CN113905104B - 一种电梯智联网的通讯方法和协议转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电梯智联网的通讯方法和协议转换系统，通过所述协议转换系统能够与外部的基于云端的通讯，所述多个装置单元通过母线与从协议转换单元连接，包括控制单元、保障链路和传感器；所述保障链路用于发送警报信号；所述传感器用于感测电梯装置的状态；所述控制单元用于对基础装置单元进行控制；所述母线包括具有多个节点，所述多个装置单元分别经由不同的I/O端连接到所述多个节点，并通过所述母线互相通讯；所述协议转换单元作为云端与母线之间的通讯的转换装置，包括能够传输通讯数据的多个链路，多个链路间使用通讯协议进行通讯。

Description

一种电梯智联网的通讯方法和协议转换系统

技术领域

本发明涉及通讯协议转换技术领域，具体涉及一种电梯智联网的通讯方法和协议转换系统。

背景技术

随着城市化的发展，电梯使用数量增长迅速，同时人们对电梯的安全稳定运行，乘坐舒适感以及智能化要求也越来越高。电梯物联网依托物联网技术、计算机、通讯、大数据处理技术等实现对电梯的科学管理，并提供故障报警、困人报警、安全隐患智能诊断等实用功能，保证电梯安全运行，解决电梯维保和监管的痛点，为智慧电梯的实现提供技术基础。

目前电梯行业维保人员和电梯保有量存在较大的不平衡，人员短缺使电梯维保业不堪重荷，电梯故障发生率和维修及时率越来越受社会各界关注;政府监管部门提出不仅要实现电梯的事后故障报警、应急救援，更要重视故障和电梯安全隐患的预警，做到防患于未然。国家和各地方己经出台的电梯标准中，都对安装和使用电梯物联网提出了相关要求。

通过电梯主控板接口采集电梯信息，相比传感器方案采集方式具有信息全，内容丰富、对电梯运行影响小、不干涉电梯电气回路、故障报警准确率高、安装快捷简便等优点。保障电梯的安全稳定运行是一项系统工程，需要实时准确地获取电梯的各种运行数据、故障数据、状态数据，适用获取到的数据信息进行智能地分析与判断，生成不同的电梯事件，能够及时上报用户并在平台中进行跟踪与记录。

但在现实应用中，电梯远程监控系统都是由电梯厂家自己开发的，只适用自己厂家的电梯，而对其他公司电梯的监控则无能为力。其根源在于每个电梯厂家采集数据的通讯协议都是自己厂家的专用协议，不具有开放性。这样就导致从底层电梯控制系统到上层监控系统都由一个厂家生产，易形成垄断，市场上表现为监控系统的价格比较昂贵，一般用户难以承受。在IT行业，通用协议很早就已开始使用，用来保证不同厂家的产品可以自由通讯。在楼宇自动化行业，BACnet、LonWorks、Konnex等开放协议也已广泛使用。通过使用通用协议，不同厂商的产品可以互相通讯，为系统集成提供便利。但在电梯行业还未采用通用协议。

目前，市场上有很多基于通用协议的组态软件和基于网络(web)的浏览器和技术，如何将电梯数据采集的协议通用化，即，将电梯运行的各个现场数据统一成通用的格式，是需要解决的问题。一旦电梯数据格式具有通用性、开放性，这样就有利于监管部门的管理，更有利于电梯远程监控系统的发展与应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种电梯智联网的协议转换系统，通过所述协议转换系统能够与外部的基于云端通讯，所述协议转换系统包括：多个装置单元、母线、协议转换单元；

所述多个装置单元通过母线与从协议转换单元连接，包括控制单元、保障链路和传感器；所述保障链路用于发送警报信号；所述传感器用于感测电梯装置的状态；所述控制单元用于对基础装置单元进行控制；

所述母线包括具有多个节点，所述多个装置单元分别经由不同的I/O端连接到所述多个节点，并通过所述母线互相通讯；

所述协议转换单元作为云端与母线之间的通讯的转换装置，包括能够传输通讯数据的多个链路，多个链路间通过通讯协议进行通讯。

进一步地，所述协议转换单元包括信道配置模块，以根据从所述协议转换单元发送的数据的优先等级将链路与通讯协议匹配。

进一步地，所述信道配置模块包括模拟资源管理系统和模拟配置系统；所述模拟资源管理系统处理所述协议转换单元的多个链路间使用的协议的完整管理，并同时管理连接到协议转换单元的公共资源；所述模拟配置系统利用在信道配置模块的内部设置协议堆栈接口实现在链路的链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间建立模拟连接。

