TW202002579A - 物聯網的區域資料採集與設備控制系統與方法 - Google Patents

Abstract

一種物聯網的區域資料採集與設備控制系統與方法，本發明的控制方法包括建立中介設備與控制端間的網路連線；接收中介設備的裝置資訊，控制端根據裝置資訊列舉虛擬通訊介面與虛擬存取模型；設定虛擬通訊介面的遠端設備，並將遠端設備對應於終端設備；發送設備命令至遠端設備，虛擬存取模型設定設備命令的優先權；設備命令轉換為網路封包並發送至中介設備；中介設備接收設備命令，判別設備命令的優先權；根據設備命令的優先權決定發送至終端設備的順序；終端設備發送回覆響應至中介設備；判別回覆響應的優先權並決定發送至控制端的順序；將回覆響應發送至控制端。

Description

物聯網的區域資料採集與設備控制系統與方法

一種資料採集與設備控制系統與方法，特別有關物聯網的區域資料採集與設備控制系統與方法。

隨著工廠智慧化與物聯網(Internet to Things,IoT)等議題的興起，各家廠商希望能從控制端(後台主機或雲端)可以即時的收集底層終端設備(device)的各項運作時的訊息，以便將所收集的訊息應用於大數據分析之中。而如何讓終端設備連接至網路才是跨入雲端的首要工作。

習知的終端設備所採的通訊協議並不相容現行的乙太網路(Ethernet)與TCP/IP協議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，簡稱TCP/IP)，因此無法直接將資訊上傳至雲端。所述的基礎網路(Filed bus)指的是終端設備所使用的通訊網路，例如：Modbus協議的基礎網路係為RS-485。一般而言，習知技術的終端設備的基礎網路的傳輸距離有限，而且基礎網路的架設方式固定。例如：環狀、菊鏈或星狀等。所以有新終端設備加入時，工作人員不易調整現有的基礎網路的拓樸結構。

以Modbus-TCP協議為例，Modbus-TCP協議原是以主從式架構(Master/Salve)的方式並透過TCP通訊。當Master端(意即控制端)與任一Slave端(意即終端設備)輪詢(polling)時，其他終端設備僅能等待Master端釋放後才能進行連接。當擴增終端設備的數量時，會使得Master輪詢的時間也會隨之增加。這是由於Modbus-TCP協議對於終端設備的控制行為並無相應的變化。因此大量佈建終端設備時，會使得有越多的終端設備會發出中斷要求的次數變多。但每一個訪詢的時間仍是固定，所以就會造成總體的訪詢時間過長。而且新增加的終端設備也會額外加重控制端 的工作負載。

此外，工作人員除了需要設定終端設備本身的參數，還需要另外設定網路位址(Internet Protocol Address，簡稱IP位址)。Modbus-TCP協議的控制端是透過查找表(table)與UID來定義所連接的終端設備。工作人員需要設定偵測裝置的相關參數。當設定錯誤的參數時，控制端將無法順利控制終端裝置。而且各家廠商雖然是透過Modbus-TCP協議發展相關的終端設備，但是各家廠商的設定方式是各有差異的。

此外，其他種類的終端設備可能是透過所屬的通訊協議，例如：EtherNet/IP或Profinet。當同一工廠中存在多種不同的通訊協議時，基礎網路的佈建難度會隨之增加。對於上層的開發人員而言，在多種通訊協議間的轉換與資料擷取是相當繁雜的工作。

