CN112866322B - 一种物联网设备的接入方法及装置 - Google Patents

一种物联网设备的接入方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物联网设备的接入方法及装置，本发明通过建立物联网设备的连接协议；然后，根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；并基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。综上所述，通过本发明的技术方案，可更为快速高效地进行远程监控，数据分析，从而进行能效优化。

Description

一种物联网设备的接入方法及装置
技术领域
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种物联网设备的接入方法及装置。
背景技术
目前，物联网应用的通讯协议，如《电力用户用电信息采集系统通信协议第1部分：主站与采集终端通信协议》，规定了用电信息采集系统中主站和终端之间进行数据传输的帧格式、数据编码及传输规则。适用于点对点、多点共线及一点对多点的通信方式，适用于主站对终端执行主从问答方式以及终端主动上传方式的通信。而此种通信协议仅适用于用电信息采集系统中主站与终端之间的通信，不支持非用电信息采集系统的设备通信。
因此，当工业园区存在多种能源利用时，即涉及多种设备类型表计设备，例如电表、水表、蒸汽表等类型设备互联应用，就需要将采集各种表计设备测量数据到云端数据中心，以便远程监控，数据分析，从而进行能效优化。但目前的协议及架设置不能做到，此时急需一种接入方法。
发明内容
本发明提供了一种物联网设备的接入方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，可更为快速简单的确定区域能源系统的配置。
第一方面，本发明提供了一种物联网设备的接入方法，包括：
建立物联网设备的连接协议；
根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；
基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。
优选地，建立物联网设备的连接协议包括：设置所述连接协议的长度，其中所述长度包含协议标识和用户数据长度；
根据所述连接协议的长度定义数据单元标识；
其中，所述数据单元标识包含数据信息点、数据信息类和数据信息单元。
优先地，根据所述连接协议的长度定义数据单元标识包括：设置所述数据信息点的数据单元格式和所述数据信息类的数据单元格式；
其中，所述数据信息点的数据单元格式至少包含网关连接的设备类型，和网关连接的设备编号；
所述数据信息类的数据单元格至少包含网关采集的数据信息点。
优选地，根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构包括：网关与数据中心通过预设认证消息建立连接；
当所述数据中心与网关建立连接时，数据中心进行时间校对并向网关发送更新时间的控制消息，网关接收到控制消息后向数据中心反馈更新结果；
当网关按预设时间上传数据时，数据中心对所述上传数据解析并将解析结果反馈给网关。
第二方面，本发明提供了一种物联网设备的接入装置，包括：
设置模块，用于建立物联网设备的连接协议；
通讯模块，用于根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；
连接模块，用于基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。
优选地，设置模块包含：
协议单元，用于设置所述连接协议的长度，其中所述长度包含协议标识和用户数据长度；
定义单元，用于根据所述连接协议的长度定义数据单元标识；
其中，所述数据单元标识包含数据信息点、数据信息类和数据信息单元。
优先地，通讯模块包含：
预设单元，用于设置所述数据信息点的数据单元格式和所述数据信息类的数据单元格式；
其中，所述数据信息点的数据单元格式至少包含网关连接的设备类型，和网关连接的设备编号；
所述数据信息类的数据单元格至少包含网关采集的数据信息点。
优选地，连接模块包含：
确认单元，用于网关与数据中心通过预设认证消息建立连接；
当所述数据中心与网关建立连接时，数据中心进行时间校对并向网关发送更新时间的控制消息，网关接收到控制消息后向数据中心反馈更新结果；
当网关按预设时间上传数据时，数据中心对所述上传数据解析并将解析结果反馈给网关。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述处理器执行如第一方面中任一所述的方法。
第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器以及存储有执行指令的存储器，当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行如第一方面中任一所述的方法。
本发明提供了一种物联网设备的接入方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，该方法通过建立物联网设备的连接协议；然后，根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；并基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。综上所述，通过本发明的技术方案，可更为快速高效地进行远程监控，数据分析，从而进行能效优化。
