CN113609048A - 一种电力物联网云边业务协同交互方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力物联网云边业务协同交互方法，包括以下步骤：S1：通过调用AT命令控制设备与外部通信入网，设置上下行数据通知；S2：读取系统初始化信息，调度各子线程模块资源；S3：获取终端设备的数据信息，通过接口对其进行处理与存储；S4：网关与终端设备对接，根据终端设备的类型协议进行转换。本发明能够实现对终端设备类型的自动识别，设备采集数据自动提取、数据信息格式化与存储的过程，在面对大数据并发情况下能够处理更大数量级的并发访问，不易出错。

Description

一种电力物联网云边业务协同交互方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，涉及一种物联网协同交互方法，尤其是一种电力物联网云边业务协同交互方法。
背景技术
随着近年来物联网行业的迅猛发展，国内外出现了许多物联网系统开放接入平台，能够对设备消息进行处理，但由于平台往往只提供单个智能设备的接入，并不能为物联网系统提供数据的接入，也不能为公共环境监测等提供数据接入。由于物联网系统的数量较多，加之系统的通信协议种类较多，现有的物联网平台难以应对物联网通信协议的接入，进而造成了物联网数据接入平台的重复开发与建设，间接增大了系统的维护成本。对于物联网通信协议的接入，在网络框架针对多种物联网通信协议进行格式转换以便物联网数据的存储。根据物联网大数据算法和使用者交互系统对大数据进行分析然后生成结果报表，搭载分布式大数据平台。在协议适配和数据融合的过程中，虽然可以使用协议的描述文件对数据流和格式进行配置，但是需要引入大量的人工配置工作，这一过程繁冗、易出错且不容易被发现。为了适配不同业务终端的数据流和协议，工作量大容易出错的情况时有发生。
有鉴于此，本发明提出一种电力物联网云边业务协同交互方法。
经检索，未发现与本发明相同或相近似的现有技术的公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种电力物联网云边业务协同交互方法，解决了在协议适配和数据融合的过程中，使用协议的描述文件对数据流和格式进行配置，需要引入大量的人工配置工作，过程繁冗、易出错且不容易被发现的技术问题。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种电力物联网云边业务协同交互方法，包括以下步骤：
S1：通过调用AT命令控制设备与外部通信入网，设置上下行数据通知；
S2：读取系统初始化信息，调度各子线程模块资源；
S3：获取终端设备的数据信息，通过接口对其进行处理与存储；
S4：网关与终端设备对接，根据终端设备的类型协议进行转换。
而且，所述步骤S1的具体步骤包括：
S11：复位终端；
S12：查询是否设置成功，是则进入步骤S13，否则返回步骤S11；
S13：设置频段并激活网络；
S14：查询网络是否被激活，是则设置上下行数据通知，否则返回步骤S13。
而且，所述步骤S2的具体步骤包括：
S21：系统初始化；
S22：判断系统初始化是否成功，是则进入步骤S23，否则判断是否存在上一版本，是则启动备份系统否则结束；
S23：启动拨号程序；
S24：开启线程调度各子模块运行；
S25：定期清理过期日志文件并返回步骤S24。
而且，所述步骤S3的具体步骤包括：
S31：打开设备串口并设置读取参数；
S32：判断串口打开并设置成功，是则进入步骤S33，否则结束；
S33：根据采集到的数据信息判断设备类型；
S34：轮询串口等待读取设备的数据信息；
S35：解析数据信息；
S36：存储数据信息。
而且，所述步骤S4的具体步骤包括：
S41：读取设备上传数据；
S42：判断终端设备的类型；
S43：解析数据并对数据进行匹配和格式化处理。
而且，所述步骤S13的具体步骤包括：
S131：系统初始化；
S132：判断打开4GLTE对应串口是否成功，是则进入步骤S133，否则记录日志；
S133：检查4GLTE模块状态以及SIM状态；
S134：拨号然后判断拨号是否成功，是则结束，否则检查网络状态，然后进入步骤S135；
S135：判断网络状态是否异常，是则返回步骤S133，否则继续执行步骤S135。
而且，所述步骤S3在获取终端设备的数据信息的同时终端设备还进行数据远程交互过程，该数据远程交互过程具体包括如下步骤：
T1：系统初始化再判断是否联网，是则进入步骤T2，否则继续执行步骤T1；
T2：与服务器建立连接，上传设备唯一标识符；
T3：判断连接是否断开，是则等待时间重连再返回步骤T2，否则进入步骤T4；
T4：创建数据上报线程以及接收线程。
而且，所述步骤S35解析数据信息的具体步骤包括：
S351：设备的上行数据信息先经过模组协议循环读取和解析，判断读取下一字段长度是否足够，是则解析该字段数据，否则记录当前步骤，然后结束指令，直至全部字段均读完或者数据长度不足时停止读取；