基於前述各種多種協議的佈線與設備參數的問題，使得控制端不易連接至底層的終端設備而造成底層設備的資料採集不易，使得物聯網與大數據分析無法進一步的推近。

本發明提供一種物聯網的區域資料採集與設備控制系統，其特徵在於透過乙太網路對終端設備的操作或存取。

本發明的物聯網的區域資料採集與設備控制系統包括中介設備、控制端與終端設備。中介設備具有第一處理單元、第一網路單元、第一儲存單元與至少一實體通訊介面，第一處理單元電性連接於第一網路單元、第一儲存單元與所述實體通訊介面，第一儲存單元存儲裝置資訊與第一管理程序，裝置資訊記錄多筆介面通道，每一介面通道對應實體通訊介面，第一管理程序將第一網路封包轉換為設備命令並將設備命令發送至終端設備，第一管理程序將來自於終端設備的回覆響應轉換為第二網路封包，並透過第一網路單元發送第二網路封包，其中第一網路封包與第二網路封包係以媒體存取控制層做為封裝與識別；控制端具有第二處理單元、第二網路單元與第二儲存單元，第二處理單元電性連接於第二網路單元與第二儲存單元，第二網路單元連接於中介設備，第二網路單元用於傳送第一網路封包、接收裝置資訊或第二網路封包，第二儲存單元存儲第二管理 程序與記錄所連接的中介設備；終端設備電性連接於中介設備的實體通訊介面，終端設備接收設備命令或發送回覆響應；其中，中介設備將裝置資訊發送至控制端，第二管理程序根據所述介面通道建立相應數量的虛擬通訊介面，控制端對每一虛擬通訊介面加載虛擬存取模型，虛擬存取模型用於配置遠端設備的存取設定，控制端從所述虛擬通訊介面選擇其一並將遠端設備映射至終端設備，使第二管理程序對遠端設備的操作存取映射至終端設備的操作存取，第二管理程序透過虛擬存取模型將設備命令轉換為第二網路封包傳送至中介設備。

本發明另提供一種物聯網的區域資料採集與設備控制方法，其係包括以下步驟：建立中介設備與控制端間的網路連線；接收中介設備的裝置資訊，控制端根據裝置資訊列舉虛擬通訊介面與虛擬存取模型；設定虛擬通訊介面的遠端設備，並將遠端設備對應於終端設備；發送設備命令至遠端設備，虛擬存取模型設定設備命令的優先權；將設備命令轉換為第一網路封包並發送至中介設備；中介設備轉換第一網路封包為設備命令，並判別設備命令的優先權；根據設備命令的優先權決定發送至終端設備的順序；終端設備發送回覆響應至中介設備；判別回覆響應的優先權並決定發送至控制端的順序；轉換回覆響應為第二網路封包，並發送至控制端。

本發明的物聯網的區域資料採集與設備控制系統與方法可以應用在區域網路中的終端設備的連接與資料收集。透過本發明的中介設備，底層的終端設備不需要重新移動所在位置或設定相關網路參數，即可實現現場總線的佈建。本發明的中介設備可提供設備物件化與事件列舉的處理，使得控制端不需要逐一的設備終端設備。控制端可以透過友善的圖形界面與視覺化的方式設定中介設備或觀看所取得的數據。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

