CN116156012A - 通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法，所述系统包括协议接入转换模块、物联网设备接入代理和标准化报文解析模块；协议接入转换模块将异构设备接入协议报文和TCP报文转换；物联网设备接入代理包括通用的物联网设备接入代理模块和各型物联网设备接入代理插件；标准化报文每组先是组号，后是组内的项，每项按顺序出现在报文中进行组织；标准化报文解析方法采用预先定义解析模板，解析模板采用“组+项”方式，定义了标准化报文中所有出现的组及项。本发明解决了海量异构的物联网设备入网时，重复设计和开发各类异构的物联网设备接入代理的问题、设备报文标准化上报和解析的问题。

Description

通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法

技术领域

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法。

背景技术

目前，在物联网领域，物联网设备种类繁多、接入的协议不同且上报数据的结构不同，大多提供专用设备的接入方法，并无通用的设备接入方法和框架以及数据标准化上报和解析，可实现异构物联网设备的统一接入，各型设备的专用的接入代理承担了物联网设备的实时运行状态数据的上报以及控制指令的下发至物联网设备，如何设计一种通用的异构物联网设备的标准化接入和方法，实现这些异构的物联网设备入网以及实时数据接入并标准化上报和控制指令下发，成为异构物联网设备接入设计的关键技术问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对物联网平台对物联网设备管控的需求，提出通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法，针对各型物联网设备上报的资源的状态数据各异的问题，首先设计了协议接入转换模块，能够将异构设备的原始协议报文转换成TCP报文，并上报给通用的物联网设备接入代理模块，实现对物联网设备的本地数据采集与转换。同时，具备将物联网平台下发的设备控制指令通过协议接入转换模块下发至物联网设备，实现对物联网设备的控制。

其次，采用“软件通用框架+插件”的设计思想，设计了一种通用的物联网设备接入代理的集成框架，即通用的物联网设备接入代理模块，构建了标准化报文和解析模板的组织方式，并配合各型资源的资源接入代理插件，实现异构资源的非标数据接入，转换成标准化数据并上报物联网平台；同时，设计了通用的异构物联网设备标准化接入和控制指令下发的流程，实现异构的物联网设备入网以及实时数据接入并标准化上报以及控制指令的执行。

最后，提供标准化设备报文解析方法，将通用的物联网设备接入代理模块上报的标准化的设备报文，通过预先定义的解析模板，进行报文解析。

本发明的技术解决方案，具体如下：

本发明提供通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统，包括协议接入转换模块、物联网设备接入代理和标准化报文解析模块；

所述协议接入转换模块，用于将异构设备接入原始协议报文转换成TCP报文，同时将物联网设备接入代理下发的控制报文转换成相应设备的协议报文；

所述物联网设备接入代理，用于将协议接入转换模块上报的各种物联网设备的TCP报文，通过标准化报文组织方式转换成标准化的设备报文，并上报给物联网平台，同时将物联网平台下发的控制报文转发至协议接入转换模块，并通过协议接入转换模块，转至相应的物联网设备的能力，实现对物联网设备的远程控制；

所述标准化报文解析模块，用于将通用的物联网设备接入代理模块上报的标准化的设备报文，通过预先定义的解析模板，进行报文解析。

所述协议接入转换模块，通过RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI接入方式，接入本地的原始协议报文，并转换成TCP报文，并上报给通用的物联网设备接入代理模块，实现对物联网设备的本地数据采集与转换；同时，将通用的物联网设备接入代理模块下发的TCP报文的控制指令反向转换成RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI接入方式的报文，下发给未端设备。