进一步地，通过将由链路协议堆栈发送的协议内容转换成适用通讯协议堆栈的接收内容，并且将由通讯协议堆栈发送的协议内容转换成适用于链路协议堆栈的接收内容，从而实现链路协议堆栈和通讯协议堆栈之间的协议转换。

进一步地，在链路协议堆栈向通讯协议堆栈传递协议内容时，无论是在链路协议堆栈侧还是在通讯协议堆栈侧，均能够通过栈内排队执行若干所接收或所发送的协议内容的累积。

进一步地，所述多个节点分为高级节点和基础节点，所述高级节点用于保障链路的接入，所述基础节点用于基础装置单元的接入，实现对底层基础装置单元物理量的采集以及控制；所述高级节点和基础节点之间构成一对多的关系。

进一步地，所述多个装置单元通过母线进行询问，若在预定时间段内没有来自母线的相应的节点的状态信号反馈的情况下，该节点连同所分配的装置单元被判断为有故障。

本发明还提出了一种通过上述协议转换系统实现的电梯智联网的通讯方法，多个装置单元采集和控制电梯装置的状态，通过母线与从协议转换单元连接；

协议转换单元重置模拟配置系统，创建具有用于互连的链路协议堆栈和通讯协议堆栈的所需应用入口，链路协议堆栈向与第一应用入口登录，并且通讯协议堆栈与第二应用入口登录；

协议转换单元将发送的数据的按照优先等级，在链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间建立模拟连接；

在经由第一应用入口接收到来自链路协议堆栈的发送消息时，模拟配置系统将该消息转换成适用通讯协议堆栈的接收消息，并且经由第二应用入口将转换的消息转发到通讯协议堆栈；在经由第二应用入口从通讯协议堆栈接收到发送的消息时，模拟配置系统将消息转换成适用链路协议堆栈的接收消息，并且经由第一应用入口将转换的消息转发到链路协议堆栈，实现与基于云端的通讯。

进一步地，通讯协议堆栈提供三种消息发布服务质量，包括同一时间同一消息最多发布一次，通讯协议堆栈不重试；同一时间同一消息至少发布一次，确保消息至少送达一次，需要云端的接收方发送响应报文来确认；同一时间同一消息仅分发一次，需要云端的接收方使用一个两步确认过程来确认收到。

进一步地，当所有链路当前都繁忙，保障链路发送紧急情况的警报信号时，协议转换单元中断链路中的至少一个，并且将所述链路设置为立即用于发送所述警报信号，发送完毕后，被中断的链路将继续中断前的通讯功能。

附图说明

图1为本发明的电梯智联网的通讯协议转换系统的示意图；

图2为本发明母线的节点的结构示意图；

图3为本发明的电梯智联网的通讯方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述电梯智联网的通讯协议转换系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。

如图1所示是电梯智联网的协议转换系统的示意图。通过协议转换系统能够与系统外的基于云端20的数据资源通讯，该数据资源可以为在线服务器或工作站。通讯协议转换系统与基于云端20之间的通讯可以使用不同的有线或无线通讯协议，例如以太网、诸如数字用户线路(DSL)的电话陆线网络或诸如2G（如GSM/GPRS)、诸如3G（如UMTS)、诸如4G（如LTE/WiMax）或5G的蜂窝网络。

通讯协议转换系统具体包括用于采集电梯参数及控制电梯的多个装置单元、母线10、协议转换单元30。

多个装置单元包括控制单元14、保障链路15和传感器13等，控制单元14置于电梯机房内，通过母线10与从协议转换单元30连接，保障链路15通过选择性能更加优越、传输性和安全性更高的线缆对通讯数据进行传输，例如从保障链路15发送紧急情况的警报信号；传感器13用于感测电梯装置的状态。

母线10具有多个节点12，这些节点12具有不同的I/O端，诸如有线或蓝牙接口等。如图2所示，多个节点分为高级节点和基础节点。高级节点负责保障链路的接入，基础节点负责基础装置单元的接入。

