專利名稱：一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于工業(yè)控制領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，需要提供多種不同的業(yè)務(wù)，從普通的檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)設(shè)備傳感器的管理控制，多種業(yè)務(wù)的整合及通信管理問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。目前的工業(yè)設(shè)備接口種類(lèi)很多，例如以太接口、光纖接口、串口、RS485接口等等。不同的設(shè)備之間的鏈接有使用以太口的，有使用光纖的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且在物理接口鏈接完成后，還需要雙方的廠家進(jìn)行軟件協(xié)議的調(diào)測(cè)。因?yàn)椴煌瑥S家的協(xié)議不同，最終完成不同廠家設(shè)備的互通管理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，互通性很差，大大影響了底層設(shè)備的潛在功能的發(fā)揮，也對(duì)上層的應(yīng)用開(kāi)發(fā)制造了很大難度。目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理結(jié)構(gòu)舉例如圖I所示。它是由不同廠家之間調(diào)測(cè)專用接口，通過(guò)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起。傳感器A、B、C、D :工業(yè)控制中不同場(chǎng)景下不同功能的傳感器，不同廠家的傳感接口不同；管理設(shè)備A、B、C、D :對(duì)傳感器進(jìn)行管理控制的設(shè)備，不同廠家的管理設(shè)備不同；網(wǎng)關(guān)設(shè)備A、B :與管理設(shè)備通信，收集傳感器的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)送到應(yīng)用管理主機(jī)；應(yīng)用管理主機(jī)對(duì)從網(wǎng)關(guān)設(shè)備送入的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的設(shè)備，并進(jìn)行應(yīng)用管理。接口 Al、BI、Cl、Dl :傳感器與管理設(shè)備之間的接口，Al、BI、Cl、Dl的接口物理方式和數(shù)據(jù)協(xié)議均不相同；接口 A2、B2、C2、D2 :網(wǎng)關(guān)與管理設(shè)備之間的接口，A2、B2、C2、D2的接口物理方式和數(shù)據(jù)協(xié)議均不相同；接口 E1、E2 :網(wǎng)關(guān)與應(yīng)用管理主機(jī)之間的接口，El、E2的接口物理方式和數(shù)據(jù)協(xié)議均不相同；綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的通常結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，接口種類(lèi)多，設(shè)備種類(lèi)多，因此有如下的缺點(diǎn)設(shè)備種類(lèi)多，連接復(fù)雜，造成網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、成本高；接口種類(lèi)多，使得不同的廠家之間都要開(kāi)發(fā)通信協(xié)議接口，工作量大；設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備管理復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用以提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互通性、易管理性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)性能，并節(jié)省成本。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括至少一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路與一傳感器相連，用于對(duì)傳感器與處理器之間傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；
分別與電平轉(zhuǎn)換電路、以太控制模塊和存儲(chǔ)模塊相連的處理器，該處理器用于根據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的傳感器的解析協(xié)議，對(duì)來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送給以太控制模塊；以及，對(duì)來(lái)自應(yīng)用管理主機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到傳感器能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送給與該傳感器相連接的電平轉(zhuǎn)換電路；以太控制模塊，用于在處理器與應(yīng)用管理主機(jī)之間，通過(guò)以太方式傳輸數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)傳感器的解析協(xié)議。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括上述通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備。本發(fā)明實(shí)施例，通過(guò)上述通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)，大幅度提高了網(wǎng)絡(luò)性能，并節(jié)省了成本，提高了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互通性和易管理性。


圖I為目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供了一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用以提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互通性、易管理性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)性能，并節(jié)省成本。本發(fā)明實(shí)施例屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的通信控制技術(shù)。