所述协议接入转换模块根据需要配置不同的协议转换模块，实现对不同通讯协议的原始协议报文转换成TCP报文。

所述物联网设备接入代理包括通用的物联网设备接入代理模块和各型物联网设备接入代理插件。

所述通用的物联网设备接入代理模块具体如下功能：本地通讯服务、报文队列管理、设备接入代理插件管理、报文标准化转换和接入代理通讯服务；

所述本地通讯服务包括：获取协议接入转换模块上报的物联网设备的TCP报文，将物联网平台下发的设备控制指令转发至协议接入转换模块；

所述报文队列管理包括：支持报文入队和出队管理以及队列互斥锁机制的管理；

所述设备接入代理插件管理包括：支持多型异构的物联网设备接入代理插件管理，根据设备类型，自动选择并加载相应型号的物联网设备接入代理插件；

所述报文标准化转换包括：将物联网设备接入代理插件解析后的数据对象序列化为标准的报文，实现对异构设备的报文的标准化转换和封装；

所述报文标准化转换包括：标准化报文采用组和项的组织形式，每组先是组号，后是组内的项，每一项按顺序出现在报文中进行组织；

所述接入代理通讯服务包括：具备与上级物联网平台的通信能力，将物联网设备接入代理的报文发送至物联网平台，并且接收物联网平台下发的各种物联网设备的控制指令。

所述通用的物联网设备接入代理模块还用于，根据设备型号按需加载多型物联网设备接入代理插件，使物联网设备接入代理能够接入多型异构的物联网设备。

所述通用的物联网设备接入代理模块，具备对从物联网设备端接入的数据和对从上级下发的控制指令进行缓存管理的功能。

所述物联网设备接入代理插件，具备对物联网设备上报的设备数据进行解析的能力，能够将设备报文解析成数据对象，所述数据对象包含设备类型、组号、项号、数据类型、数据字节数以及数据的值；

所述物联网设备接入代理插件，具备对物联网设备的控制指令报文进行报文地址转换、报文头处理、报文解码转换成各种设备的控制指令的功能。

进一步地，本发明还提供了通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析方法，包括：标准化报文组织、报文解析模板组织、物联网设备数据解析、物联网设备标准化接入和下发物联网设备控制指令。

所述标准化报文组织采用组和项的组织形式，每组先是组号，后是组内的项，每一项按顺序出现在报文中进行组织；

根据需要，两组以上的组合形成报文上送，无需所有组都上送；

标准化报文中项能够支持定长项、不定长项和重复项三种；

标准化报文中项的顺序和解析模板中定义每组中项的一致，每项的数据所占字节数在报文解析模板中定义；

所述定长项的数据长度固定，数据所占字节数在长度在报文解析模板中进行定义；

所述不定长项的数据所占字节数不固定，数据所占字节数在数据内容前字节，并在报文解析模板中项的数据占用字节数关联到报文中的项占用字节；

所述重复项是指在某一组中有些项在报文中有重复，报文解析模板中重复系数项后续的项重复，重复出现次数由重复系数项决定；

报文解析模板采用和组和项的组织形式，一种设备定义一个报文解析模板，报文解析模板中定义了设备上报的标准化报文中所有出现的组及项；

所述报文解析模板中的组Group的属性包括组号GrpNo、组名Name、组描述Desc；

所述报文解析模板中的项的属性包括项号ItemNo、项名Name、数据类型Type、数据占用字节数Width、项描述Desc；

所述物联网设备数据解析，包括如下步骤：

步骤1、标准化报文解析模块，根据设备类型加载物联网设备的报文解析模板，在内存中形成每组以及项的关系：<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；

步骤2、按照顺序先取第一字节的内容，获取组号，再根据组号去内存中查找组下所有项的报文解析模板的数据：<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；并按项的顺序，根据项的类型分别解析定长项、不定长项和重复项；

步骤3、按报文解析模板顺序依次获取组内所有项的解析模板数据，按照数据类型解析报文中数据占用字节数的大小字节的内容，如果发现数据占用字节数是常量，按照定长项的解析，如果发现数据占用字节数是变量，按照不定长项解析，如果发现数据占用字节数是重复系数RepFac，按照重复项解析；

步骤4、定长项解析：根据每项的数据占用字节数，并取报文中数据占用字节数的大小字节的内容，按照数据类型进行数据解析，得到对应项的数据；

步骤5、不定长项的解析：按顺序先解析第一项，解析后得到变量值（如变量ModelLen=31），再解析第二项时，发现数据占用字节数是变量（如width=ModelLen），判断第二项数据的占用的字节数不定长，查询之前解析的数据变量值（如ModelLen=31），即为第二项数据占用字节数，取出占用字节数的报文内容，再根据数据类型，解析出第二项数据；

