CN114070874A - 一种dtu-edge系列智能网关控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能通信技术领域，特别涉及一种DTU‑EDGE系列智能网关控制系统及其控制方法。包括总控台和若干组网关模组，所述总控台用于与各组网关模组建立信号连接；所述控制模块用于识别合法终端设备类型，根据设备类型进行本机通讯协议配置，并与合法终端设备建立通讯连接，进行加密数据信号传输；所述安全模块用于识别终端设备身份信息，对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理；所述存储模块用于存储识别终端设备身份信息和本机通讯协议配置信息。本发明通过通讯协议存储单元可储存多组不同的主流终端通讯设备的专用通讯协议，从而提高了智能网关的兼容性。
Description
技术领域
本发明属于智能通信技术领域，特别涉及一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统及其控制方法。
背景技术
随着物联网技术的发展，现如今基于物联网通讯的移动终端已经成为人们生活中的重要工具，而智能终端的通讯通常可以通过智能网关与网络进行连接，可知智能网关是连接网联网移动终端与网络的重要设备，为了便于网络运营商以及网络设备厂商，在各地区发展网络业务，网络运营商以及网络设备厂商需要获知各智能网关的位置信息，从而确定出智能网关在各地区的分布状态和部署情况。
但现有的控制系统数据接口比较单一，需要进行额外的通讯协议切换工作，导致智能网关的兼容性降低，同时也增加了工作步骤，降低了工作效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，包括总控台和若干组网关模组，所述总控台用于与各组网关模组建立信号连接；所述网关模组包括控制模块、安全模块、存储模块和端口模块；
所述控制模块用于识别合法终端设备类型，根据设备类型进行本机通讯协议配置，并与合法终端设备建立通讯连接，进行加密数据信号传输；
所述安全模块用于识别终端设备身份信息，对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理；
所述存储模块用于存储识别终端设备身份信息和本机通讯协议配置信息；
所述端口模块用于检测终端设备的通讯信号发送状态，并在相对应一组控制模块发生故障时，建立终端设备与相邻组网关模组的信号连接。
进一步的，所述控制模块包括通讯单元、配置单元和处理单元；
所述通讯单元用于与终端设备建立信号连接；
所述配置单元用于对处理单元进行通讯协议配置；
所述处理单元用于获取并处理合法终端设备发送的第一控制数据，生成第二控制数据。
进一步的，所述通讯单元包括数据连接单元和远程控制单元；
所述数据连接单元包括数据连接端口；所述数据连接端口用于与云端服务器和终端设备信号连接；
所述远程控制单元用于与远程终端设备建立信号连接。
进一步的，所述存储模块包括通讯协议存储单元，所述通讯协议存储单元包括但不限于西门子、GE、艾默生、三菱和欧姆龙终端通讯协议。
进一步的，所述安全模块包括加密单元和身份验证单元；
所述加密单元用于对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，对控制模块接受到的加密数据信号进行解密处理；
所述身份验证单元用于识别终端设备身份信息。
进一步的，所述端口模块包括信号监控单元、设备重启单元、匹配单元和端口切换单元；
所述信号监控单元用于与控制模块和总控台建立信号连接；
所述设备重启单元与其他各组控制模块均建立信接；所述设备重启单元用于在其他任意一组控制模块无法正常工作时，对其进行重启工作；
所述匹配单元与其他各组控制模块均建立信号连接；所述匹配单元用于在本组内的控制模块因故障而停止工作后，将与该组控制模块信号连接的终端设备的通讯协议与其他组控制单元的通讯协议进行一一匹配；
所述端口切换单元用于切换数据连接端口和各组数据转接端口的工作状态。
一种DTU-EDGE系列智能网关控制方法，所述控制方法包括：将各组网关模组与总控台建立通讯连接，并在各组网关模组之间相互建立通讯连接；
