數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的裝置和方法

文檔序號：6282475閱讀：419來源：國知局

專利名稱：數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集技術，尤其涉及一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的裝置和方法。
背景技術：
目前，在數(shù)字通信和自動控制領域，越來越多的計算機芯片被嵌入到機
電設備當中?？删幊痰臄?shù)字控制器已取代了模擬控制器；具備數(shù)字通信功能的"智能"設備也日益廣泛地應用在控制系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)中可通信的設備日益增多，分布日趨分散，基于通信網(wǎng)絡實現(xiàn)系統(tǒng)設備間的協(xié)調管理已經(jīng)成為不可回避的潮流與方向。而通信領域和工業(yè)控制領域的網(wǎng)絡技術，包括各種現(xiàn)場總線技術，工業(yè)以太網(wǎng)，無線網(wǎng)絡技術等，在目前的控制系統(tǒng)中得到了綜合而廣泛的應用。
目前電表等末端設備的數(shù)據(jù)通常都是由人工負責記錄，記錄頻率依各用戶的要求不同，在一些管理嚴格的地方，運行管理人員每天就記錄一次數(shù)據(jù)，但大多數(shù)單位都是一個月記錄一次數(shù)據(jù)，而每月記錄的時間又不統(tǒng)一，例如前一個月是月初記的，本月是月中記的，每月的時間長度不同，如此便無法知道能耗逐月變化的情況，給數(shù)據(jù)的診斷分析帶來困難，這些都是人工操作帶來的麻煩，同時也是人工操作無法避免的問題。另外，如果進行統(tǒng)末端的分項目末端，會導致末端設備數(shù)量的激增，靠人工抄表獲得全部數(shù)據(jù)將更加難以實現(xiàn)。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明解決的問題是提出數(shù)據(jù)釆集和發(fā)送的裝置和方法，可以實現(xiàn)從多種末端設備實時、安全地采集數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)采集到的數(shù)據(jù)向遠傳網(wǎng)絡的發(fā)送。
為此，本發(fā)明提供的技術方案如下
一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送裝置，該裝置包括末端接口單元、數(shù)據(jù)處理單元、網(wǎng)絡接口單元和控制單元；
所述末端接口單元用于向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求，并接收采集到的數(shù)據(jù)；
所述數(shù)據(jù)處理單元至少包括封裝/解封裝單元，用于將采集到的數(shù)據(jù)封裝成符合遠傳網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，并對從遠傳網(wǎng)絡接收到的數(shù)據(jù)幀進行解封裝后將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元；
所述網(wǎng)絡接口單元用于接收來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)處理單元處理后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡；
所述控制單元用于根據(jù)預設的策略控制所述末端接口單元對數(shù)據(jù)的采集和控制所述網(wǎng)絡接口單元對數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，所述預設的策略包括根據(jù)從遠傳網(wǎng)絡接收的控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、主動控制進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
其中，所述控制單元進一步包括模式配置單元；
通過設定模式配置單元中所述裝置的網(wǎng)絡標識和遠傳網(wǎng)絡中遠端服務器的網(wǎng)絡標識參數(shù)，制定所述裝置和所述遠端服務器之間的對應關系，使控制單元根據(jù)所述遠端服務器發(fā)出的控制指令控制數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；進一步通過設定模式配置單元中的數(shù)據(jù)定時采集周期和發(fā)送周期參數(shù)，使控制單元主動控制數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
其中，該裝置進一步包括設備配置單元；
所述設備配置單元用于根據(jù)所述末端接口單元可能接入的末端設備的類型設定至少一個端口通信協(xié)議，并對端口通信協(xié)議進行存儲；當末端設備接入時，所述設備配置單元根據(jù)所述末端接口單元接入的末端設備的類型從已存儲的端口通信協(xié)議中為所述末端設備指定與之相匹配的協(xié)議。然后所述末端設備和所述末端接口單元之間按照所述指定的協(xié)議進行通信。
其中，所述數(shù)據(jù)處理單元進一步包括打包單元；
所述打包單元用于將采集到的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給封裝/解封裝單元。
其中，所述數(shù)據(jù)處理單元進一步還包括加密單元；所述加密單元用于在所述封裝/解封裝單元對數(shù)據(jù)進行封裝前，將數(shù)據(jù)加密成密文lt據(jù)。