110、a、b、c‧‧‧中介設備

111‧‧‧第一處理單元

112‧‧‧第一網路單元

113‧‧‧第一儲存單元

114‧‧‧第一輸出緩存單元

115‧‧‧實體通訊介面

116‧‧‧第一管理程序

117‧‧‧裝置資訊

120‧‧‧控制端

121‧‧‧第二處理單元

122‧‧‧第二網路單元

123‧‧‧第二輸出緩存單元

124‧‧‧第二儲存單元

125‧‧‧作業系統

126‧‧‧第二管理程序

127‧‧‧連線列表

128‧‧‧連線清單

130‧‧‧終端設備

511‧‧‧第一中介設備

512‧‧‧第二中介設備

513‧‧‧第三中介設備

521‧‧‧警示燈

522‧‧‧讀卡機

523‧‧‧溫度計

524‧‧‧電子磅秤

第1圖係為本發明的系統架構示意圖。

第2圖係為本發明的運作流程示意圖。

第3A圖係為本發明的控制端對中介設備的傳輸示意圖。

第3B圖係為本發明的控制端與中介設備的分層控制示意圖。

第3C圖係為本發明的虛擬存取模型的動作機制示意圖。

第4A圖係為本發明的處理系統的連接示意圖。

第4B圖係為本發明的處理系統的設定示意圖。

第4C圖係為本發明的處理系統的控制示意圖。

第5A圖係為本發明的中介設備更換前示意圖。

第5B圖係為本發明的中介設備更換後示意圖。

本發明所揭示物聯網的區域資料採集與設備控制系統包括至少一中介設備、控制端與終端設備，請參考第1圖，其係為本發明的處理系統的架構示意圖。

中介設備110電性連接終端設備130，中介設備110另網路連接於控制端120。中介設備110具有第一處理單元111、第一網路單元112、第一儲存單元113、第一輸出緩存單元114與實體通訊介面115。第一處理單元111電性連接第一網路單元112、第一儲存單元113、第一輸出緩存單元114與實體通訊介面115。另外，為能說明中介設備110與控制端120所傳送的網路封包，因此分別定義第一網路封包與第二網路封包。第一網路封包係由控制端120發送至中介設備110的網路封包。第二網路封包係由中介設備110發送至控制端120的網路封包。

第一網路單元112網路連接於控制端120，第一網路單元112用於傳輸網路封包。第一儲存單元113存儲第一管理程序116與裝置資訊117。第一處理單元111運行第一管理程序116。第一管理程序116除了提供中介設備110的裝置資訊117、另處理網路封包與設備控制的相關命令之間的轉換。裝置資訊117中記載中介設備110的型號資訊與所搭載的實體通訊介面115(種類與數量)。裝置資訊117也記錄至少一組的介面通道與中介設備110的位址資訊。所述的位址資訊係為媒體存取控制位址(Media Access Control Address，簡稱MAC)。

第一處理單元111透過第一網路單元112接收來自於控制 端120的第一網路封包。第一管理程序116將第一網路封包轉換為設備命令或將來自於終端設備130的回覆響應轉換為第二網路封包。第一管理程序116可以於中斷發生後根據位址資訊重新連接至中介設備110。所述的第一網路封包係來自於控制端120的網路封包。所述的第二網路封包係為由中介設備110發送至控制端120的網路封包。第一輸出緩存單元114用於暫時存儲欲傳送至控制端120的相關資料，藉以確保所發送資料的完整性。

實體通訊介面115電性連接於終端設備130，終端設備接收130設備命令或發送回覆響應。實體通訊介面115可以是但不限定為串列介面(serial)、並列介面(parallel)、類比輸入/輸出介面(analog I/O)、數位輸入/輸出介面(digital I/O)或通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)。裝置資訊117的每一組介面通道均對應實體通訊介面115。舉例而言，第一組的介面通道對應RS-232，第二組的介面通道對應串列介面。此外，其他組的介面通道也可以對應至已存在的實體通訊介面115。

控制端120包括第二處理單元121、第二網路單元122、第二輸出緩存單元123與第二儲存單元124。第二處理單元121電性連結於第二網路單元122、第二輸出緩存單元123與第二儲存單元124。第二網路單元122網路連接於中介設備110。控制端120可網路連接至少一中介設備110。第二儲存單元124存儲作業系統125、第二管理程序126與連線列表127。連線列表127記錄所連接的所述的中介設備110。第二處理單元121用於運行作業系統125，並執行第二管理程序126。作業系統125可以是微軟的視窗作業系統125或UNIX相關作業系統125。第二處理單另根據所連接的中介設備110與所選的介面通道，進而生成相應的虛擬通訊介面及虛擬存取模型。第二輸出緩存單元123用於暫存發送至中介設備110的相關資料，藉以保證發送至中介設備110的資料完整性。

為進一步說明中介設備110與控制端120的處理流程，請配合第2圖所示，其係為本發明的運作流程示意圖。本發明的控制機制之處理方法包括以下步驟：步驟S210：建立中介設備與控制端間的網路連線，其中網路連線係以 媒體存取控制層做為封裝與識別；步驟S220：接收中介設備的裝置資訊，控制端根據裝置資訊列舉虛擬通訊介面與虛擬存取模型；步驟S230：設定虛擬通訊介面的遠端設備，並將遠端設備對應於終端設備；步驟S240：發送設備命令至遠端設備，虛擬存取模型設定設備命令的優先權；步驟S250：將設備命令轉換為第一網路封包並發送至中介設備；步驟S260：中介設備轉換第一網路封包為設備命令，並判別設備命令的優先權；步驟S270：中介設備根據設備命令的優先權決定發送至終端設備的順序；步驟S280：終端設備發送回覆響應至中介設備；步驟S290：中介設備判別回覆響應的優先權並決定發送至控制端的順序；以及步驟S300：中介設備轉換回覆響應為第二網路封包，並發送至控制端。