通過(guò)通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備，提供不同工業(yè)控制設(shè)備之間的互通，對(duì)不同的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行管理，解決目前多種設(shè)備之間的鏈接復(fù)雜，管理困難的問(wèn)題，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，可以為各類(lèi)工業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)提供一個(gè)通用的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，當(dāng)然也可以應(yīng)用在其他相關(guān)領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)施例提供的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，由應(yīng)用管理主機(jī)、通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及傳感器組成，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，傳感器A、B、C、D分別為工業(yè)控制中不同場(chǎng)景下不同功能的傳感器，使用傳感器的RS485接口與通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備相連；通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)將所有的傳感器信息進(jìn)行收集，并且與應(yīng)用管理主機(jī)通信。應(yīng)用管理主機(jī)用于對(duì)從通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備送入的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并進(jìn)行應(yīng)用管理，使用RJ45以太接口與傳感器相連。下面對(duì)通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理分別加以說(shuō)明。通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中共有5種信號(hào)，包括RS485(l-n)接口信號(hào)通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備對(duì)外提供多個(gè)RS485接口，目前幾乎所有的工控設(shè)備的傳感器都提供該物理接口，所以具有通用性；接口 I信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路為處理器提供可以接受的電平信號(hào)，使得處理器可以操作外部傳感器；所述接口 I信號(hào)，例如可以是TTL (晶體管-晶體管邏輯電平)電平信號(hào)，或LVTTL(低電壓晶體管-晶體管邏輯電平)電平信號(hào)。接口 2信號(hào)接口 2為處理器與以太控制模塊的通信接口，可以將處理器的數(shù)據(jù)通過(guò)以太接口進(jìn)行收發(fā)；
所述接口 2信號(hào)，可以是PHY (物理層)管理接口信號(hào)，例如MDI0 (管理數(shù)據(jù)輸入輸出)控制信號(hào)。接口 3信號(hào)接口 3為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，可以將處理器要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)或讀??；所述接口 3信號(hào)，可以是I2C信號(hào)，或SPI信號(hào)。RJ45接口信號(hào)對(duì)外的RJ45接口，為物理形式的以太接口，目前是工業(yè)控制中與應(yīng)用管理主機(jī)通信的通用接口。通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備的模塊的作用說(shuō)明如下電平轉(zhuǎn)換電路將輸入的RS485接口信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換成處理器可以接受的電平信號(hào)，該模塊可以 使用專用芯片(例如芯片MAX3485ECSA)實(shí)現(xiàn)；處理器使用低成本的處理器實(shí)現(xiàn)，如單片機(jī)、ARM (Advanced RISC Machines,微型處理器，是一種處理器的架構(gòu))等處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的解析與協(xié)議轉(zhuǎn)換。以太控制模塊該模塊可以將處理器的信息通過(guò)以太方式進(jìn)行傳輸，處理器可以通過(guò)以太方式與外部通信，以太控制模塊可以使用專用芯片(例如芯片WJLXT971ALC)實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)模塊使用存儲(chǔ)器件實(shí)現(xiàn)，如閃存(FLASH)、硬盤(pán)、SD(Secure Digital Memory Card,安全數(shù)碼卡，是一種存儲(chǔ)器件)卡等，用于將處理器需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)或讀取，以及存儲(chǔ)處理器運(yùn)行的操作系統(tǒng)。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下第一步，將所有的傳感器的RJ485接口鏈接到通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備的RS485接口 ；第二步，由于不同的傳感器的接口協(xié)議不相同，將每種傳感器的解析協(xié)議存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊；第三步，處理器與傳感器進(jìn)行通信，將接口協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為應(yīng)用管理主機(jī)可以解析的協(xié)議；第三步，通過(guò)RJ45以太接口將數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用管理主機(jī)；第四步，應(yīng)用管理主機(jī)通過(guò)應(yīng)用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；第五步，應(yīng)用管理主機(jī)將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)RJ45接口發(fā)到處理器；第六步，處理器解析應(yīng)用管理主機(jī)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成傳感器可以識(shí)別的數(shù)據(jù)；第七步，電平轉(zhuǎn)換電路通過(guò)RS485接口將數(shù)據(jù)送到傳感器；第八步，如果系統(tǒng)中增加了新的傳感器，并且沒(méi)有該傳感器的解析協(xié)議，可以通過(guò)應(yīng)用管理主機(jī)將新的解析協(xié)議通過(guò)RJ45以太接口經(jīng)過(guò)處理器下載到存儲(chǔ)模塊。第八步具體包括在系統(tǒng)中增加了新的設(shè)備(例如新的傳感器)后，處理器對(duì)來(lái)自新的設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，具體地利用存儲(chǔ)模塊中已存儲(chǔ)的多種解析協(xié)議進(jìn)行解析，但發(fā)現(xiàn)多次解析數(shù)據(jù)均不正確，則進(jìn)一步處理器可以主動(dòng)向新的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)試探，若都沒(méi)有正確的響應(yīng)，則處理器上報(bào)到上層，具體上報(bào)信息包括