上述的非惯用的优选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种物联网设备的接入方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种物联网设备的接入装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种物联网设备的接入通信流程结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的一种物联网设备的接入装置的物理结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
如图1所述，本发明实施例提供了一种物联网设备的接入方法，包括如下各个步骤：
S101、建立物联网设备的连接协议；
具体地，建立物联网设备的连接协议可以采用下述方法：通过设置所述连接协议的长度，其中所述长度包含协议标识和用户数据长度；然后，根据所述连接协议的长度定义数据单元标识；其中，所述数据单元标识包含数据信息点、数据信息类和数据信息单元。
进一步地，根据所述连接协议的长度定义数据单元标识，可以通过设置所述数据信息点的数据单元格式和所述数据信息类的数据单元格式；其中，所述数据信息点的数据单元格式至少包含网关连接的设备类型，和网关连接的设备编号；所述数据信息类的数据单元格至少包含网关采集的数据信息点。
对于上述步骤S101进一步举例说明：
第一、设置连接协议的长度，设置长度为L包括协议.标识和用户数据长度，由2字节组成，如表1：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8
表1
协议标识由表1中D0～D1两位编码表示，定义如下：
D0＝0、D1＝0：为禁用；
D0＝1、D1＝0：为《Q/GDW 130—2005电力负荷管理系统数据传输规约》使用；
D0＝0、D1＝1：为376.1使用；
D0＝1、D1＝1，为本协议使用。
用户数据长度设置为L1：由D2～D15组成，采用BIN编码，是控制域、地址域、链路用户数据(应用层)的字节总数。
采用专用无线数传信道，长度L1不大于255；
采用网络传输，长度L1不大于16383。
第二、定义数据单元标识
数据单元标识由信息点标识(即下述用DA表示)和信息类标识(即下述用DT表示)组成，表示信息点和信息类型，格式见表2：
Figure BDA0002294075990000061
表2
信息点DA由信息点元(下述用DA1表示)和信息点组(下述用DA2表示)两个字节构成。
在数据传输时：DA1用作标识网关(也可示为终端)所连接的设备类型；DA2用作标识网关(也可示为终端)所连接的设备编号；信息类DT由信息类元DT1和信息类组DT2两个字节构成，DT用作标识网关要采集的信息点。
对于数据单元的定义可用下述方式：
数据单元为按数据单元标识所组织的数据，包括参数、命令等。
网关在响应后台对终端的参数或数据请求时，如终端没有所需的某个数据项，则将应答报文中DT的对应标志位清除；如终端仅是没有某个数据项中的部分内容，则应将该数据项中的所缺部分内容的每个字节填写“EEH”。
DA的数据单元格式的定义设置：
DA由DA1和DA2两个字节构成。
DA1用作标识网关(即终端)所连接的设备类型，见表3；
DA1值 名称及说明
1 电能表
2 燃气表
3 蒸汽表
4 热量表
5 水表
6-247 备用
248 网关
表3
DA2用作标识网关(即终端)所连接的设备编号，见表4；
DA2值 名称及说明
1-248 表计终端顺序号(通信地址)
表4
DT数据格式，以电能表数据DT定义为例，详见表5。
全电量采集对象 单位 DT(采集点编号) 值类型 备注
频率 Hz DT 1 4字节浮点类型
A相频率 Hz DT 2 4字节浮点类型
B相频率 Hz DT 3 4字节浮点类型
C相频率 Hz DT 4 4字节浮点类型
有功电度总 kWh DT 5 4字节浮点类型
正向有功电度尖 kWh DT 6 4字节浮点类型
正向有功电度峰 kWh DT 7 4字节浮点类型
正向有功电度平 kWh DT 8 4字节浮点类型
正向有功电度谷 kWh DT 9 4字节浮点类型
。。。。 。。。 4字节浮点类型
。。。。 。。。 4字节浮点类型
上一有功需量 kW DT 109 4字节浮点类型
备用 DT120～DT253
设备连接状态 DT254 4字节浮点类型
ERC DT255 4字节整形  
表5
当设备连接状态为1时，代表设备正常连接；当设备状态为0时，代表设备和网关通讯状态失败。当设备和网关通讯状态失败时，只上传DT254点。
网关DA1＝248主动DT数据格式详见表6，即网关主动上报数据DT定义；
虚拟点 DT值 注释 值类型
系统日期 1 通信管理机日期 4字节浮点类型
系统时间 2 通信管理机日期，时分秒 4字节浮点类型
内存占用率 3 通信管理机内存使用情况，单位％ 4字节浮点类型
CPU占用率 4 通信管理机CPU使用情况，单位％ 4字节浮点类型
存储使用率 5 通信管理机存储使用情况，单位％ 4字节浮点类型
固件版本(前半部分) 6 固件版本(前半部分)4字节 4字节浮点类型
固件版本(后半部分) 7 固件版本(后半部分)4字节 4字节浮点类型
主备连接状态 8 是否使用主备机，值描述：1-是,0-否 4字节浮点类型
本机运行角色 9 本机角色，值描述：0-备用，1-主机 4字节浮点类型
伙伴机运行角色 10 伙伴机角色，值描述：0-备用，1-主机 4字节浮点类型
表6
燃气表DA1＝2主动DT数据格式，燃气表数据DT定义为例以详见表7；
Figure BDA0002294075990000081
表7
蒸汽表DA1＝3主动DT数据格式，以蒸汽表数据DT定义为例详见表8；
蒸汽采集对象 单位 DT(采集点编号) 值类型
蒸汽温度 ℃ DT 1 4字节浮点类型
蒸汽压力 MPa DT 2 4字节浮点类型