首先，中介設備110網路連接於控制端120。所述網路連接係經由乙太網路(Ethernet)為媒介將中介設備110與控制端120相連接。在本發明中第一網路封包與第二網路封包係以MAC作為封包的封裝與解析，因此本發明的中介設備110與控制端120會根據第一網路封包與第二網路封包的順序與識別提出相應的處理機制。

本發明採用MAC識別與解析，因此中介設備110與控制端120在區域網路中不需要進行IP位址的相關設定與識別。控制端120直接根據MAC資訊確認與哪一台中介設備110相連接。控制端120係將所連接的中介設備110記錄於連線清單，藉以確認有無合法的中介設備110被裝設於區域網路之中。所述合法的中介設備110係為被控制端已經註冊過的中介設備110，而非法的中介設備110係為新增的中介設備110或其他未通過註冊的中介設備110。

所以在控制端120連接網路時，控制端120會向區網廣播 識別要求。當任一中介設備110接獲識別要求時，中介設備110將回覆所述裝置資訊117至控制端120。當區域網路存在多台控制端120時，中介設備110將會根據識別要求回覆至對應的控制端120。控制端120於接獲識別要求後，控制端120根據識別要求更新連線清單128的內容，連線清單128用於記錄所連接的中介設備110。當有任一中介設備110被更換時，則控制端120也會根據新的中介設備更新連線清單128與相關的環境參數。在裝置資訊117中記錄中介設備110所搭載的實體通訊介面115的種類與數量。

另外，控制端120接獲裝置資訊117時，第二處理單元121根據裝置資訊117的介面通道與種類在作業系統125中加載虛擬通訊介面。舉例來說，裝置資訊117記載一組RS-232介面與一組RS-485介面。第二管理程序126將會根據裝置資訊117所載的介面通道在作業系統125中加載前述的RS-232介面與RS-485介面。在另外的實施態樣中，裝置資訊117也可以記錄多組相同的通訊介面。例如，在另一實施態樣中裝置資訊117可以記錄兩組(或多組)相同的通訊介面。

第二管理程序126根據虛擬通訊介面的種類與數量提供遠端設備列表。在遠端設備列表中記錄虛擬通訊介面相應的至少一組以上的終端設備130。例如：在RS-232的虛擬通訊介面可以分別對應條碼讀卡機(barcode reader)或印表機(printer)。

第二管理程序126根據被選中的遠端設備載入相應種類的虛擬通訊介面與虛擬存取模型。於載入虛擬通訊介面的過程中，第二管理程序126同時會根據虛擬通訊介面的種類生成相應的虛擬存取模型。換言之，第二管理程序126會根據這些介面通道建立相應數量的虛擬通訊介面。在本發明中對於各虛擬通訊介面與虛擬存取模型的建立處理稱之為物件化(Object)。虛擬存取模型用於配置遠端設備的存取設定與相關參數。

換言之，虛擬存取模型可以對實體通訊介面115的設備控制方式與資料的傳輸相關設定。特別是中介設備110與控制端120之間的存取、連線維持(connection maintain)、管理、資料傳輸交握(handshake)、資料重傳與異常回報等。使用者可以透過控制端120從所述的虛擬通訊介 面中選擇其一，並將所選的遠端設備映射(mapping)至終端設備130。所述映射的方式係透過作業系統、驅動程式與第二管理程序126的組合建立終端設備130相對遠端設備的傳輸管道。基於所述的傳輸管道，第二管理程序126將設備命令與回覆響應的各種處理行為抽象化為虛擬通訊介面，工作人員即可直接對虛擬出來的遠端設備進行操作。而虛擬通訊介面在將操作的方式或命令發送至對應的終端設備130。