—、系統(tǒng)增加了不能識(shí)別的新的設(shè)備；二、來(lái)自新的設(shè)備的不能識(shí)別的數(shù)據(jù)，以及向該新的設(shè)備返回的不能識(shí)別的數(shù)據(jù)，這兩種數(shù)據(jù)可以進(jìn)行打包。三、新的設(shè)備的端口號(hào)。處理器對(duì)新設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，如果可以解析成功，那么把新設(shè)備的解析協(xié)議的解析代碼發(fā)給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，如果解析失敗，確認(rèn)新設(shè)備的端口號(hào)，通過(guò)該端口號(hào)確認(rèn)新設(shè)備，通過(guò)工作人員將新設(shè)備的解析協(xié)議存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊中。最終，處理器在接收到協(xié)議解析代碼后，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊中，以后再有來(lái)自該新設(shè)備的數(shù)據(jù)，利用新增的解析協(xié)議對(duì)該新設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新的通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，能高效地提高業(yè)務(wù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性，并具有以下優(yōu)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，降低了系統(tǒng)成本；控制步驟簡(jiǎn)潔，保證了電路高效且計(jì)算量不大；很容易控制傳感器，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；系統(tǒng)升級(jí)方便簡(jiǎn)潔，方便了系統(tǒng)的擴(kuò)容。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器和光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括 至少一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路與一傳感器相連，用于對(duì)傳感器與處理器之間傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換； 分別與電平轉(zhuǎn)換電路、以太控制模塊和存儲(chǔ)模塊相連的處理器，該處理器用于根據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的傳感器的解析協(xié)議，對(duì)來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送給以太控制模塊；以及，對(duì)來(lái)自應(yīng)用管理主機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到傳感器能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送給與該傳感器相連接的電平轉(zhuǎn)換電路； 以太控制模塊，用于在處理器與應(yīng)用管理主機(jī)之間，通過(guò)以太方式傳輸數(shù)據(jù)； 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)傳感器的解析協(xié)議。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，電平轉(zhuǎn)換電路與傳感器之間通過(guò)RS485接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，以太控制模塊與應(yīng)用管理主機(jī)之間通過(guò)RJ45接口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，以太控制模塊與處理器之間通過(guò)以太接口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器為 單片機(jī)或ARM。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊為 閃存、硬盤(pán)或SD卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器還用于 利用存儲(chǔ)模塊中已存儲(chǔ)的多種解析協(xié)議，對(duì)來(lái)自新設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，當(dāng)多次解析數(shù)據(jù)均不正確時(shí)，將新設(shè)備的信息上報(bào)到上層，以實(shí)現(xiàn)將新設(shè)備的解析協(xié)議存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器當(dāng)多次解析數(shù)據(jù)均不正確時(shí)，進(jìn)一步向新設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)試探，若沒(méi)有收到正確的響應(yīng)，將新設(shè)備的信息上報(bào)到上層，以實(shí)現(xiàn)將新設(shè)備的解析協(xié)議存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器上報(bào)的新設(shè)備的信息包括 系統(tǒng)增加了不能識(shí)別的新設(shè)備； 來(lái)自新設(shè)備的不能識(shí)別的數(shù)據(jù)； 新設(shè)備的端口號(hào)。
10.一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括應(yīng)用管理主機(jī)和至少一個(gè)傳感器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括權(quán)利要求1-9任一權(quán)項(xiàng)所述的通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用以提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互通性、易管理性。所述設(shè)備包括至少一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路與一傳感器相連，用于對(duì)傳感器與處理器之間傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；分別與電平轉(zhuǎn)換電路、以太控制模塊和存儲(chǔ)模塊相連的處理器，該處理器用于根據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的傳感器的解析協(xié)議，對(duì)來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送給以太控制模塊；以及，對(duì)來(lái)自應(yīng)用管理主機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到傳感器能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送給與該傳感器相連接的電平轉(zhuǎn)換電路；以太控制模塊，用于在處理器與應(yīng)用管理主機(jī)之間，通過(guò)以太方式傳輸數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)傳感器的解析協(xié)議。
文檔編號(hào)H04L12/66GK102752238SQ20121022248
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者何宇東 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司