步骤6、重复项的解析：按顺序解析，发现报文解析模板中有重复系数，解析后重复系数（如RepFac=2，表示“重复系数”项后面项要出现2个相同项），按照步骤4的定长项解析方法分别解析后续重复项的字节内容；

步骤7、根据报文解析模板按字节顺序解析报文的内容，定长项按步骤4方法解析，不定长项按照步骤5方法解析，组内有重复项按步骤6方法解析，直至所有报文解析完毕。

所述物联网设备标准化接入，包括以下步骤：

步骤a1、协议接入转换模块从物联网设备未端，通过RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI接入方式，采用Modbus协议、串口通讯协议、ZigBee协议、蓝牙IEEE.802.15协议以及WIFI的802.11协议，接入本地的原始协议报文，并将原始协议报文转换成TCP报文，向本地通讯服务上报；

步骤a2、本地通讯服务通过协议接入转换模块从物联网设备未端接入TCP报文，并存储于本地的状态报文队列中；

步骤a3、报文队列管理根据消息报文的类型从设备接入代理插件管理获取对应设备型号的物联网设备接入代理插件，并把报文转发至对应设备型号的物联网设备接入代理插件；

步骤a4、由设备接入代理插件管理模块根据报文的类型加载相应的物联网设备接入代理插件；

步骤a5、物联网设备接入代理插件，完成原始报文的数据解析，并调用报文标准化转换，将TCP报文转换成标准的设备报文；

步骤a6、通过接入代理通讯服务将标准化后的设备报文发送至物联网平台，完成物联网设备实时数据的标准化上报，最后，由物联网平台的标准化报文解析模块完成报文解析。

所述下发物联网设备控制指令，包括以下步骤：

步骤b1、物联网平台下发设备控制指令，由对应型号的设备接入代理的通讯服务接收，并存储于本地的控制指令队列中；

步骤b2、报文队列管理（控制指令），根据控制指令报文的类型从设备接入代理插件管理获取对应设备型号的物联网设备接入代理插件，并把消息转发至对应设备型号的物联网设备接入代理插件的控制指令处理模块进行处理；

步骤b3、由设备接入代理插件管理模块根据报文的类型加载相应的物联网设备接入代理插件；

步骤b4、物联网设备接入代理插件，完成指令报文的数据解析和重新封装，并调用本地通讯服务；

步骤b5、由本地通讯服务将设备控制指令转发至协议接入转换模块，再由协议接入转换模块将指令转至物联网设备实体，完成设备控制指令下发。

有益效果：通过以上的本发明的技术解决方案，解决了海量异构的物联网设备入网时，重复设计和开发各类异构的物联网设备接入代理的问题、设备报文标准化上报和解析的问题，可以把不同类型的物联网设备的入网功能的差异性封装于各型物联网设备接入代理插件组件内部，使物联网设备接入代理的公用功能无需重复设计和开发，同时，非标准化报文的解析和转换在设备接入代理端完成，也减轻了上级的物联网平台对设备管控的非标准化报文的解析工作，支撑各领域的物联网设备分布式统一管控、网络化、服务化运用奠定了基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明的总体设计示意图。

图2是通用的物联网设备接入代理模块示意图。

图3物联网设备的报文的标准化组织方式示意图。

图4是标准化报文的解析模板（XML文件）的模型定义示意图。

图5是标准化报文和解析模板对应关系示意图。

图6是标准化报文和解析模板对应关系示意图。

图7是通用的物联网设备标准化接入流程图。

图8是通用的物联网设备控制指令下发流程图。

实施方式

本发明提供了通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法，一是设计了异构物联网设备标准化接入及设备报文解析的总体流程，如图1所示，各种异构的物联网设备通过本地的协议接入转换模块（包括RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI等），完成设备报文接入并转换成TCP报文；物联网设备接入代理由通用的物联网设备接入代理模块和设备接入代理插件组成，实现从协议接入转换模块接收异构物联网设备的非标准化报文，并转换成标准化报文上报至物联网平台，并由标准化报文解析模块完成设备实时数据的解析。