第二管理程序126根據中介設備110與遠端設備定義出存取的定址機制，如第3A圖所示。本發明中採用通道(channel)與位移(offset)的方式定義中介設備110與遠端設備的相關位址(address)。對於控制端120而言，每一種不同的遠端設備可以被視為不同的物件。在第3A圖中，控制端120根據中介設備110的虛擬通訊介面指定通道，並在指定的通道中以記憶體的位移量作為不同的遠端設備。第3圖的控制端120根據「Dev_m：CH_n」的通道與位移作為中介設備110與遠端設備的識別(以黑虛線表示所指定的設備)，其中「Dev_m」表示中介設備110的設備編號、「CH_n」表示第m個位移量(意即遠端設備)。第二管理程序126將所列舉出的各項遠端設備彙整為遠端設備列表，以供使用者選擇。

第3B圖係為本發明的物件與實體通訊介面的對應示意圖。在第3B圖中左方代表控制端120，右方表示中介設備110，控制端120與中介設備110之間經由乙太網路作為傳輸的媒介。控制端120的上層具有多個物件，而中介設備110上層也對應有多個實體通訊介面115。在第3B圖中的雙方均設兩物件與兩實體通訊介面115。而控制端120的物件與乙太網路之間更可以劃分為資料轉換層(data transform layer)。資料轉換層的作用在於處理設備命令與回覆響應的網路封包的轉換。在控制端120的各物件均各自對應實體通訊介面115，在第3B圖中係以物件A與物件B分別對應實體通訊介面114A與實體通訊介面115b。

此外，虛擬存取模型針對設備的控制與資料的存取定義相應的處理機制係分別為事件(event)、指令(command)與資料(data)，並請配合第3C圖。「事件」用於中介設備110對控制端120的中斷處理要求。「指令」用於控制端120對中介設備110的操作控制。「資料」用於中介 設備110與控制端120之間的資料傳輸與交換。本發明的中介設備110在接獲事件發生時將會事件種類即時的回報至控制端120。相較習知技術的終端設備130的通訊協議，控制端120不需要等待所有的終端設備130被遍詢(polling)後才能得知某一終端設備130有事件發生。當控制端120欲操作遠端設備時，控制端120可以透過虛擬存取模型轉發指令至中介設備110，再由中介設備110將指令發送至終端設備130。

為確保網路封包的傳輸時的完整性，第一管理程序116在發送第二網路封包前，第一處理單元111會將第二網路封包預儲存在第一輸出緩存單元114。第一輸出緩存單元114將現有的第二網路封包發送完成後，才會載入新的第二網路封包。因此第一管理程序116除了根據網路的傳輸狀態調整第一輸出緩存單元114的資料發送速率，藉以避免控制端120發生資料溢出(overflow)的情況。

所述的資料溢出的發生情況，主要在於網路傳輸速率不穩定時，接收方的緩存單元還未處理完所接收的封包，但後續的網路封包還是會被持續的接收。這樣將會使得網路封包轉換回資料(或指令)，產生資料(或指令)的片段遺漏或轉譯錯誤。同理，第二管理程序126在發送第一網路封包前，第二處理單元121會將第一網路封包預儲存在第二輸出緩存單元123。

第一處理單元111根據第一網路封包所轉譯的「事件」、「資料」或「指令」的優先權高低，第一處理單元111在決定將相應的設備命令依序的發送至相應的終端設備130。一般而言，「事件」的優先順序高於「指令」與「資料」。「指令」的優先順序高於「資料」。當中介設備110接獲「事件」時，中介設備110將會中斷當前處理中的「指令」或「資料」，以便優先執行「事件」。

終端設備130運行所接獲的設備命令後，終端設備130在完成相關操作後可能返回所述的回覆響應。中介設備110將回覆響應轉換為第二網路封包，並將第二網路封包傳送至控制端120。舉例來說，當終端設備130的讀卡機在讀取卡片時，將會返回讀取卡片時的回覆響應。終端設備130透過中介設備110將回覆響應傳送至控制端120。