S352：经过设备协议循环读取和解析，判断读取下一字段长度是否足够，是则解析该字段数据，否则记录当前步骤，然后结束指令，直至全部字段均读完或者数据长度不足时停止读取。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明将获取得到的数据信息经过模组协议解析和设备协议解析得到的数据均临时寄存于数据流中，数据流中包含了终端的原始数据和解析后的数据，并贯穿了系统的整个解析和编码的过程，解决了在协议适配和数据融合的过程中，使用协议的描述文件对数据流和格式进行配置，是需要引入大量的人工配置工作的，这一过程繁冗、易出错且不容易被发现的问题。
2、本发明入网前需先复位终端，设置平台地址，开启功能开关之后进行信号检测，若信号满足设定值则证明该设备具备通信能力，通过调用AT命令激活网络，返回“OK”信息证明激活成功，通过设置上下行数据通知，相应开启接收或者发送数据线程，能够有效避免数据遗漏发送或者接收问题。
3、本发明的系统调取各子线程模块资源，然后将自终端设备获取到的数据信息进行处理和存储，实现网关与物联网终端设备的对接，支持设备内设定的不同协议之间的自动转换，从而实现对终端设备类型的自动识别，设备采集数据自动提取、数据信息格式化与存储的过程，在面对大数据并发情况下能够处理更大数量级的并发访问，不易出错。
附图说明
图1是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的处理流程图；
图2是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的步骤S1的示意图；
图3是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的步骤S2的示意图；
图4是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的步骤S3的示意图；
图5是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的步骤S4的示意图；
图6是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的步骤S13的示意图；
图7是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的网关与应用层的主控模块之间交互过程示意图；
图8是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的采集的数据信息的示意图；
图9是本发明的一种电力物联网云边业务协同交互方法的采集的设备管理平台的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种电力物联网云边业务协同交互方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：通过调用AT命令控制设备与外部通信入网，设置上下行数据通知；
S2：读取系统初始化信息，调度各子线程模块资源；
S3：获取终端设备的数据信息，通过接口对其进行处理与存储；
S4：网关与终端设备对接，根据终端设备的类型协议进行转换。
如图2所示，所述步骤S1的具体步骤包括：
S11：复位终端；
S12：查询是否设置成功，是则进入步骤S13，否则返回步骤S11；
S13：设置频段并激活网络；
S14：查询网络是否被激活，是则设置上下行数据通知，否则返回步骤S13。
入网前需先复位终端，设置平台地址，开启功能开关之后进行信号检测，若信号满足设定值则证明该设备具备通信能力，通过调用AT命令激活网络，返回“OK”信息证明激活成功，通过设置上下行数据通知，相应开启接收或者发送数据线程，能够有效避免数据遗漏发送或者接收问题。
如图3所示，所述步骤S2的具体步骤包括：
S21：系统初始化；
S22：判断系统初始化是否成功，是则进入步骤S23，否则判断是否存在上一版本，是则启动备份系统否则结束；
S23：启动拨号程序；
S24：开启线程调度各子模块运行；
S25：定期清理过期日志文件并返回步骤S24。
终端设备初始化然后读取并判断系统初始化是否成功，如果成功则启动拨号程序，进而开启线程调度各个子模块运行，定期清理过期日志文件然后继续开启线程调度各子模块运行，通过日志维护能够记录客户端的主要操作和报错信息便于操作者进行排查。
如图4和图8所示，所述步骤S3的具体步骤包括：
S31：打开设备串口并设置读取参数；
S32：判断串口打开并设置成功，是则进入步骤S33，否则结束；
S33：根据采集到的数据信息判断设备类型；
S34：轮询串口等待读取设备的数据信息；
S35：解析数据信息；
S36：存储数据信息。
上述步骤实现的是网关与物联网终端设备的对接，支持设备内设定的不同协议之间的自动转换，从而实现对终端设备类型的自动识别，设备采集数据自动提取、数据信息格式化与存储的过程。
如图5所示，所述步骤S4的具体步骤包括：
S41：读取设备上传数据；
S42：判断终端设备的类型；
S43：解析数据并对数据进行匹配和格式化处理。