蒸汽瞬时流量 T/h DT 3 4字节浮点类型
日累计蒸汽流量 T DT 4 4字节浮点类型
月累计蒸汽流量 T DT 5 4字节浮点类型
累计蒸汽流量 T DT 6 4字节浮点类型
表8
热量表DA1＝4主动DT数据格式，以热量表数据DT定义为例详见表9；
Figure BDA0002294075990000082
Figure BDA0002294075990000091
表9
水表DA1＝5主动DT数据格式，以水表数据DT定义为例详见表10
水表采集对象 单位 DT(采集点编号) 值类型
瞬时流量 m3/h DT 1 4字节浮点类型
累积流量 m3 DT 2 4字节浮点类型
表10S102、根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；
其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；
具体地，可以采用下述方式实施，即网关与数据中心通过预设认证消息建立连接；当所述数据中心与网关建立连接时，数据中心进行时间校对并向网关发送更新时间的控制消息，网关接收到控制消息后向数据中心反馈更新结果；当网关按预设时间上传数据时，数据中心对所述上传数据解析并将解析结果反馈给网关。
S103、基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，其中，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。
基于上述所提供物联网设备的接入方法，通过建立物联网设备的连接协议；然后，根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；并基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。综上所述，通过本发明的技术方案，可更为快速高效地进行远程监控，数据分析，从而进行能效优化。
如图2所示，本发明实施例提供了一种物联网设备的接入装置，具体如下：该装置包含：设置模块、通讯模块和连接模块。其中，
设置模块201，用于建立物联网设备的连接协议；
通讯模块202，用于根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；
连接模块203，用于基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信。
进一步地，设置模块201包含协议单元、定义单元；其中，
协议单元，用于设置所述连接协议的长度，其中所述长度包含协议标识和用户数据长度；
定义单元，用于根据所述连接协议的长度定义数据单元标识；
其中，所述数据单元标识包含数据信息点、数据信息类和数据信息单元。
进一步地，定义单元包含预设子单元，其中，预设子单元，用于设置所述数据信息点的数据单元格式和所述数据信息类的数据单元格式；
其中，所述数据信息点的数据单元格式至少包含网关连接的设备类型，和网关连接的设备编号；所述数据信息类的数据单元格至少包含网关采集的数据信息点。
进一步地，通讯模块200包含确认单元，其中，确认单元，用于网关与数据中心通过预设认证消息建立连接；
当所述数据中心与网关建立连接时，数据中心进行时间校对并向网关发送更新时间的控制消息，网关接收到控制消息后向数据中心反馈更新结果；
当网关按预设时间上传数据时，数据中心对所述上传数据解析并将解析结果反馈给网关。
基于上述所提供物联网设备的接入装置，与图1所示方法相对应在此不多赘述，但在装置实施上同样可以实现可更为快速高效地进行远程监控，数据分析，从而进行能效优化。
如图3所示，本发明实施例提供了一种物联网设备的接入通信流程结构示意图，具体以4G网关与数据中心交互为例：
首先，终端设备(下述均称为4G网关)向数据中心请求连接并发送数据认证消息，当数据中心接收到消息时，对4G网关发送的数据认证消息进行认证，如果认证成功数据中心会向4G网关反馈认证响应。
第二、在4G网关完成数据认证时，此时4G网关已经与数据中心建立通讯连接；当数据中心进行数据传输时间校对(简称校时)时，向4G网关发送更新数据传输时间的控制消息，4G网关更新时间后向数据中心发送确认或否认的信息，数据中心会对其进行确认或否认。
第三、4G网关按预设定时间上传数据时，将上传数据消息发送数据中心进行数据解析，其中数据消息中包含上传数据的标识，数据中心将解析结果反馈给4G网关进行确认，4G网关会根据解析结果进行接收确认或否认的命令。
图4是本发明一实施例提供的一种物联网设备的接入装置的物理结构示意图，以工业园区多种能源设备综合应用为例：具体包含边缘侧与数据中心之间物联设备连接，其中边缘侧可示为集成设备终端(即网关)。表计设备可以是蒸汽表、电表、水表等，同时或分别通过远传设备，由高防IP向数据中心进行物联数据的传输。其中，数据中心可以包含负载均衡(SLB表示)、云网关以及用于监控操作的大数据平台和云端应用服务设备。
进一步地，边缘测指工业园区现场，数据中心指云端。边缘测表计设备通过串口、网口或无线与远传设备(4G网关)连接通信，远传设备通过改进的协议与数据中心云网关通信，实现表计设备的数据采集。
图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。在硬件层面，该电子设备包括处理器501以及存储有执行指令的存储器502，可选地还包括内部总线503及网络接口504。其中，存储器502可能包含内存5021，例如高速随机存取存储器(Random-AccessMemory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器5022(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等；处理器501、网络接口504和存储器502可以通过内部总线503相互连接，该内部总线503可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等；内部总线503可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。当处理器501执行存储器502存储的执行指令时，处理器501执行本发明任意一个实施例中的方法，并至少用于执行如图1所示的方法。