在中介設備110與控制端傳輸的過程中，兩方均會監控封包接收完整率是否匹配。封包接收完整率係為網路封包的完整程度，其係可根據網路傳輸速度推估。由於網路封包的傳輸過程中可能會遭遇碰撞或斷線等情況，使得發送方發出過量的網路封包使得接收方來不及處理，進而造成封包外溢。當任一方的封包接收完整率超過流量門檻時，則調整中介設備或控制端的資料輸出量。封包接收完整率係為第一網路封包對設備命令的完整度，或是第二網路封包對回覆響應的完整度。在控制端120發送設備命令的過程中會將設備命令轉換為若干個第一網路封包。因此中介設備110可以判斷設備命令與第一網路封包的數量的接收完整率。當接收方的處理速度趕不上封包發送的時候，可能會導致發送方所發出的封包並未能讓接收方收取。因此本發明於發生所述狀況時，發送方將會降低封包的傳送速度，以使接收方可以確保封包的解析處理。由於中介設備110與控制端120均可能是發送方或接收方，因此中介設備110與控制端120都會配置所述的緩存處理。

為清楚說明本發明的整體運作方式，以下係以中介設備110與所連接的終端設備130的相關操作作為說明。請參考第4A圖~第4C圖所示，其係分別為本發明的處理系統的連接、設定與控制之示意圖。第4A圖中具有第一中介設備511、第二中介設備512與第三中介設備513。控制端120網路連結第一中介設備511、第二中介設備512與第三中介設備513。

第一中介設備511電性連接於三種終端設備130，在此假設分別為警示燈521(RS-485)、讀卡機522(RS-232)與溫度計523(Digital I/O)，前文刮號中代表終端設備130所連接的實體通訊介面115。第二中介設備512具有類比輸出/入的實體通訊介面115，但無連接終端設備130。第三中介設備513電性連接電子磅秤524(RS-232)。

首先，控制端120連接於網路時，控制端120將會廣播發送識別要求。當任一中介設備110接獲識別要求時，中介設備110會根據識別要求回覆所屬的裝置資訊117給控制端120。假設第一中介設備511接獲識別要求時，第一中介設備511將會返回所屬的裝置資訊117給控制 端120。控制端120將會把第一中介設備511加入現有的連線清單128中。同理，控制端120也會將第二中介設備512與第三中介設備513加入連線清單128中。

若是有非法的中介設備110被安裝於該網路區段中，控制端120也會收到相應的裝置資訊。控制端120可以判斷是否將中介設備110新增至現有的連線清單128中。若是控制端120不添加此中介設備110至連線清單128，則控制端120將不會與所述的中介設備110建立網路連線。

接著，控制端120根據各不同的中介設備110的裝置資訊117分別各自所屬的加載虛擬通訊介面。換言之，在控制端120的作業系統125中會加載中介設備110的虛擬通訊介面。在此一示例中，控制端120會加載RS-485、RS-232與Digital I/O的虛擬通訊介面。而每一種的虛擬通訊介面可能被賦予不同的虛擬存取模型用於區別各類的遠端設備。使用者可以選擇不同的虛擬存取模型並且根據遠端設備的需求調整虛擬存取模型的相關屬性。舉例來說，RS-232的虛擬存取模型需要設定傳輸率(Baud Rate)才能正確驅動讀卡機522。但對溫度計523而言，Digital I/O的虛擬存取模型不需設定傳輸率也可以取得溫度的數值。因此對於不同類型的遠端設備，使用者可以經由設定虛擬存取模型的各種屬性，用於配合各式的遠端設備與實體通訊介面115。

當完成前述的虛擬通訊介面的加載後，在第二管理程序126的畫面中將會顯示已經完成連接的中介設備110，如第4B圖所示。在第4B圖的第二管理程序126中分別顯示第一中介設備511、第二中介設備512與第三中介設備513。由於尚未設定相關的虛擬存取模型，因此在第二管理程序126中僅會顯示前述所連接的各中介設備110。

使用者在第二管理程序126的介面選擇第一中介設備511，並針對第一中介設備511的各種虛擬通訊介面分別指定相應的遠端設備。設定遠端設備的過程中，使用者僅需指派遠端設備的名稱、類型與設定虛擬存取模型即可完成遠端設備的相關加載與設定，而第二管理程序126的介面如第4C圖所示。對於第二中介設備512與第三中介設備513也進行 相同的選擇處理。

