CN116471342A - 一种多物联网设备多协议接入系统及方法 - Google Patents

一种多物联网设备多协议接入系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网通讯技术领域，具体涉及一种多物联网设备多协议接入系统及方法，包括物联设备及平台、通讯前置机和物联网数据采集主站，物联设备及平台、通讯前置机和物联网数据采集主站连接；物联设备及平台，为通讯基础设施；通讯前置机，用于建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；物联网数据采集主站，用于对接通讯前置机接口和对数据存储显示，本发明通过适配兼容多物联网设备多种协议接入，使得物联网数据采集主站数据接入更为方便快捷，实现物联网设备采集及控制统一高效，从而解决了现有的接入系统不便于统一管理的问题。

Description

一种多物联网设备多协议接入系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网通讯技术领域，尤其涉及一种多物联网设备多协议接入系统及方法。
背景技术
物联网产业快速发展，并快速应用。物联网设备接入也呈现多样化、移动化和复合化的特点，在未来也有飞速发展的趋势。物联网数据采集主站，需要对接多种类型的物联网设备及其协议，涵盖档案维护、数据采集及控制等。
为了便于物联网数据采集主站统一处理及对接各种类型的物联网设备及协议，需要对这些设备的接入方式及协议进行统一管理，然后进行通用化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多物联网设备多协议接入系统及方法，旨在解决现有的接入系统不便于统一管理的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种多物联网设备多协议接入系统，包括物联设备及平台、通讯前置机和物联网数据采集主站，所述物联设备及平台、所述通讯前置机和所述物联网数据采集主站连接；
所述物联设备及平台，为通讯基础设施；
所述通讯前置机，用于建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；
所述物联网数据采集主站，用于对接通讯前置机接口和对所述数据存储显示。
其中，所述物联设备及平台包括GPRS/Cat1模块、UDP模块、NB模块、蓝牙模块、物联网IOT平台和网关智能终端；
所述GPRS/Cat1模块，用于建立TCP客户端通过2G/4G/5G/Cat1方式主动连接所述通讯前置机；
所述UDP模块，通过广播将数据发送至所述通讯前置机；
所述NB模块，用于对接所述物联网IOT平台；
所述蓝牙模块，用于所述通讯前置机进行适配连接通讯；
所述物联网IOT平台，用于所述通讯前置机进行主动订阅或者接口请求发送数据；
所述网关智能终端，用于客户端主动连接设备和服务端接收设备连接。
其中，所述通讯前置机包括TCP/UDP服务端、TCP/UDP客户端、订阅模块、发布模块、协议解析模块、REDIS缓存模块、定时任务模块和管理模块；
所述TCP/UDP服务端，用于接收作为客户端的设备连接及数据；
所述TCP/UDP客户端，用于主动连接作为服务端的设备，并接收设备数据；
所述订阅模块，订阅其他物联网平台消息；
所述发布模块，用于向其他物联网平台和物联网数据采集主站发送请求数据，进行数据双向交互；
所述协议解析模块，用于对各物联网设备协议进行组帧和解帧处理，并封装成固定接口供调用；
所述REDIS缓存模块，用于解决服务器和CPU压力，实现分布式处理；
所述定时任务模块，根据设备心跳数据判断在线掉线；
所述管理模块，用于管理日志记录和配置文件。
其中，所述订阅模块包括MQ订阅单元和HTTP订阅单元，所述MQ订阅单元和所述HTTP订阅单元连接；
所述MQ订阅单元，用于订阅其他物联网平台消息及订阅物联网数据采集主站下发数据；
所述HTTP订阅单元，用于订阅其他物联网平台消息及订阅物联网数据采集主站下发数据。
其中，所述发布模块包括MQ发布单元和HTTP推送单元，所述MQ发布单元和所述HTTP推送单元连接；
所述MQ发布单元，发布供物联网数据采集主站订阅获取数据；
所述HTTP推送单元，推送数据到其他物联网平台及物联网数据采集主站，其中，所述管理模块包括配置单元和日志单元，所述配置单元与所述日志单元连接；
所述配置单元，用于管理配置文件；
所述日志单元，用于实时记录通讯日志及异常信息排查问题。
第二方面，一种多物联网设备多协议接入方法，应用于第一方面所述的多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，包括以下步骤：
通讯前置机通过建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；
基于所述逻辑关系构建自适应的信息对象及json格式；