其中，該裝置進一步包括重傳存儲單元和重傳處理單元；所述重傳存儲單元用于對數(shù)據(jù)處理單元封裝后的數(shù)據(jù)幀進行存儲；所述重傳處理單元用于通過網(wǎng)絡接口單元和封裝/解封裝單元接收該裝置發(fā)送數(shù)據(jù)后外部返回的應答信號，并根據(jù)該信號判斷所述數(shù)據(jù)幀的前一次發(fā) 送是否成功，如果收到所述應答信號，重傳處理單元向重傳存儲單元發(fā)送清空指令，所述重傳存儲單元接收到所述清空指令后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀；如果在規(guī)定的時間內沒有收到所述應答信號，重傳處理單元向將重傳存儲單元發(fā) 送重傳指令，所述重傳存儲單元接收到所述重傳指令后將存儲的數(shù)據(jù)幀通過網(wǎng)絡接口單元發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡。
其中，所述重傳處理單元進一步包括計數(shù)單元；
所述計數(shù)單元用于對重傳操作進行計數(shù)，并可設定最大重傳次數(shù)，當達到最大重傳次數(shù)重傳處理單元還沒有收到應答信號時，所述重傳處理單元向重傳存儲單元發(fā)出清空指令，所述重傳存儲單元接收到清空指令后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀。
一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的方法，用于通過網(wǎng)關對末端設備進行數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務器，其特征在于，該方法包括
所述網(wǎng)關接收并解封裝來自所述遠端服務器的數(shù)據(jù)幀，獲得并解析數(shù)據(jù) 幀中的控制指令；
所述網(wǎng)關根據(jù)預設的策略向所述末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求；所述網(wǎng)關接收從所述末端設備釆集的數(shù)據(jù)；
所述網(wǎng)關將接收到的采集數(shù)據(jù)封裝成符合遠傳網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀；
根據(jù)預設的策略所述網(wǎng)關通過所述遠傳網(wǎng)絡將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到所述遠端
服務器；
所述預設的策略包括根據(jù)來自所述遠端服務器的控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、主動進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。其中，該方法進一步包括
設定網(wǎng)關的網(wǎng)絡標識及遠端服務器的網(wǎng)絡標識參數(shù)，指定所述網(wǎng)關和所述遠端服務器之間的對應關系，實現(xiàn)網(wǎng)關根據(jù)所述遠端服務器發(fā)出的控制指令控制數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；進一步通過設定數(shù)據(jù)定時采集周期和發(fā)送周期參數(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)關主動控制數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
其中，該方法進一步包括
網(wǎng)關根據(jù)可能接入的末端設備的類型設定至少一個端口通信協(xié)議，并對端口通信協(xié)議進行存儲；當末端設備接入時，所述網(wǎng)關根據(jù)所述末端設備的類型從已存儲的通信協(xié)議中為所述末端設備指定與之相匹配的協(xié)議。然后所述末端設備和所述網(wǎng)關之間按照所述指定的協(xié)議進行通信。
其中，所述對數(shù)據(jù)進行處理進一步包括
網(wǎng)關將釆集到的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包。
其中，所述對數(shù)據(jù)進行處理進一步還包括
網(wǎng)關將采集到的數(shù)據(jù)加密成密文翁:據(jù)。
其中，該方法進一步包括
網(wǎng)關在通過遠傳網(wǎng)絡發(fā)送前對封裝的數(shù)據(jù)幀進行存儲；所述網(wǎng)關在發(fā)送封裝的數(shù)據(jù)幀后監(jiān)聽遠端服務器返回的應答信號，當接收到所述應答信號后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀，當在規(guī)定的時間內沒有收到所述應答信號，將已存儲的數(shù)據(jù)幀進行重傳，然后繼續(xù)監(jiān)聽所述的應答信號。其中，該方法進一步包括
對重傳操:作進行計數(shù)，并設定最大重傳次數(shù)；
當達到最大重傳次數(shù)時網(wǎng)關還沒有接收到應答信號，則釋放已存儲的數(shù) 據(jù)幀，結束該幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。
可以看出，釆用本發(fā)明的裝置和方法，可以實現(xiàn)對多種不同類型的末端
設備進行數(shù)據(jù)采集；通過配置數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的策略(工作模式)，增加了數(shù)
據(jù)采集和發(fā)送應用的靈活性，具備主動向末端設備發(fā)出采集指令和主動向遠端服務器發(fā)送采集數(shù)據(jù)的功能，節(jié)省系統(tǒng)所占用的遠傳網(wǎng)絡上的地址資源，