通过控制模块对终端设备类型进行识别和通讯协议配置，并与合法终端设备建立通讯连接；
通过安全模块对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理。
进一步的，所述终端设备的通讯连接工作包括：
通过数据连接单元或远程控制单元对信号输出端设备和信号接收端设备建立信号连接；
通过配置单元和通讯协议存储单元对信号输出端设备和信号接收端设备进行通讯协议的识别工作，保证信号输出端设备和信号接收端设备的通讯协议的统一性；
通过格式转换单元对终端设备所发送的通讯信号进行数据格式进行识别并转换，得到默认格式的数据信息。
进一步的，所述加密和解密处理工作包括：
识别成功后，通过加密单元将信号输出端所发出的通讯信号进行加密；
通过身份验证单元对信号接收端发出的数据传输请求进行身份验证；
验证通过后，再由身份验证单元将加密后的通讯信号解密，并传输至信号接收端设备上；
发送成功后，数据传输单元会将本次信号传输的所有信息发送至平台服务器上，用以备份，智能网关的控制工作完成。
进一步的，所述控制方法还包括：
通过检测切换单元实时监控控制模块的工作状态，并在控制模块因故障而无法进行正常工作时，及时切换信号传输端口。
本发明的有益效果是：
1、本发明可通过远程控制单元与计算机、平板电脑或智能手机进行远程数据连接，无需到现场，即可实现远程安全连接。且本发明通过通讯协议存储单元可储存西门子、GE、艾默生、三菱、欧姆龙等多组不同的主流终端通讯设备的专用通讯协议，从而提高了智能网关的兼容性。
2、首先通过信号监控单元对本组控制模块的工作状态进行实时监控，当本组控制模块因故障无法工作时，通过其他组设备重启单元对本组控制模块进行重启工作，若重启失败，则利用匹配单元对其他组控制模块的通讯协议配置进行匹配工作，并利用端口切换单元将信号出口切换至数据转接端口，使得数据连接端口直接将通讯信号输送至该组数据转接端口上，并由相匹配的这组控制模块进行该组终端设备的控制工作。使得智能网关的信号传输工作不会因为控制模块的故障而停止，提高了工作流畅性。
3、通过设置加密单元，使得每次传输的通讯信号均具有独立的加密性。然后当设备连接时，再利用身份验证单元对每组信号接收端设备进行独立的身份验证，并使得与其相对应的一组加密信号得以解密。以这种单向处理的方式提高了网关的安全性，避免其他一些不可信任来源的数据写入。
4、通讯单元的工作是基于NetCore的技术，将PLC通讯设备数据通过以太网或者串口方式读取到各组通讯协议储存单元中，基于移动通讯技术的网络将各终端通讯设备的实时数据通过MQTT方式发送至平台服务器中，减少了通讯的驱动步骤，缩短了信息传递速度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了根据本发明实施例的智能网关的系统示意图；
图2示出了根据本发明实施例的网关模组的系统示意图；
图3示出了根据本发明实施例的控制模块的系统示意图；
图4示出了根据本发明实施例的端口模块的系统示意图；
图5示出了根据本发明实施例的智能网关的控制流程框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
本发明实施例提供了一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统。示例性的，如图1所示，包括总控台和若干组网关模组，所述总控台用于与各组网关模组建立信号连接。
示例性的，如图2所示，所述网关模组包括控制模块、安全模块、存储模块和端口模块；
所述控制模块用于识别终端设备类型，根据设备类型进行本机通讯协议配置，并与终端设备建立通讯连接，进行加密数据信号传输；
所述安全模块用于识别终端设备身份信息，对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理；
所述存储模块用于存储识别终端设备身份信息和本机通讯协议配置信息；
所述端口模块用于检测终端设备的通讯信号发送状态，并在相对应一组控制模块发生故障时，建立终端设备与相邻组网关模组的信号连接。