通过所述通讯前置机将所述自适应的信息对象及json格式发送到所述物联网数据采集主站进行数据处理及存储。
本发明的一种多物联网设备多协议接入系统及方法，包括物联设备及平台、通讯前置机和物联网数据采集主站，所述物联设备及平台、所述通讯前置机和所述物联网数据采集主站连接；所述物联设备及平台，为通讯基础设施；所述通讯前置机，用于建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；所述物联网数据采集主站，用于对接通讯前置机接口和对所述数据存储显示，本发明通过适配兼容多物联网设备多种协议接入，使得物联网数据采集主站数据接入更为方便快捷，实现物联网设备采集及控制统一高效，从而解决了现有的接入系统不便于统一管理的问题。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明提供的一种多物联网设备多协议接入系统的结构示意图。
图2是物联设备及平台的结构示意图。
图3是通讯前置机的结构示意图。
图4是订阅模块的结构示意图。
图5是发布模块的结构示意图。
图6是管理模块的结构示意图。
图7是本发明提供的一种多物联网设备多协议接入方法的流程图。
图8是本发明提供的一种多物联网设备多协议接入方法的流程图。
1-物联设备及平台、2-通讯前置机、3-物联网数据采集主站、4-GPRS/Cat1模块、5-UDP模块、6-NB模块、7-蓝牙模块、8-物联网IOT平台、9-网关智能终端、10-TCP/UDP服务端、11-TCP/UDP客户端、12-订阅模块、13-发布模块、14-协议解析模块、15-REDIS缓存模块、16-定时任务模块、17-管理模块、18-MQ订阅单元、19-HTTP订阅单元、20-MQ发布单元、21-HTTP推送单元、22-配置单元、23-日志单元。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1至图6，第一方面，本发明提供一种多物联网设备多协议接入系统，包括物联设备及平台1、通讯前置机2和物联网数据采集主站3，所述物联设备及平台1、所述通讯前置机2和所述物联网数据采集主站3连接；
所述物联设备及平台1，为通讯基础设施；
所述通讯前置机2，用于建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；
所述物联网数据采集主站3，用于对接通讯前置机2接口和对所述数据存储显示。
在本实施方式中，通讯前置机2通过建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系，基于所述逻辑关系构建自适应的信息对象及json格式；通过所述通讯前置机2将所述自适应的信息对象及json格式发送到所述物联网数据采集主站3进行数据处理及存储。
进一步的，所述物联设备及平台1包括GPRS/Cat1模块4、UDP模块5、NB模块6、蓝牙模块7、物联网IOT平台8和网关智能终端9；
所述GPRS/Cat1模块4，用于建立TCP客户端通过2G/4G/5G/Cat1方式主动连接所述通讯前置机2；
所述UDP模块5，通过广播将数据发送至所述通讯前置机2；
所述NB模块6，用于对接所述物联网IOT平台8；
所述蓝牙模块7，用于所述通讯前置机2进行适配连接通讯；
所述物联网IOT平台8，用于所述通讯前置机2进行主动订阅或者接口请求发送数据；
所述网关智能终端9，用于客户端主动连接设备和服务端接收设备连接。
在本实施方式中，其中所述GPRS/Cat1模块4建立TCP客户端通过2G/4G/5G/Cat1等方式主动连接到所述通讯前置机2，通过心跳保持链接；所述UDP模块5通过广播发送数据，所述通讯前置机2接收固定资产设备数据并处理；所述蓝牙模块7适用于短距离通讯，所述通讯前置机2主动搜素所述蓝牙模块7进行适配连接通讯；所述NB模块6直接对接所述物联网IOT平台8，所述通讯前置机2与IOT平台通讯则通过MQ或HTTP接口方式，进行主动订阅或者接口请求发送数据；网关和智能终端则有多种通讯模式，所述通讯前置机2即可以作为客户端主动连接设备，也可以作为服务端接收设备连接。
进一步的，所述通讯前置机2包括TCP/UDP服务端10、TCP/UDP客户端11、订阅模块12、发布模块13、协议解析模块14、REDIS缓存模块15、定时任务模块16和管理模块17；
所述TCP/UDP服务端10，用于接收作为客户端的设备连接及数据；
所述TCP/UDP客户端11，用于主动连接作为服务端的设备，并接收设备数据；
所述订阅模块12，订阅其他物联网平台消息；
所述发布模块13，用于向其他物联网平台和物联网数据采集主站3发送请求数据，进行数据双向交互；
所述协议解析模块14，用于对各物联网设备协议进行组帧和解帧处理，并封装成固定接口供调用；
所述REDIS缓存模块15，用于解决服务器和CPU压力，实现分布式处理；