在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的执行指令，以在逻辑层面上形成一种区域能源系统的配置装置。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本发明任一实施例中提供的一种区域能源系统的配置方法。
处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行执行指令时，所述处理器执行本发明任意一个实施例中提供的方法。该电子设备具体可以是如图5所示的电子设备；执行指令是一种区域能源系统的配置装置所对应计算机程序。
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或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或软件和硬件相结合的形式。
本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同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。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
还需要说明的是，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、商品或者锅炉不仅包括那些要素，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、商品或者锅炉所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者锅炉中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种物联网设备的接入方法，其特征在于，包括：
建立物联网设备的连接协议；
根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；
基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信；
建立物联网设备的连接协议包括：
设置所述连接协议的长度，其中所述长度包含协议标识和用户数据长度；
根据所述连接协议的长度定义数据单元标识；
其中，所述数据单元标识包含数据信息点、数据信息类和数据信息单元；
根据所述连接协议的长度定义数据单元标识包括：
设置所述数据信息点的数据单元格式和所述数据信息类的数据单元格式；
其中，所述数据信息点的数据单元格式至少包含网关连接的设备类型，和网关连接的设备编号，所述设备类型包括电能表、燃气表、蒸汽表、热量表、水表、备用设备和网关；
所述数据信息类的数据单元格式至少包含网关采集的数据信息点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构包括：
网关与数据中心通过预设认证消息建立连接；
当所述数据中心与网关建立连接时，数据中心进行时间校对并向网关发送更新时间的控制消息，网关接收到控制消息后向数据中心反馈更新结果；
当网关按预设时间上传数据时，数据中心对所述上传数据解析并将解析结果反馈给网关。
3.一种物联网设备的接入装置，其特征在于，包括：
设置模块，用于建立物联网设备的连接协议；
通讯模块，用于根据所述连接协议，确定物联网设备的通讯架构；其中，所述通讯架构包含网关与数据中心之间的传输模式；
连接模块，用于基于所述通讯架构，表计设备通过串口、网口或无线与远传设备连接通信，所述远传设备通过所述连接协议与数据中心通信；
设置模块包含：
协议单元，用于设置所述连接协议的长度，其中所述长度包含协议标识和用户数据长度；
定义单元，用于根据所述连接协议的长度定义数据单元标识；
其中，所述数据单元标识包含数据信息点、数据信息类和数据信息单元；
定义单元包含：
预设子单元，用于设置所述数据信息点的数据单元格式和所述数据信息类的数据单元格式；
其中，所述数据信息点的数据单元格式至少包含网关连接的设备类型，和网关连接的设备编号；
所述数据信息类的数据单元格式至少包含网关采集的数据信息点。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，通讯模块包含：
确认单元，用于网关与数据中心通过预设认证消息建立连接；
当所述数据中心与网关建立连接时，数据中心进行时间校对并向网关发送更新时间的控制消息，网关接收到控制消息后向数据中心反馈更新结果；
当网关按预设时间上传数据时，数据中心对所述上传数据解析并将解析结果反馈给网关。
5.一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述处理器执行如权利要求1或2所述的方法。
6.一种电子设备，包括处理器以及存储有执行指令的存储器，当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行如权利要求1或2所述的方法。
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