高级节点由处理器和射频模块收发组成，高级节点具有广泛的接入能力、能实现异构网络的协议转换、能够对自身的性能进行配置和管理，一个高级节点可以对自组网络中的若干装置节点进行控制以及对上层母线的反馈，在系统中作为协调者。而基础节点主要功能是对底层基础装置单元物理量的采集以及控制，完成与高级节点的通讯，它主要以低功耗的单片机和短距离通讯模块作为基础，接上各类不同功能的传感器实现对不同信息的采集以及不同功能的控制单元对电梯装置进行控制。高级节点和基础节点之间构成一对多的关系。

当多个装置单元分别经由不同的I/O端有线或无线连接到节点12时，彼此之间可以通过母线10互相通讯。

在优选实施例中，多个装置单元通过母线10进行询问，若在预定时间段内没有来自母线10的相应的节点的状态信号反馈的情况下，该节点连同所分配的装置单元被判断为有故障。

在优选的实施例中，电梯智联网的通讯协议转换系统还的一个或多个外围装置和移动装置11，也通过节点12连接到母线10。通过这种方式，必要时，诸如开关、触点和传感器的低级控制装置也可以直接与基于云端20的通讯。

通讯协议转换系统中的协议转换单元30，作为云端20中的数据资源与母线10之间的通讯的桥接或转换装置。协议转换单元30包括能够传输通讯数据的多个链路，多个链路间使用相同协议或不同协议进行通讯。这些链路在诸如数据传输速度、带宽、安全性和干扰等技术特性上彼此不同，且多个链路的通讯是相互独立的，更加有助于多个链路能够同步或异步地执行通讯。协议转换单元30还包括信道配置模块，以根据要从协议转换单元30发送的数据自动地和/或最佳地将链路与可能的通讯协议匹配。为了匹配链路，要考虑链路的技术特性，例如数据传输速度、带宽、安全性以及干扰和信号衰减等。转换发生在多个协议之间，因此减少了不兼容性的技术问题。

在优选实施例中，可以根据从协议转换单元30发送的数据的优先等级来分配或选择链路和通讯协议。可以例如根据数据内容、数据格式和/或数据源来执行链路和通讯协议的最佳分配和匹配。例如，即使所有链路当前都繁忙，但是现在从保障链路15发送紧急情况的警报信号。协议转换单元30应当中断链路中的至少一个，并且将该链路设置为立即可用于发送该警报信号，此后，中断的链路将继续之前的通讯功能。

具体地，对于信道配置模块的具体结构和功能，将作如下详细说明。

信道配置模块具体包括模拟资源管理系统和模拟配置系统。模拟资源管理系统处理协议转换单元30的多个链路间使用的协议的完整管理，例如，服务质量、各种技术之间的优先等级、容错和基于服务提供商的应用入口的选择等，同时模拟资源管理系统还管理连接到协议转换单元30的公共资源。

模拟配置系统利用在信道配置模块的内部设置协议堆栈接口，在链路的链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间建立模拟连接。链路协议堆栈提供了网络层、传输层的功能，主要应用在嵌入式领域，其能够在即使没有操作系统也能独立运行，支持域名解析、简单网络管理协议、网络组管理协议、网络调试与维护等高级应用功能。通讯协议堆栈就是基于链路协议堆栈的应用层协议。因此，需要建立链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间的模拟连接。通讯协议堆栈支持所有平台，适用很多受限的场景，例如机器与机器的通讯和物联网环境。

信道配置模块使得使用各种技术的协议转换系统来处理各种技术的支持变得容易且便利。信道配置模块是可拆卸且即插即用的，因此当引入新技术时，支持该技术的模块被添加到信道配置模块。如果特定技术过时，则移除该信道配置模块。用于与新技术信道配置模块连接的接口是统一配置的，并且支持新技术的信道配置模块使用该新接口与转发接口无缝插接，因此无需模拟资源管理系统和模拟配置系统的功能改变。

通讯协议堆栈提供三种消息发布服务质量，分别为C0、C1 和C2。其中C0表示同一时间同一消息最多发布一次，消息的发布完全依赖链路协议堆栈，云端的接收方不会发送响应，通讯协议堆栈也不会重试，消息重复或丢失都有可能会发生。但是丢失一次没有关系，因为不久后会发送第二次。C1表示同一时间同一消息至少发布一次，确保消息至少送达一次，需要云端的接收方发送响应报文来确认，可能会发生消息重复。C2 表示同一时间同一消息仅分发一次，这是最高等级的服务质量，也是最理想的，它不允许消息丢失与重复，需要云端的接收方使用一个两步确认过程来确认收到，不过这种往返多次的确认同时也会对并发和延迟带来影响。