二是设计了通用的物联网设备接入代理模块的总体思路，如图2所示。针对各型设备上报的实时数据各异的问题，采用“软件通用框架+插件”的设计思想，设计了通用的物联网设备接入代理模块，配合各型设备的接入代理插件，实现异构设备数据的接入，转换成标准化实时数据并上报物联网平台。每一型物联网设备接入代理由通用的物联网设备接入代理模块和该型设备的接入代理插件组成。各型物联网设备接入代理插件完成设备实时数据的解析，并通过报文标准化转换服务实现了报文的标准化转换。通用的物联网设备接入代理模块完成物联网设备接入代理所有公共的功能，包括本地通讯服务、实时报文队列管理、设备接入代理插件管理、报文标准化转换和接入代理通讯服务等功能模块。通过协议接入转换模块，可将不同接口、不同协议的异构物联网设备的原始协议报文全部转换成TCP报文，通过本地通讯服务将协议接入转换模块的数据接入物联网设备接入代理，完成异构物联网设备数据接入并上报给物联网平台，同时，在物联网平台中提供标准化设备报文解析方法，可以对接入的异构物联网设备的数据解析。

三是构建了物联网设备报文的标准化组织方式和设备报文的解析模板组织方式。阐述了以“组+项”的标准化物联网设备报文的组织方式以及组内三类项（定长项、不定长项和重复项）构建方式；同时，设计了标准化报文解析模板组织方式，并构建了标准化报文解析模型。

四是设计了标准化报文的解析方法和流程。根据物联网设备的报文的标准化组织方式和设备报文的解析模板组织方式，给出标准化报文示例以及标准化报文解析模板示例，通过构建标准化报文示例和解析模板示例对应关系，详细阐述了报文中三类项（定长项、不定长项和重复项）解析过程。

五是设计了物联网设备标准化接入流程和物联网设备的控制指令下发流程。从实施层面分别阐述了通用的物联网设备接入代理模块配合物联网设备接入代理插件以及协议接入转换模块，实现了物联网设备标准化接入和控制指令下达。

1.协议接入转换模块设计；

协议接入转换模块，具备通过RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI等接入方式，接入本地的原始协议报文，并能够将上述通讯协议报文转换成TCP报文，并上报给通用的物联网设备接入代理模块，实现对物联网设备的本地数据采集与转换。

协议接入转换模块，能够将通用的物联网设备接入代理模块下发的TCP报文的控制指令反向转换成RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI等接入方式的报文下发给未端设备；

协议接入转换模块，对RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI连接通讯协议转换模块管理，根据需要配置不同的协议转换模块，实现对不同通讯协议的转换。

2.通用的物联网设备接入代理模块设计；

物联网设备接入代理，由通用的物联网设备接入代理模块和各型设备的接入代理插件组成，负责与物联网设备的交互，提供物联网各类设备动态注册、实时数据上报以及上级下发的设备控制指令，支持以插件的方式灵活适配类型繁杂、型谱多样的物联网设备。为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种通用的异构物联网设备接入代理集成框架（即通用的物联网设备接入代理模块）。

针对各型物联网设备上报的设备实时数据各异的问题，采用“软件通用框架+插件”的设计思想，设计了通用的物联网设备接入代理模块和各型物联网设备接入代理插件，实现设备非标数据的接入，转换成标准化实时数据并上报物联网平台。该物联网设备入网处理框架主要提供给各型物联网设备接入代理集成使用，每一型设备的接入代理由通用的物联网设备接入代理模块+该物联网设备接入代理插件组成。多型异构设备接入代理也可由通用的物联网设备接入代理模块配合多型设备接入代理插件，就可以对多型异构的设备进行接入。

一型物联网设备接入代理由通用的物联网设备接入代理模块和该型物联网设备接入代理插件组成，实现物联网设备入网、实时数据上报、控制指令下发等功能。

其中，物联网设备接入代理插件，主要提供某型物联网设备上报的设备数据的进行解析；同时，具备对某型物联网设备的控制指令报文进行报文地址转换、报文头处理、解码转换成各种设备的控制指令等处理能力，并由本地通讯服务通过协议接入转换模块下发至物联网设备，实现对某类物联网设备控制和参数设置。