所述定时任务模块16，根据设备心跳数据判断在线掉线；
所述管理模块17，用于管理日志记录和配置文件。
在本实施方式中，其中所述TCP/UDP服务端10接收设备主动连接和设备数据；所述TCP/UDP客户端11主动连接设备，并发送请求数据；MQ订阅和HTTP订阅主要订阅其他物联网平台数据和数据采集主站数据；MQ推送和HTTP推送则主动往其他物联网平台和所述物联网数据采集主站3发送请求数据，进行数据双向交互。协议解析则分别对各物联网设备协议进行组帧和解帧处理，并封装成固定接口供调用。REDIS缓存解决服务器和CPU压力，实现分布式处理；定时任务根据设备心跳判断在线掉线等；配置文件和日志记录则作为优化设施统一管理各配置信息及日志记录。
进一步的，所述订阅模块12包括MQ订阅单元18和HTTP订阅单元19，所述MQ订阅单元18和所述HTTP订阅单元19连接；
所述MQ订阅单元18，用于订阅其他物联网平台消息及订阅物联网数据采集主站3下发数据；
所述HTTP订阅单元19，用于订阅其他物联网平台消息及订阅物联网数据采集主站3下发数据。
在本实施方式中，所述MQ订阅和所述HTTP订阅主要订阅其他物联网平台数据和数据采集主站数据。
进一步的，所述发布模块13包括MQ发布单元20和HTTP推送单元21，所述MQ发布单元20和所述HTTP推送单元21连接；
所述MQ发布单元20，发布供物联网数据采集主站3订阅获取数据；
所述HTTP推送单元21，推送数据到其他物联网平台及物联网数据采集主站3。
在本实施方式中，所述MQ推送和所述HTTP推送则主动往其他物联网平台和物联网数据采集主站3发送请求数据。
进一步的，所述管理模块17包括配置单元22和日志单元23，所述配置单元22与所述日志单元23连接；
所述配置单元22，用于管理配置文件；
所述日志单元23，用于实时记录通讯日志及异常信息排查问题。
在本实施方式中，配置文件和日志记录则作为优化设施统一管理各配置信息及日志记录。
进一步的，所述心跳数据包括协议类型、服务端链路、客户端链路、登录时间、最后通讯时间和心跳周期。
请参阅图7-图8，第二方面，一种多物联网设备多协议接入方法，应用于第一方面所述的多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1通讯前置机2通过建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；
所述逻辑关系包括数据通信、协议解析、协议组帧和数据处理。
具体的，首先建立协议库。根据不同的物联网设备及其协议类型和通讯类型分别进行管理。具体包括：帧格式校验、数据帧解析和数据组帧。其中(1)帧格式校验根据帧头、帧尾、长度、CS校验等判断数据帧的正确性及其所属协议类型(比如配电104协议以启动字符68开头)；(2)数据帧解析首先根据协议文档建立对应物模型或者实体类，其次根据不同的数据类型，如心跳、冻结、参数等分别进行解析，最后封装成固定接口；(3)数据组帧通过不同的请求类型如读取、控制，根据协议封装成固定接口。
其次开启多个线程，根据不同的业务类型进行线程分发处理,包括订阅主站命令、订阅物联网平台消息，接受设备连接和主动连接设备。多线程包括(1)TCP/UDP服务端线程，作为服务端接收设备TCP/UDP连接，并对设备连接、设备地址、不完整数据帧进行缓存，其中UDP通讯区别于TCP,不对连接进行持续缓存；(2)TCP/UDP客户端线程，主动连接作为服务端的设备,并对设备连接、设备地址、不完整数据帧进行缓存；(3)MQ/HTTP订阅其他物联网平台消息线程，包括设备上下线信息、冻结数据、告警数据等；(4)MQ/HTTP订阅物联网数据采集主站命令线程,包括往物联网平台建档，往设备发送读取、设置及控制命令等。
最后接收到TCP/UDP设备数据后，调用帧格式校验接口判断数据帧完整性及设备协议类型匹配协议库；根据不同的协议类型调用不同的数据帧解析接口。接收到物联网平台数据后，进行物模型匹配判断设备类型及协议类型进行解析。
S2基于所述逻辑关系构建自适应的信息对象及json格式；
具体的，根据协议数据格式，帧头、帧尾、长度、校验等处理已知类型物联网设备协议，构建自适应的信息对象及json格式，根据协议数据格式，帧头、帧尾、长度、校验等处理已知类型物联网设备协议，构建自适应的信息对象及其json格式，用于区分心跳、冻结、参数、告警等数据。如心跳对象内容包括：协议类型、服务端链路、客户端链路、登录时间、最后通讯时间、心跳周期等；冻结数据对象内容包括：冻结类型、冻结时间、冻结数据明细等；参数数据对象包括：参数类型、参数明细等；告警数据对象包括：告警类型、告警发生时间、告警结束时间、告警明细等。
S3通过所述通讯前置机2将所述自适应的信息对象及json格式发送到所述物联网数据采集主站3进行数据处理及存储。