示例性的，如图3所示，所述控制模块包括通讯单元、处理单元、配置单元和格式转换单元；
所述通讯单元用于与终端设备建立信号连接；
所述配置单元用于对处理单元进行通讯协议配置；
所述处理单元用于获取并处理终端设备发送的第一控制数据，生成第二控制数据；
所述格式转换单元用于对终端设备所发送的通讯信号进行数据格式转换，得到默认格式的数据信息。例如，将NetBEUI类型设置为默认数据类型，当控制模块获取到的终端设备发送的数据为NetBEUI类型，此时格式转换单元可将NetBEUI转换为I PX/SPX类型。其中，格式转换单元可采用但不限于字节流行式的转换技术。
示例性的，所述通讯单元包括数据连接单元和远程控制单元；
所述数据连接单元包括数据连接端口、数据输送端口和若干组数据转接端口，所述数据连接端口用于与终端设备和处理单元建立信号连接，若干组所述数据转接端口分别用于与其他各组网关模组上的控制单元建立信号连接，所述数据输送端口用于与处理单元、总控台和若干组数据转接端口建立信号连接；
优选的，所述数据连接端口、数据输送端口和若干组数据转接端口均采用但不限于RS232和RS485标准串口；
所述远程控制单元用于与远程终端设备建立信号连接；
优选的，所述存储模块包括通讯协议存储单元，所述通讯协议存储单元包括但不限于西门子、GE、艾默生、三菱和欧姆龙终端通讯协议。
具体的，所述安全模块包括加密单元和身份验证单元；
所述加密单元用于对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，对控制模块接受到的加密数据信号进行解密处理；
所述身份验证单元用于识别终端设备身份信息。
示例性的，如图4所示，所述端口模块包括信号监控单元、设备重启单元、匹配单元和端口切换单元；
所述信号监控单元用于与控制模块和总控台建立信号连接；所述信号监控单元用于实时监控控制模块的工作状态，并将控制模块的工作数据发送至总控台上；
所述设备重启单元与其他各组控制模块均建立信接；所述设备重启单元用于在其他任意一组控制模块无法正常工作时，对其进行重启工作。
所述匹配单元与其他各组控制模块均建立信号连接；所述匹配单元用于在本组内的控制模块因故障而停止工作后，将与该组控制模块信号连接的终端设备的通讯协议与其他组控制单元的通讯协议进行一一匹配；
所述端口切换单元用于切换数据连接端口和各组数据转接端口的工作状态；
具体的，当所述匹配单元匹配到与该组终端设备相同的通讯协议后，通过所述端口切换单元关闭数据输送端口的信号输送工作，并开启与该组控制模块通讯协议相匹配的一组数据转接端口，使其开始工作，使得数据连接端口直接将通讯信号输送至该组数据转接端口上，再由该组数据转接端口将通讯信号输送至与其建立信号连接的一组控制模块上，并由这组控制模块进行智能网关的控制工作。
基于上述一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，本发明还提出了一种DTU-EDGE系列智能网关控制方法，示例性的，如图5所示，所述控制方法包括：
将各组网关模组与总控台建立通讯连接，并在各组网关模组之间相互建立通讯连接，使得各组网关模组间均可与其他任意一组网关模组进行通讯信号传输；
通过控制模块对终端设备类型进行识别和通讯协议配置，并与终端设备建立通讯连接；
通过安全模块对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理；
通过端口单元实时监控控制模块的工作状态，并在控制模块因故障而无法进行正常工作时，及时切换信号传输端口。
示例性的，所述终端设备的通讯连接工作包括：
通过数据连接单元或远程控制单元对信号输出端设备和信号接收端设备建立信号连接；
通过配置单元和通讯协议存储单元对信号输出端设备和信号接收端设备进行通讯协议的识别工作，保证信号输出端设备和信号接收端设备的通讯协议的统一性；
通过格式转换单元对终端设备所发送的通讯信号进行数据格式进行识别并转换，得到默认格式的数据信息；
进一步的，所述格式转换工作包括：
例如，将IPX/SPX类型设置为默认数据类型，如果控制模块获取到的终端设备发送的数据为IPX/SPX类型，则无需格式转换单元工作，直接进行信号传输工作；