通用的物联网设备接入代理模块设计如图2所示，完成接入代理的公用的功能，包括本地通讯服务、报文队列管理、设备接入代理插件管理、报文标准化转换和接入代理通讯服务等五大功能，具体如下：

（1）本地通讯服务，实现了接入代理与协议接入转换模块之间的通讯，实现通用的物联网设备接入代理模块对异构物联网设备的TCP报文的接入。同时，具备将物联网平台下发的设备控制指令转发至协议接入转换模块。

（2）报文队列管理，提供对接入消息的缓存管理，包括报文入队和出队管理以及队列互斥锁机制的管理。

（3）设备接入代理插件管理，完成对各类的物联网设备接入代理插件的加载和管理，设备接入代理插件管理模块可管理多型物联网设备接入代理插件，原则上一型设备配置一个物联网设备接入代理插件，并由设备接入代理插件管理模块管理，如果配置多型物联网设备接入代理插件，那么这个接入代理将可接入多型物联网设备。各型物联网设备接入代理插件能够将本型设备报文解析成数据对象，数据对象包含设备类型、组号、项号、数据类型、数据字节数以及数据的值等信息。

（4）报文标准化转换，对解析后的数据对象序列为标准的状态报文，实现了对异构物联网设备的报文的标准化转换和封装。

（5）接入代理通讯服务，实现与物联网平台的通信，完成上送的监视报文的发送以及接收下发的各种物联网设备的控制指令的接收。

3.标准化物联网设备报文的组织方式设计；

标准化物联网设备报文的组织方式如图3所示，具体如下：

（1）标准化报文采用“组+项”的组织形式，每组先是组号，后是组内的项，每一项按顺序出现在报文中进行组织。

（2）标准化报文中组，可根据需要，多组组合成报文上送，无需所有组都上送，组号占用1字节，所以报文中最多255组。

（4）标准化报文中项的顺序和解析模板中定义每组中项的顺序一致，每项的数据所占字节数在报文解析模板中定义。

（3）标准化报文中项可支持定长项、不定长项和重复项三种。

（5）定长项的数据长度固定，数据所占字节数在长度在解析模板中定义好。

（6）不定长项的数据所占字节数不固定，数据所占字节数在数据内容前字节，并在解析模板中项的“数据占用字节数”关联到报文中的“项占用字节”。

（7）重复项，其特征在于，在某一组中有些项在报文中有重复，解析模板中“重复系数”项后续的项重复，重复出现次数由“重复系数”项决定。

4. 标准化的物联网设备报文解析模板的组织方式设计；

标准化物联网设备报文的解析模板采用XML文件描述，报文解析模板的XML文件的模型定义如图4所示，具体如下：

（1）解析模板采用“组+项”的组织形式，解析模板包含若干组，每组又包含若干项。

（2）组（Group）的属性attributes包括组号（GrpNo）、组名（Name）、组描述（Desc）。

（3）项（Item）的属性包括项号（ItemNo）、项名（Name）、数据类型（Type）、数据占用字节数（Width）、项描述（Desc）。

（4）一种报文解析模板定义了该种设备上报的标准化报文中所有出现的组及项。

5. 标准化的物联网设备的报文解析流程设计；

标准化报文示例和示例的解析模板之间对应关系如图5、图6所示，标准化报文示例如图5、图6左侧所示，示例中的报文由组号=1、组号=2、组号=7、组号=8这四组组成。组内项的数据可分定长项、不定长项和重复项三种。

其中，定长项例如图5、图6标准化报文示例中组号=2，组内所有的项都是固定项，可由解析模板如图5、图6中右侧解析模板示例中GrpNo=2进行解析。

不定长项如图5、图6标准化报文示例中组号=1，组内第一项、第二项是定长项，第三项是不定长项，数据所占字节数由第二项的数据决定；可由解析模板如图5、图6右侧中GrpNo=1进行解析。

重复项如图5、图6标准化报文示例中组号=8，第三项是“重复系数”项的内容为2，决定解析模板中第四项“电池正极柱过温报警”项将在报文中出现2次，可由解析模板如图5、图6中GrpNo=8进行解析。