具体的，首先，建立MQ虚拟主机，交换机、路由和队列。根据不同的数据类型发布到对应的MQ队列供数据采集主站订阅。以RabbitMQ为例，根据不同的服务分别建立VirtualHost,在虚拟主机下根据不同消息类型分别建立直连交换机、主题交换机、扇形交换机、首部交换机、死信交换机或者默认交换机，如扇形交换机用来处理广播消息，直接交换机有选择的发送到绑定队列，最后将路由和队列通过绑定键进行关联。其次，主站订阅通讯前置机发布的MQ队列消息或HTTP推送消息，根据不同的设备类型进行存储及进行websocket实时推送。
最后，通讯前置机通过MQ或者HTTP订阅物联网数据采集主站发送命令，根据匹配的设备类型、协议类型进行组帧并发送到物联网平台或者TCP/UDP设备，等待并接收设备应答然后返回物联网数据采集主站。
有益效果：
本发明通过适配兼容多物联网设备多种协议接入，使得物联网数据采集主站数据接入更为方便快捷，实现物联网设备采集及控制统一高效。
以上所揭露的仅为本发明一种多物联网设备多协议接入系统及方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，
包括物联设备及平台、通讯前置机和物联网数据采集主站，所述物联设备及平台、所述通讯前置机和所述物联网数据采集主站连接；
所述物联设备及平台，为通讯基础设施；
所述通讯前置机，用于建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；
所述物联网数据采集主站，用于对接通讯前置机接口和对所述数据存储显示。
2.如权利要求1所述的一种多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，
所述物联设备及平台包括GPRS/Cat1模块、UDP模块、NB模块、蓝牙模块、物联网IOT平台和网关智能终端；
所述GPRS/Cat1模块，用于建立TCP客户端通过2G/4G/5G/Cat1方式主动连接所述通讯前置机；
所述UDP模块，通过广播将数据发送至所述通讯前置机；
所述NB模块，用于对接所述物联网IOT平台；
所述蓝牙模块，用于所述通讯前置机进行适配连接通讯；
所述物联网IOT平台，用于所述通讯前置机进行主动订阅或者接口请求发送数据；
所述网关智能终端，用于客户端主动连接设备和服务端接收设备连接。
3.如权利要求2所述的一种多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，
所述通讯前置机包括TCP/UDP服务端、TCP/UDP客户端、订阅模块、发布模块、协议解析模块、REDIS缓存模块、定时任务模块和管理模块；
所述TCP/UDP服务端，用于接收作为客户端的设备连接及数据；
所述TCP/UDP客户端，用于主动连接作为服务端的设备，并接收设备数据；
所述订阅模块，订阅其他物联网平台消息；
所述发布模块，用于向其他物联网平台和物联网数据采集主站发送请求数据，进行数据双向交互；
所述协议解析模块，用于对各物联网设备协议进行组帧和解帧处理，并封装成固定接口供调用；
所述REDIS缓存模块，用于解决服务器和CPU压力，实现分布式处理；
所述定时任务模块，根据设备心跳数据判断在线掉线；
所述管理模块，用于管理日志记录和配置文件。
4.如权利要求3所述的一种多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，
所述订阅模块包括MQ订阅单元和HTTP订阅单元，所述MQ订阅单元和所述HTTP订阅单元连接；
所述MQ订阅单元，用于订阅其他物联网平台消息及订阅物联网数据采集主站下发数据；
所述HTTP订阅单元，用于订阅其他物联网平台消息及订阅物联网数据采集主站下发数据。
5.如权利要求4所述的一种多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，
所述发布模块包括MQ发布单元和HTTP推送单元，所述MQ发布单元和所述HTTP推送单元连接；
所述MQ发布单元，发布供物联网数据采集主站订阅获取数据；
所述HTTP推送单元，推送数据到其他物联网平台及物联网数据采集主站。
6.如权利要求5所述的一种多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，
所述管理模块包括配置单元和日志单元，所述配置单元与所述日志单元连接；
所述配置单元，用于管理配置文件；
所述日志单元，用于实时记录通讯日志及异常信息排查问题。
7.一种多物联网设备多协议接入方法，应用于权利要求1-6所述的多物联网设备多协议接入系统，其特征在于，包括以下步骤：
通讯前置机通过建立多线程及多线程之间任务分发解决线程之间通讯的逻辑关系；
基于所述逻辑关系构建自适应的信息对象及json格式；
通过所述通讯前置机将所述自适应的信息对象及json格式发送到所述物联网数据采集主站进行数据处理及存储。
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