模拟配置系统用于在链路协议堆栈和通讯协议堆栈之间交换协议内容，具体地通过将由链路协议堆栈发送的协议内容转换成适用通讯协议堆栈的接收内容，并且将由通讯协议堆栈发送的协议内容转换成适用于链路协议堆栈的接收内容，如此设置可以在不利用网络接口并且不需要任何外部连接的情况下对接或配置协议堆栈。

更具体地，模拟配置系统适用链路协议堆栈和通讯协议堆栈两者模拟较低协议层。模拟配置系统提供用于模拟各种较低协议层的多个应用入口。链路协议堆栈经由第一应用入口与模拟配置系统对接，而通讯协议堆栈经由第二应用入口与模拟配置系统对接。第一应用入口和第二应用入口可以模拟相同或不同的较低协议层。在本发明的示例性实施例中，模拟配置系统模拟用于链路协议堆栈与通讯协议堆栈两者的数据链路层，并且链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间的模拟连接是模拟数据链路层连接，协议内容在该模拟数据链路层连接上被交换。

为了使两个协议堆栈互连，模拟配置系统首先在两个协议堆栈之间创建模拟连接，首先模拟配置系统被重置，创建具有用于互连链路协议堆栈和通讯协议堆栈的所需应用入口，链路协议堆栈向与第一应用入口登录，并且通讯协议堆栈与第二应用入口登录，然后开启任务调度器，每个任务在任务调度器的调度下合理运行。链路协议堆栈主要负责链路通讯工作，任务优先等级为最高。通讯协议堆栈主要功能就是分配通讯协议，一旦成功分配协议后，该任务就被删除，任务优先等级次之。随后两个协议堆栈之间建立模拟连接，在链路协议堆栈和通讯协议堆栈之间建立模拟连接。一旦在链路协议堆栈和通讯协议堆栈之间建立了模拟连接，模拟配置系统就通过模拟连接在链路协议堆栈和通讯协议堆栈之间传送协议内容。这涉及将从一个协议接收的发送消息转换为另一个协议的接收消息。具体地，在经由第一应用入口接收到来自链路协议堆栈的发送消息时，模拟配置系统将该消息转换成适用通讯协议堆栈的接收消息，并且经由第二应用入口将转换的消息转发到通讯协议堆栈。同样地，在经由第二应用入口从通讯协议堆栈接收到发送的消息时，模拟配置系统将消息转换成适用链路协议堆栈的接收消息，并且经由第一应用入口将转换的消息转发到链路协议堆栈。

在优选实施例中，在链路协议堆栈向通讯协议堆栈传递协议内容时，无论是在链路协议堆栈侧还是在通讯协议堆栈侧，均可以累积若干所接收或所发送的协议内容，这个累积的协议内容可以在堆栈内中排队执行，以避免不必要的存储器拷贝。

如本发明所述，在一些实施例中，各种功能或动作可以在给定位置处发生和/或与一个或多个装置、系统或装置的操作相关联地发生。例如，在一些实施例中，给定功能或动作的一部分可以在第一装置或位置处执行，并且功能或动作的其余部分可以在一个或多个附加装置或位置处执行。

可以使用一种或多种技术来实现实施例。在一些实施例中，装置或系统可以包括一个或多个处理器和存储指令的存储器，所述指令在由一个或多个处理器执行时使装置或系统执行如本文所述的一个或多个方法动作。在一些实施例中，可以使用本领域技术人员已知的各种机械部件。

实施例可以被实现为一个或多个装置、系统和/或方法。在一些实施例中，指令可以存储在一个或多个计算机程序产品或计算机可读介质上，诸如暂态和/或非暂态计算机可读介质。 指令在被执行时可以使实体（例如，装置或系统）执行如本文所述的一个或多个方法动作。

在不脱离本质或基本特征的情况下，本发明可以以其他特定形式实施。 所描述的实施例在所有方面都被认为仅是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种电梯智联网的协议转换系统，其特征在于，通过所述协议转换系统能够与外部的基于云端的数据资源通讯，所述协议转换系统包括：多个装置单元、母线、协议转换单元；