當使用者完成前述的遠端設備的相關設定後，第二管理程序126將會透過遠端設備與所屬的虛擬存取模型對虛擬通訊介面進行資料存取或指令的控制。在第4C圖中係以選擇第一中介設備511與溫度計523為說明，在第二管理程序126的顯示畫面中遠端設備的溫度計523透過虛擬存取模型取得終端設備130的實際數值並顯示於第二管理程序126的畫面中。在第4C圖中，當使用者選擇溫度計523時，則右方畫面將會顯示溫度與時間的變化關係。

此外，本發明在更換新的中介設備110時另可實現快速佈署的目的。於前文中述及在安裝新的中介設備110時，控制端120會將新的中介設備110加入連線清單中。此外，連線清單也會記錄中介設備110與所連接的終端設備130的相關環境參數，如第5A圖所示。因此使用者可以隨時的匯出(export)連線清單。假設區域網路中存在中介設備a、b、c，且中介設備b發生故障。在工作人員更換中介設備b時，控制端120對更換目標的中介設備b禁能(disable)。工作人員只要將中介設備b取下並替換為中介設備d。在更換完成新的中介設備d後，控制端120的連線清單也會添加新的中介設備d，如第5B圖所示。使用者可以從已存在的連線清單中調取被更換下來的中介設備b的環境參數，並將環境參數套用至新增的中介設備d與所屬的終端設備130。

對於開發系統的廠商而言，廠商只要提供各式的通訊介面與相應的虛擬存取模型，不需要建立所有的終端設備130與相關的參數。因此廠商只要針對通訊介面提供相應的虛擬存取模型，即可由使用者針對實際的終端設備130進行設定。而在控制端120的一方，使用者只需要提供終端設備130所要連接各種參數，並設定相應的虛擬存取模型，即可驅動遠端設備的運作。本發明的基於乙太網路的遠端設備之物件化與控制機制之處理系統其方法可以提供控制端120快速佈署基礎網路，也可以實現對終端設備130的資料存取與設備控制與設備控制。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當 可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧中介設備

111‧‧‧第一處理單元

112‧‧‧第一網路單元

113‧‧‧第一儲存單元

114‧‧‧第一輸出緩存單元

115‧‧‧實體通訊介面

116‧‧‧第一管理程序

117‧‧‧裝置資訊

120‧‧‧控制端

121‧‧‧第二處理單元

122‧‧‧第二網路單元

123‧‧‧第二輸出緩存單元

124‧‧‧第二儲存單元

125‧‧‧作業系統

126‧‧‧第二管理程序

127‧‧‧連線列表

128‧‧‧連線清單

130‧‧‧終端設備

Claims (10)