报文解析模板的XML文件例子如图5、图6右侧，标准化的物联网设备的报文由解析模板进行解析。解析步骤如下：

（1）物联网平台接收到设备接入代理上报的设备状态标准化报文，进行解析；

（2）标准化报文解析模块加载图5、图6的右侧的标准化物联网设备的报文解析模板，在内存中形成每组以及项的关系：<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；

（3）定长项的解析。获取图5、图6中左侧的报文内容，按照顺序先取第一字节的内容，获取组号=1，再根据组号去标准化的物联网设备的报文解析模板中查找该组下所有项的解析模板的数据<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；根据每项的数据占用字节数，并取报文中“数据占用字节数”的大小字节的内容，按照“数据类型”进行数据解析，得到该项数据；按解析模板顺序依次获取组内所有项解析模板的数据，按照“数据类型”解析报文中“数据占用字节数”的大小字节的内容。

（4）不定长项的解析。按顺序解析到19字节时，获取组号=1，再根据组号去标准化的物联网设备的报文解析模板中查找该组下所有项的解析模板的数据<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；先解析第一项，解析后得到ModelLen=31，再解析第二项时，发现第二项的width=ModelLen，判断该项数据的占用的字节数不定长，查询之前解析的数据ModelLen=31，第二项数据占用字节数为31，取出20-50字节的报文内容，再根据数据类型“STRING”，解析出第二项数据。

（5）组号=2的报文解析方法如步骤3。

（6）重复项的解析。按顺序解析到第95字节时，获取组号=8，再根据组号去标准化的物联网设备的报文解析模板中查找该组下所有项的解析模板的数据<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；按步骤3的定长项解析方法分别解析96字节、97字节；解析98字节，发现解析模板中有“重复系数”，解析后“重复系数”RepFac=2，表示“重复系数”项后面项要出现2组“电池正极柱过温报警”，按照步骤3的定长项解析方法分别解析99、100字节内容。

（7）根据解析模板按字节顺序解析报文的内容，按照定长项按步骤3方法解析，不定长项按照步骤4方法解析，组内有重复项按步骤6方法解析，直至所有报文解析完毕。

6. 通用的物联网设备标准化接入流程设计；

通用的物联网设备标准化接入流程如图7所示，具体步骤如下：

（1）本地通讯服务通过协议接入转换模块从物联网设备未端接入TCP报文，并存储于本地的状态报文队列中；

（2）报文队列管理模块，根据消息报文的类型从设备接入代理插件管理模块获取该型物联网设备接入代理插件，并把该消息转发至该型物联网设备接入代理插件；

（3）由设备接入代理插件管理模块根据报文的类型加载相应的物联网设备接入代理插件；

（4）物联网设备接入代理插件，完成原始报文的数据解析，并调用报文标准化转换模块，由其完成本地的TCP报文转换成标准的设备报文；

（5）标准化后的设备报文，由接入代理通讯服务发送至物联网平台，完成物联网设备实时数据的标准化上报，最后，由物联网平台的标准化报文解析模块完成报文解析。

7. 通用的物联网设备控制指令下发流程设计；

通用的物联网设备控制指令下发流程如图8所示，具体步骤如下：

（1）物联网平台下发设备控制指令，由该型号设备接入代理的通讯服务接收，并存储于本地的控制指令队列中；

（2）报文队列管理模块（控制指令），根据消息报文的类型从设备接入代理插件管理模块获取该型物联网设备接入代理插件，并把该消息转发至该型物联网设备接入代理插件的控制指令处理模块进行处理；

（3）由设备接入代理插件管理模块根据报文的类型加载相应的物联网设备接入代理插件；

（4）物联网设备接入代理插件，完成指令报文的数据解析和重新封装，并调用本地通讯服务；

（5）由本地通讯服务将设备控制指令转发至协议接入转换模块，再由协议接入转换模块将指令转至物联网设备实体，完成设备控制指令下发。

本发明提供了通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析系统，其特征在于，包括协议接入转换模块、物联网设备接入代理和标准化报文解析模块；