所述多个装置单元通过母线与所述协议转换单元连接，包括控制单元、保障链路和传感器；所述保障链路用于发送警报信号；所述传感器用于感测电梯装置的状态；所述控制单元用于对基础装置单元进行控制；

所述母线具有多个节点，所述多个装置单元分别经由不同的I/O端连接到所述多个节点，并通过所述母线互相通讯；

所述协议转换单元作为所述云端与母线之间通讯的转换装置，包括能够传输通讯数据的多个链路，所述多个链路间通过通讯协议进行通讯；

所述协议转换单元包括信道配置模块，以根据所述协议转换单元发送的数据的优先等级将链路与通讯协议匹配；

所述多个节点分为高级节点和基础节点，所述高级节点用于所述保障链路的接入，所述基础节点用于基础装置单元的接入，实现对所述基础装置单元物理量的采集以及控制；所述高级节点和基础节点之间构成一对多的关系；

当所有链路当前都繁忙，所述保障链路发送紧急情况的警报信号时，所述协议转换单元中断所述多个链路中的至少一个，并且将被中断的链路设置为用于立即发送所述警报信号，发送完毕后，所述被中断的链路将继续中断前的通讯功能。

2.根据权利要求1所述的协议转换系统，其特征在于，所述信道配置模块包括模拟资源管理系统和模拟配置系统；所述模拟资源管理系统处理所述协议转换单元的多个链路间使用的协议的完整管理，并同时管理连接到所述协议转换单元的公共资源；所述模拟配置系统利用在所述信道配置模块的内部设置协议堆栈接口实现在链路的链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间建立模拟连接，首先所述模拟配置系统被重置，创建具有用于互连链路协议堆栈和通讯协议堆栈的所需应用入口，然后开启任务调度器，链路协议堆栈任务优先等级最高，通讯协议堆栈任务优先等级次之，每个任务在任务调度器的调度下运行。

3.根据权利要求2所述的协议转换系统，其特征在于，通过将所述链路协议堆栈发送的协议内容转换成适用通讯协议堆栈的接收内容，并且将所述通讯协议堆栈发送的协议内容转换成适用于链路协议堆栈的接收内容，从而实现所述链路协议堆栈和通讯协议堆栈之间的协议转换。

4.根据权利要求3所述的协议转换系统，其特征在于，在所述链路协议堆栈向通讯协议堆栈传递协议内容时，无论是在链路协议堆栈侧还是在通讯协议堆栈侧，均能够通过栈内排队执行若干所接收或所发送的协议内容的累积。

5.根据权利要求1所述的协议转换系统，其特征在于，所述多个装置单元通过母线进行询问，若在预定时间段内没有来自所述母线的相应的节点的状态信号反馈的情况下，该节点连同所分配的基础装置单元被判断为有故障。

6.一种通过权利要求1-5任意一项权利要求所述的协议转换系统实现的电梯智联网的通讯方法，其特征在于：

多个装置单元采集和控制电梯装置的状态，通过母线与协议转换单元连接；

所述协议转换单元重置模拟配置系统，创建具有用于互连的链路协议堆栈和通讯协议堆栈的所需应用入口，链路协议堆栈向第一应用入口登录，并且通讯协议堆栈向第二应用入口登录；

开启任务调度器，链路协议堆栈任务优先等级最高，通讯协议堆栈任务优先等级次之，每个任务在任务调度器的调度下运行；

根据所述协议转换单元发送的数据的优先等级来分配链路和通讯协议，在链路协议堆栈与通讯协议堆栈之间建立模拟连接；

在经由第一应用入口接收到来自链路协议堆栈的发送消息时，模拟配置系统将该消息转换成适用通讯协议堆栈的接收消息，并且经由第二应用入口将转换的消息转发到通讯协议堆栈；在经由第二应用入口从通讯协议堆栈接收到发送的消息时，模拟配置系统将消息转换成适用链路协议堆栈的接收消息，并且经由第一应用入口将转换的消息转发到链路协议堆栈，实现与基于云端的通讯。

7.根据权利要求6所述的通讯方法，其特征在于，所述通讯协议堆栈提供三种消息发布服务质量，包括：同一时间同一消息最多发布一次，所述通讯协议堆栈不重试；同一时间同一消息至少发布一次，确保消息至少送达一次，需要云端的接收方发送响应报文来确认；同一时间同一消息仅分发一次，需要云端的接收方使用一个两步确认过程来确认收到。

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