通过将应用层数据格式转换成为能够自我描述的json格式的方法，在通信层将数据报文转换成为自描述协议MQTT，并建立一定的通用标准以完成遵循不同通信协议的物联设备之间的通信。
如图6所示，所述步骤S13的具体步骤包括：
S131：系统初始化；
S132：判断打开4GLTE对应串口是否成功，是则进入步骤S133，否则记录日志；
S133：检查4GLTE模块状态以及SIM状态；
S134：拨号然后判断拨号是否成功，是则结束，否则检查网络状态，然后进入步骤S135；
S135：判断网络状态是否异常，是则返回步骤S133，否则继续执行步骤S135。
网关节点包括4G、NB等在内的通信方式，NB模组支持UDP和Coap协议，网关节点通过串口与终端设备与网络模组连接，通过调用AT命令将监测设备的数据发送至管理平台从而实现数据的双向流通，当网络模块工作时网关通过串口AT指令来完成上网、连接服务器，查看数据接收、数据上报等操作。采用拨号形式入网时，若拨号未成功，网络通信模块会检测网络异常并进行重连操作，在重连次数达到设定值后，避免能耗的损失会停止重连。
如图7所示，所述步骤S3在获取终端设备的数据信息的同时终端设备还进行数据远程交互过程，该数据远程交互过程具体包括如下步骤：
T1：系统初始化再判断是否联网，是则进入步骤T2，否则继续执行步骤T1；
T2：与服务器建立连接，上传设备唯一标识符；
T3：判断连接是否断开，是则等待时间重连再返回步骤T2，否则进入步骤T4；
T4：创建数据上报线程以及接收线程。
这个数据远程交互过程主要是实现终端设备数据多点上报、接收来自平台的下达指令与数据并进行动作反馈，从而确保与平台保持心跳连接，上报终端设备的运行状态，进而实现对终端设备的远程数据监控与参数配置。系统给每个设备分配一个唯一标识符表示不同设备，并对其进行划分，设备节点注册信息包含设备的基本属性和所属工程的属性信息，感知层网关设备通过网络通信读取平台配置文件，数据连通进而调度各子程序运行。设备注册文件为JSON格式，具有清晰的层次化结构，方便对平台设备及设备组进行动态管理，设备注册信息主要包括设备的初始化信息和设备的其它信息。设备注册表相当于一虚拟设备，在未接入到平台前，它是一台虚拟设备。该设备包含的属性有设备类型、生产厂商名称、设备型号、设备功能说明、设备使用环境、其他信息，其余还包括状态信息、状态标识、状态名称、默认值，便于对数据状态更新、数据修改与访问。
登录到平台的使用者，有查看该使用者所属的设备组的权限，也有管理该设备组的权限。使用者通过添加新设备界面，首先输入设备唯一标识符对应设备ID，系统会判断该设备是否已经注册，若已经注册，则提示重新输入，若没有注册则进入下一步。输入设备相关的信息，设备类型、生产厂家名称、设备ID、设备位置、设备负责人以及设备所属设备组就可以在平台中注册新设备。当使用者选择设备组时，若没有组则可以创建新设备组。成功创建设备以后，设备列表页面会显示该设备的信息，显示未在线。同时该设备接入平台以后，设备与平台后台系统进行通信，激活了平台中注册的设备，设备上传GPS信息，会在地图上显示该设备所在位置。
如图9所示，按物联网数据架构由上至下依次分成应用层、权限控制层、能力服务总线、数据流总线、通讯层和设备管理层，应用层作为物联网逻辑架构的最顶层，主要功能是将设备管理层采集到的数据信息进行计算处理以实现决策的精确管理，集中面向数据应用和用户端设备，其中轻应用快速构建平台配置有监视组件库、控制组件库、可视化应用构建引擎、时间订阅组件，能够实现数据透传服务、数据流数据、时间订阅服务以及软件应用开发功能，适用于智能工业应用、智能农业应用、智能家居应用等，通讯层配置有包括NIO高效TCP处理引擎以及UDP处理引擎在内的通讯引擎、不同总线的适配器；数据流总线配置有NO SQL数据流异步队列和实时数据流透传接口，能够实时写入离线数据；能力服务总线中包括设备监视服务引擎、设备控制服务引擎、设备预警服务引擎，能够实现数据存储服务、终端信息同步、日志服务、位置服务、SIM状态服务等；权限控制层主要包括设备权限控制、应用权限控制和用户与角色控制，设备管理层作为最底端的感知层，用于识别设备对象获取设备信息，在线监控、日志等环境信息。
所述步骤S35解析数据信息的具体步骤包括：
S351：设备的上行数据信息先经过模组协议循环读取和解析，判断读取下一字段长度是否足够，是则解析该字段数据，否则记录当前步骤，然后结束指令，直至全部字段均读完或者数据长度不足时停止读取；
S352：经过设备协议循环读取和解析，判断读取下一字段长度是否足够，是则解析该字段数据，否则记录当前步骤，然后结束指令，直至全部字段均读完或者数据长度不足时停止读取。
通过将通信协议的数据体拆分成模组协议数据段和设备协议数据段，终端的上行数据将由相应的模组协议和设备协议分别解析。无论是模组协议的配置还是设备协议的配置，其设计思路和实现原理均相同。本课题拟定的协议配置是在熟悉各类协议的前提下，根据约定的规则以XML节点的方式拆分成各个数据类型的字段，如字节类型、短整型、整型、长整型、数组、固定长度字符串、不固定长度字符串、按位与设备包等，并可以根据实际需求不断扩展，针对特殊设备数据长度不固定或者所使用的协议比较特殊的情形，通用协议同时保留了相应的接口，可以由开发者实现该接口的自定义解析数据，从而提高系统对各种协议的兼容性和可扩展性。