所述协议接入转换模块，用于将异构设备接入原始协议报文转换成TCP报文，同时将物联网设备接入代理下发的控制报文转换成相应设备的协议报文；

所述物联网设备接入代理，用于将协议接入转换模块上报的各种物联网设备的TCP报文，通过标准化报文组织方式转换成标准化的设备报文，并上报给物联网平台，同时将物联网平台下发的控制报文转发至协议接入转换模块，并通过协议接入转换模块，转至相应的物联网设备的能力，实现对物联网设备的远程控制；

所述标准化报文解析模块，用于将通用的物联网设备接入代理模块上报的标准化的设备报文，通过预先定义的解析模板，进行报文解析。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协议接入转换模块，通过RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI接入方式，接入本地的原始协议报文，并转换成TCP报文，并上报给通用的物联网设备接入代理模块，实现对物联网设备的本地数据采集与转换；同时，将通用的物联网设备接入代理模块下发的TCP报文的控制指令反向转换成RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI接入方式的报文，下发给未端设备。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述协议接入转换模块根据需要配置不同的协议转换模块，实现对不同通讯协议的原始协议报文转换成TCP报文。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述物联网设备接入代理包括通用的物联网设备接入代理模块和各型物联网设备接入代理插件。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述通用的物联网设备接入代理模块具体如下功能：本地通讯服务、报文队列管理、设备接入代理插件管理、报文标准化转换和接入代理通讯服务；

所述本地通讯服务包括：获取协议接入转换模块上报的物联网设备的TCP报文，将物联网平台下发的设备控制指令转发至协议接入转换模块；

所述报文队列管理包括：支持报文入队和出队管理以及队列互斥锁机制的管理；

所述设备接入代理插件管理包括：支持多型异构的物联网设备接入代理插件管理，根据设备类型，自动选择并加载相应型号的物联网设备接入代理插件；

所述报文标准化转换包括：将物联网设备接入代理插件解析后的数据对象序列化为标准的报文，实现对异构设备的报文的标准化转换和封装；

所述报文标准化转换包括：标准化报文采用组和项的组织形式，每组先是组号，后是组内的项，每一项按顺序出现在报文中进行组织；

所述接入代理通讯服务包括：具备与上级物联网平台的通信能力，将物联网设备接入代理的报文发送至物联网平台，并且接收物联网平台下发的各种物联网设备的控制指令。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通用的物联网设备接入代理模块还用于，根据设备型号按需加载多型物联网设备接入代理插件，使物联网设备接入代理能够接入多型异构的物联网设备。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述通用的物联网设备接入代理模块，具备对从物联网设备端接入的数据和对从上级下发的控制指令进行缓存管理的功能。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述物联网设备接入代理插件，具备对物联网设备上报的设备数据进行解析的能力，能够将设备报文解析成数据对象，所述数据对象包含设备类型、组号、项号、数据类型、数据字节数以及数据的值；

所述物联网设备接入代理插件，具备对物联网设备的控制指令报文进行报文地址转换、报文头处理、报文解码转换成各种设备的控制指令的功能。

9.通用的异构物联网设备标准化接入和数据解析方法，其特征在于，包括：标准化报文组织、报文解析模板组织、物联网设备数据解析、物联网设备标准化接入和下发物联网设备控制指令。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述标准化报文组织采用组和项的组织形式，每组先是组号，后是组内的项，每一项按顺序出现在报文中进行组织；

根据需要，两组以上的组合形成报文上送，无需所有组都上送；

标准化报文中项能够支持定长项、不定长项和重复项三种；

标准化报文中项的顺序和解析模板中定义每组中项的一致，每项的数据所占字节数在报文解析模板中定义；

所述定长项的数据长度固定，数据所占字节数在长度在报文解析模板中进行定义；

所述不定长项的数据所占字节数不固定，数据所占字节数在数据内容前字节，并在报文解析模板中项的数据占用字节数关联到报文中的项占用字节；

所述重复项是指在一组中有些项在报文中有重复，报文解析模板中重复系数项后续的项重复，重复出现次数由重复系数项决定；

报文解析模板采用和组和项的组织形式，一种设备定义一个报文解析模板，报文解析模板中定义了设备上报的标准化报文中所有出现的组及项；

所述报文解析模板中的组Group的属性包括组号GrpNo、组名Name、组描述Desc；

所述报文解析模板中的项的属性包括项号ItemNo、项名Name、数据类型Type、数据占用字节数Width、项描述Desc；

所述物联网设备数据解析，包括如下步骤：

步骤1、标准化报文解析模块，根据设备类型加载物联网设备的报文解析模板，在内存中形成每组以及项的关系：<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；