当控制模块获取到的终端设备发送的数据为NetBEUI类型，此时格式转换单元可将NetBEUI转换为IPX/SPX类型。其中，格式转换单元可采用但不限于字节流行式的转换技术。
先在控制模块内建立默认的数据协议类型，然后利用其对所获取到的终端设备发送的数据协议类型进行比较，若协议类型相同，则直接进行通讯信号的传输，若协议类型不同，则再启动格式转换单元进行格式转换工作。通过建立默认的数据协议类型减少格式切换的次数和步骤，节省了工作时间，提高了工作效率。
示例性的，所述加密和解密处理工作包括：
格式转换成功后，通过加密单元将信号输出端所发出的通讯信号进行加密；
让信号接收端设备向身份验证单元发送数据传输请求；
通过身份验证单元对信号接收端发出的数据传输请求进行身份验证；
验证通过后，再由身份验证单元将加密后的通讯信号解密，并传输至信号接收端设备上；
发送成功后，数据传输单元会将本次信号传输的所有信息发送至总控台上，用以备份。
示例性的，控制模块的信号监控工作包括：
通过信号监控单元实时监控控制模块的工作状态，并将控制模块的工作数据发送至总控台上；
当总控台无法检测到本组信号监控单元所发出的工作数据时，则视为本组控制模块因故障而停止工作，然后通过其他组设备重启单元对本组控制模块进行重启工作；
当重启工作失败后，通过匹配单元将与该组控制模块信号连接的终端设备的通讯协议与其他组控制单元的通讯协议进行一一匹配；
当匹配单元匹配到与该组终端设备相同的通讯协议后，通过端口切换单元关闭数据输送端口的信号输送工作，并开启与该组控制模块通讯协议相匹配的一组数据转接端口，使其开始工作，使得数据连接端口直接将通讯信号输送至该组数据转接端口上；
由该组数据转接端口将通讯信号输送至与其建立信号连接的一组控制模块上，并由这组控制模块进行智能网关的控制工作；至此智能网关的控制工作完成。
本发明可通过远程控制单元与计算机、平板电脑或智能手机进行远程数据连接，无需到现场，即可实现远程安全连接。且本发明通过通讯协议存储单元可储存西门子、GE、艾默生、三菱、欧姆龙等多组不同的主流终端通讯设备的专用通讯协议，从而提高了智能网关的兼容性。
通过设置加密单元，使得每次传输的通讯信号均具有独立的加密性。然后当设备连接时，再利用身份验证单元对每组信号接收端设备进行独立的身份验证，并使得与其相对应的一组加密信号得以解密。以这种单向处理的方式提高了网关的安全性，避免其他一些不可信任来源的数据写入。
通讯单元的工作是基于NetCore的技术，将PLC通讯设备数据通过以太网或者串口方式读取到各组通讯协议储存单元中，基于移动通讯技术的网络将各终端通讯设备的实时数据通过MQTT方式发送至总控台中，减少了通讯的驱动步骤，缩短了信息传递速度。
首先通过信号监控单元对本组控制模块的工作状态进行实时监控，当本组控制模块因故障无法工作时，通过其他组设备重启单元对本组控制模块进行重启工作，若重启失败，则利用匹配单元对其他组控制模块的通讯协议配置进行匹配工作，并利用端口切换单元将信号出口切换至数据转接端口，使得数据连接端口直接将通讯信号输送至该组数据转接端口上，并由相匹配的这组控制模块进行该组终端设备的控制工作。使得智能网关的信号传输工作不会因为控制模块的故障而停止，提高了工作流畅性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，其特征在于：包括总控台和若干组网关模组，所述总控台用于与各组网关模组建立信号连接；
所述网关模组包括控制模块、安全模块、存储模块和端口模块；
所述控制模块用于识别合法终端设备类型，根据设备类型进行本机通讯协议配置，并与合法终端设备建立通讯连接，进行加密数据信号传输；
所述安全模块用于识别终端设备身份信息，对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理；
所述存储模块用于存储识别终端设备身份信息和本机通讯协议配置信息；
所述端口模块用于检测终端设备的通讯信号发送状态，并在相对应一组控制模块发生故障时，建立终端设备与相邻组网关模组的信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，其特征在于：所述控制模块包括通讯单元、配置单元和处理单元；
