所述预设的映射关系，将数据转换为数据目标位置；
4)所述发送通道将对应数据通过所述协议，将数据写入到相应的数据端点中，完成一次数据交互。
2.根据权利要求1所述的基于点表的工业物联网网关设计方法，其特征在于，
所述S1中，所述数据端点模型至少包括设备数据端点和软件数据端点。
3.根据权利要求1所述的基于点表的工业物联网网关设计方法，其特征在于，
所述S3，所述数据端点模型对应一个或多个所述点位，所述点位的数据来源为一个或多个。
4.根据权利要求1所述的基于点表的工业物联网网关设计方法，其特征在于，
所述S3,所述数据路由蓝图包括数据路由和蓝图；
所述物联网平台通过定义所述蓝图，生成所述数据路由；
所述蓝图为OSGi的脚本文件，基于XML格式编写；
所述数据路由用于联通所述数据端点和所述点表，实现设备和软件平台的交互。
5.根据权利要求1所述的基于点表的工业物联网网关设计方法，其特征在于，
所述点表通过所述采集通道采集所述数据端点模型的数据；
所述数据路由通过所述发送通道监听所述点表的写入和更改事件，并整合发送到目的地。
6.根据权利要求1所述的基于点表的工业物联网网关设计方法，其特征在于，
所述数据路由包表现为一个jar文件，包含一个或多个数据路由，是运行在网关环境中的组件包。
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