1. 一種物聯網的區域資料採集與設備控制系統，其特徵在於透過乙太網路對區域中的終端設備之控制，物聯網的區域資料採集與設備控制系統包括：一中介設備，其係具有一第一處理單元、一第一網路單元、一第一儲存單元與至少一實體通訊介面，該第一處理單元電性連接於該第一網路單元、該第一儲存單元與該些實體通訊介面，該第一儲存單元存儲一裝置資訊與一第一管理程序，該裝置資訊記錄多筆介面通道，每一該介面通道對應該實體通訊介面，該第一管理程序將一第一網路封包轉換為一設備命令並將該設備命令發送至該終端設備，該第一管理程序將來自於該終端設備的一回覆響應轉換為一第二網路封包，並透過該第一網路單元發送該第二網路封包，其中該第一網路封包與該第二網路封包係以媒體存取控制層做為封裝與識別；一控制端，其係具有一第二處理單元、一第二網路單元與一第二儲存單元，該第二處理單元電性連接於該第二網路單元與該第二儲存單元，該第二網路單元連接於該中介設備，該第二網路單元用於傳送該第一網路封包、接收該裝置資訊或該第二網路封包，該第二儲存單元存儲一第二管理程序與記錄所連接的該中介設備；以及一終端設備，其係電性連接於該中介設備的該實體通訊介面，該終端設備接收該設備命令或發送該回覆響應；其中，該中介設備將該裝置資訊發送至該控制端，該第二管理程序根據該些介面通道建立相應數量的一虛擬通訊介面，該控制端對每一該虛擬通訊介面加載一虛擬存取模型，該虛擬存取模型用於配置一遠端設備的存取設定，該控制端從該些虛擬通訊介面選擇其一並將該遠端設備映射至該終端設備，使該第二管理程序對該遠端設備的操作存取映射至該終端設備的操作存取，該第二管理程序透過該虛擬存取模型將該設備命令轉換為該第二網路封包傳送至該中介設備。
2. 如請求項1所述之物聯網的區域資料採集與設備控制系統，其中該虛擬存取模型用於設定對該遠端設備所傳輸的指令、資料與事件的運作順序。
3. 如請求項2所述之物聯網的區域資料採集與設備控制系統，其中該第一管理程序監控該中介設備的連線狀態，並於發生網路中斷時暫存發送至該控制端事件與資料，該第二管理程序監控該控制端的連線狀態，並於發生網路中斷時暫存發送至該中介設備的指令與資料，該第一管理程序與該第二管理程序根據對方的網路傳輸量調整資料的傳輸率。
4. 如請求項1所述之物聯網的區域資料採集與設備控制系統，其中該中介設備更包括一第一輸出緩存單元，該第一輸出緩存用於存儲欲傳送的資料，控制端更包括一第二輸出緩存單元，該第二一輸出緩存用於存儲欲傳送的資料，該中介設備確認控制端完整接收資料後清除該第一輸出緩存單元，控制端確認該中介設備完整接收所發送的資料後清除該第二輸出緩存單元。
5. 如請求項1所述之物聯網的區域資料採集與設備控制系統，其中更包括一雲端主機，其係網路連接於該控制端，該第二管理程序將該終端設備的一運作資訊轉發至該雲端主機。
6. 一種物聯網的區域資料採集與設備控制方法，其特徵在於透過乙太網路對一終端設備的操作或存取，物聯網的區域資料採集與設備控制方法包括：建立一中介設備與一控制端間的網路連線；接收該中介設備的一裝置資訊，該控制端根據該裝置資訊列舉一虛擬通訊介面與一虛擬存取模型；設定該虛擬通訊介面的一遠端設備，並將該遠端設備對應於該終端設備；發送一設備命令至該遠端設備，該虛擬存取模型設定該設備命令的優先權；將該設備命令轉換為一第一網路封包並發送至該中介設備；該中介設備轉換該第一網路封包為該設備命令，並判別該設備命令的優先權；根據該設備命令的優先權決定發送至該終端設備的順序；該終端設備發送一回覆響應至該中介設備；判別該回覆響應的優先權並決定發送至該控制端的順序；以及 轉換該回覆響應為一第二網路封包，並發送至該控制端。
7. 如請求項6所述之物聯網的區域資料採集與設備控制方法，其中建立該控制端的網路連線更包括：該控制端發送一識別要求；以及接獲該識別要求後，該中介設備回覆該裝置資訊至該控制端，其中該裝置資訊記錄多筆介面通道，每一該介面通道對應一實體通訊介面。
8. 如請求項6所述之物聯網的區域資料採集與設備控制方法，其中該第一網路封包與該第二網路封包的傳輸更包括：監控該中介設備的連線狀態，並於發生網路中斷時暫存發送至該控制端事件與資料；監控該控制端的連線狀態，並於發生網路中斷時暫存發送至該中介設備的指令與資料；以及該中介設備與該控制端根據對方的網路傳輸量調整封包的傳輸率。
9. 如請求項8所述之物聯網的區域資料採集與設備控制方法，其中建立該控制端的網路連線的步驟更包括：該控制端根據該識別要求更新一連線清單之內容，用於記錄新連接的該些中介設備。
10. 如請求項6所述之物聯網的區域資料採集與設備控制方法，其中該中介設備與該控制端存取的步驟更包括：監控該中介設備與該控制端雙方的封包接收完整率；以及當封包接收完整率超過一流量門檻時，調整該中介設備與該控制端的資料輸出量。

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