所述通讯单元用于与终端设备建立信号连接；
所述配置单元用于对处理单元进行通讯协议配置；
所述处理单元用于获取并处理合法终端设备发送的第一控制数据，生成第二控制数据。
3.根据权利要求2所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，其特征在于：所述通讯单元包括数据连接单元和远程控制单元；
所述数据连接单元包括数据连接端口；所述数据连接端口用于与云端服务器和终端设备信号连接；
所述远程控制单元用于与远程终端设备建立信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，其特征在于：所述存储模块包括通讯协议存储单元，所述通讯协议存储单元包括但不限于西门子、GE、艾默生、三菱和欧姆龙终端通讯协议。
5.根据权利要求1所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，其特征在于：所述安全模块包括加密单元和身份验证单元；
所述加密单元用于对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，对控制模块接受到的加密数据信号进行解密处理；
所述身份验证单元用于识别终端设备身份信息。
6.根据权利要求1所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制系统，其特征在于：所述端口模块包括信号监控单元、设备重启单元、匹配单元和端口切换单元；
所述信号监控单元用于与控制模块和总控台建立信号连接；
所述设备重启单元与其他各组控制模块均建立信接；所述设备重启单元用于在其他任意一组控制模块无法正常工作时，对其进行重启工作；
所述匹配单元与其他各组控制模块均建立信号连接；所述匹配单元用于在本组内的控制模块因故障而停止工作后，将与该组控制模块信号连接的终端设备的通讯协议与其他组控制单元的通讯协议进行一一匹配；
所述端口切换单元用于切换数据连接端口和各组数据转接端口的工作状态。
7.一种DTU-EDGE系列智能网关控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：将各组网关模组与总控台建立通讯连接，并在各组网关模组之间相互建立通讯连接；
通过控制模块对终端设备类型进行识别和通讯协议配置，并与合法终端设备建立通讯连接；
通过安全模块对控制模块需要发送的数据信号进行加密处理，并对控制模块接收到的加密数据信号进行解密处理。
8.根据权利要求7所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制方法，其特征在于：所述终端设备的通讯连接工作包括：
通过数据连接单元或远程控制单元对信号输出端设备和信号接收端设备建立信号连接；
通过配置单元和通讯协议存储单元对信号输出端设备和信号接收端设备进行通讯协议的识别工作，保证信号输出端设备和信号接收端设备的通讯协议的统一性；
通过格式转换单元对终端设备所发送的通讯信号进行数据格式进行识别并转换，得到默认格式的数据信息。
9.根据权利要求8所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制方法，其特征在于：所述加密和解密处理工作包括：
识别成功后，通过加密单元将信号输出端所发出的通讯信号进行加密；
通过身份验证单元对信号接收端发出的数据传输请求进行身份验证；
验证通过后，再由身份验证单元将加密后的通讯信号解密，并传输至信号接收端设备上；
发送成功后，数据传输单元会将本次信号传输的所有信息发送至平台服务器上，用以备份，智能网关的控制工作完成。
10.根据权利要求7所述的一种DTU-EDGE系列智能网关控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：
通过检测切换单元实时监控控制模块的工作状态，并在控制模块因故障而无法进行正常工作时，及时切换信号传输端口。
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