步骤2、按照顺序先取第一字节的内容，获取组号，再根据组号去内存中查找组下所有项的报文解析模板的数据：<组（组号），项（项号、项名、数据类型、数据占用字节数）>；并按项的顺序，根据项的类型分别解析定长项、不定长项和重复项；

步骤3、按报文解析模板顺序依次获取组内所有项的解析模板数据，按照数据类型解析报文中数据占用字节数的大小字节的内容，如果发现数据占用字节数是常量，按照定长项的解析，如果发现数据占用字节数是变量，按照不定长项解析，如果发现数据占用字节数是重复系数RepFac，按照重复项解析；

步骤4、定长项解析：根据每项的数据占用字节数，并取报文中数据占用字节数的大小字节的内容，按照数据类型进行数据解析，得到对应项的数据；

步骤5、不定长项的解析：按顺序先解析第一项，解析后得到变量值，再解析第二项时，发现数据占用字节数是变量，判断第二项数据的占用的字节数不定长，查询之前解析的数据变量值，即为第二项数据占用字节数，取出占用字节数的报文内容，再根据数据类型，解析出第二项数据；

步骤6、重复项的解析：按顺序解析，发现报文解析模板中有重复系数，解析后重复系数，按照步骤4的定长项解析方法分别解析后续重复项的字节内容；

步骤7、根据报文解析模板按字节顺序解析报文的内容，定长项按步骤4方法解析，不定长项按照步骤5方法解析，组内有重复项按步骤6方法解析，直至所有报文解析完毕；

所述物联网设备标准化接入，包括以下步骤：

步骤a1、协议接入转换模块从物联网设备未端，通过RS485总线、RS232串口、ZigBee、蓝牙、WIFI接入方式，采用Modbus协议、串口通讯协议、ZigBee协议、蓝牙IEEE.802.15协议以及WIFI的802.11协议，接入本地的原始协议报文，并将原始协议报文转换成TCP报文，向本地通讯服务上报；

步骤a2、本地通讯服务通过协议接入转换模块从物联网设备未端接入TCP报文，并存储于本地的状态报文队列中；

步骤a3、报文队列管理根据消息报文的类型从设备接入代理插件管理获取对应设备型号的物联网设备接入代理插件，并把报文转发至对应设备型号的物联网设备接入代理插件；

步骤a4、由设备接入代理插件管理模块根据报文的类型加载相应的物联网设备接入代理插件；

步骤a5、物联网设备接入代理插件，完成原始报文的数据解析，并调用报文标准化转换，将原始协议报文转换成标准的设备报文；

步骤a6、通过接入代理通讯服务将标准化后的设备报文发送至物联网平台，完成物联网设备实时数据的标准化上报，最后，由物联网平台的标准化报文解析模块完成报文解析；

所述下发物联网设备控制指令，包括以下步骤：

步骤b1、物联网平台下发设备控制指令，由对应型号的设备接入代理的通讯服务接收，并存储于本地的控制指令队列中；

步骤b2、报文队列管理，根据控制指令报文的类型从设备接入代理插件管理获取对应设备型号的物联网设备接入代理插件，并把消息转发至对应设备型号的物联网设备接入代理插件的控制指令处理模块进行处理；

步骤b3、由设备接入代理插件管理模块根据报文的类型加载相应的物联网设备接入代理插件；

步骤b4、物联网设备接入代理插件，完成指令报文的数据解析和重新封装，并调用本地通讯服务；

步骤b5、由本地通讯服务将设备控制指令转发至协议接入转换模块，再由协议接入转换模块将指令转至物联网设备实体，完成设备控制指令下发。

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