所述终端设备与设备管理平台规定的传输协议配置实现消息的编解码过程，通过设置终端设备的规则引擎使得设备管理平台添加自定义规则实现消息转发的业务功能，从而显示终端设备的实时状态和历史数据。
所述传输协议配置具体是根据系统约定规则以XML节点方式拆分成各个数据类型的字段。
模组协议解析和设备协议解析得到的数据均临时寄存于数据流中，数据流中包含了终端的原始数据和解析后的数据，并贯穿了系统的整个解析和编码的过程，智能化解析和适配不同业务终端的数据流和协议。接入的数据形式有多种，使用统一的接收方法解析数据是很难完成解析的，因此对于不同种类的设备，构建不同的解析单元能很好的解决这类问题。数据中间件模块在后台执行线程端口监听，处理消息的转发和数据通信。接收设备上报数据并进行解析后存储到数据库中，转发平台用户发送的指令给设备，维护平台与终端的正常通信。在协议适配和数据融合的过程中，使用协议的描述文件对数据流和格式进行配置，是需要引入大量的人工配置工作的，这一过程繁冗、易出错且不容易被发现。为了简化配置的过程，本发明研究智能化的解析与适配方法，通过数据的可用性、正确性的判断对通信协议和数据流进行快速处理，以匹配最佳的适配协议，并能够及时的发现配置错误和传感器异常。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：通过调用AT命令控制设备与外部通信入网，设置上下行数据通知；
S2：读取系统初始化信息，调度各子线程模块资源；
S3：获取终端设备的数据信息，通过接口对其进行处理与存储；
S4：网关与终端设备对接，根据终端设备的类型协议进行转换。
2.根据权利要求1所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤包括：
S11：复位终端；
S12：查询是否设置成功，是则进入步骤S13，否则返回步骤S11；
S13：设置频段并激活网络；
S14：查询网络是否被激活，是则设置上下行数据通知，否则返回步骤S13。
3.根据权利要求1所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤包括：
S21：系统初始化；
S22：判断系统初始化是否成功，是则进入步骤S23，否则判断是否存在上一版本，是则启动备份系统否则结束；
S23：启动拨号程序；
S24：开启线程调度各子模块运行；
S25：定期清理过期日志文件并返回步骤S24。
4.根据权利要求1所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S3的具体步骤包括：
S31：打开设备串口并设置读取参数；
S32：判断串口打开并设置成功，是则进入步骤S33，否则结束；
S33：根据采集到的数据信息判断设备类型；
S34：轮询串口等待读取设备的数据信息；
S35：解析数据信息；
S36：存储数据信息。
5.根据权利要求1所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S4的具体步骤包括：
S41：读取设备上传数据；
S42：判断终端设备的类型；
S43：解析数据并对数据进行匹配和格式化处理。
6.根据权利要求2所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S13的具体步骤包括：
S131：系统初始化；
S132：判断打开4GLTE对应串口是否成功，是则进入步骤S133，否则记录日志；
S133：检查4GLTE模块状态以及SIM状态；
S134：拨号然后判断拨号是否成功，是则结束，否则检查网络状态，然后进入步骤S135；
S135：判断网络状态是否异常，是则返回步骤S133，否则继续执行步骤S135。
7.根据权利要求1所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S3在获取终端设备的数据信息的同时终端设备还进行数据远程交互过程，该数据远程交互过程具体包括如下步骤：
T1：系统初始化再判断是否联网，是则进入步骤T2，否则继续执行步骤T1；
T2：与服务器建立连接，上传设备唯一标识符；
T3：判断连接是否断开，是则等待时间重连再返回步骤T2，否则进入步骤T4；
T4：创建数据上报线程以及接收线程。
8.根据权利要求4所述的一种电力物联网云边业务协同交互方法，其特征在于：所述步骤S35解析数据信息的具体步骤包括：
S351：设备的上行数据信息先经过模组协议循环读取和解析，判断读取下一字段长度是否足够，是则解析该字段数据，否则记录当前步骤，然后结束指令，直至全部字段均读完或者数据长度不足时停止读取；
S352：经过设备协议循环读取和解析，判断读取下一字段长度是否足够，是则解析该字段数据，否则记录当前步骤，然后结束指令，直至全部字段均读完或者数据长度不足时停止读取。
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