特別適合網(wǎng)絡地址資源受限制的應用環(huán)境；通過在數(shù)據(jù)發(fā)送前對其進行加密，保證了數(shù)據(jù)的安全性，同時通過對從多次采集的數(shù)據(jù)進行打包后統(tǒng)一發(fā)送，提高了效率。

圖l是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和發(fā)送裝置的示意圖；圖2是本發(fā)明實施例1的裝置示意圖；圖3是本發(fā)明實施例2的裝置示意圖；圖4是本發(fā)明實施例3的裝置示意圖；圖5是本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖來說明本發(fā)明的具體實施方式
。
如圖1所示，是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和發(fā)送裝置的示意圖，該裝置包括末端接口單元101、數(shù)據(jù)處理單元102、網(wǎng)絡接口單元103和控制單元104;
所述末端接口單元101用于向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)釆集請求，并接收采集到的數(shù)據(jù)；
所述數(shù)據(jù)處理單元102至少包括封裝/解封裝單元1021,所述封裝/解封裝
單元1021用于將采集到的數(shù)據(jù)封裝成符合遠傳網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，并對網(wǎng)絡
接口單元103從遠傳網(wǎng)絡接收到的數(shù)據(jù)幀進行解封裝后，將其中的控制指令發(fā)送給所述控制單元104;
所述網(wǎng)絡接口單元103用于接收來自遠傳網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)處理單元102處理后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡；
所述控制單元104用于根據(jù)預設的策略控制所述末端接口單元101對數(shù) 據(jù)的采集和控制所述網(wǎng)絡接口單元103對數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，所述預設的策略包括根據(jù)從遠傳網(wǎng)絡接收控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、主動控制進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送等；
具體的，實施例1如圖2所示，該裝置通過末端接口單元101連接到末端設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。當該末端接口單元101與末端設備使用有線的方法連接時，可以采用RS-232/422/485等串行通信標準接口用雙絞線實現(xiàn)低成本的數(shù)據(jù)傳輸；當該末端接口單元101與末端設備使用無線的方法連接時，可以采用低功耗的短距離通信標準接口，如ZigBee等，達到降低施工難度和布線成本的目的。
所述數(shù)據(jù)處理單元102至少可包括封裝/解封裝單元1021,用于將末端接口單元101采集到的數(shù)據(jù)封裝成為符合遠傳網(wǎng)絡傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給網(wǎng)絡接口單元103;并將網(wǎng)絡接口單元103從遠傳網(wǎng)絡接收到的數(shù)據(jù)幀進行解封裝獲得其中的控制指令，發(fā)送給控制單元104。數(shù)據(jù)處理單元102還可進一步包括打包單元1022和加密單元1023;所述打包單元1022用于在對數(shù)據(jù) 進行封裝前完成數(shù)據(jù)的打包功能，將從多次釆集到的數(shù)據(jù)進行合并，得到數(shù) 據(jù)包；由于每次采集的數(shù)據(jù)量通常較小，因此將多次采集的數(shù)據(jù)打包到一個數(shù)據(jù)包中集中處理，可以節(jié)省網(wǎng)絡資源，提高系統(tǒng)效率；所述加密單元1023，用于在打包單元對數(shù)據(jù)打包后還完成加密操作按照加密算法的運算規(guī)則，將打包后的數(shù)據(jù)包經(jīng)進行加密處理，使其變成密文數(shù)據(jù)包，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)?br> 安全性。
所述網(wǎng)絡接口單元103將數(shù)據(jù)處理單元102后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡，并接收來自遠傳網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)幀。這里所說的遠傳網(wǎng)絡可以是以太網(wǎng)，也可以是現(xiàn)有技術中的其他通信網(wǎng)絡，如GPRS網(wǎng)絡等。
所述控制單元104完成對該裝置進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送操作的控制，根據(jù) 預設的策略控制所述末端接口單元101對數(shù)據(jù)的采集并控制所述網(wǎng)絡接口單元103對數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，所述預設的策略包括根據(jù)指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、主動進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送等?？刂茊卧?04 —方面可以從封裝/解封裝單元 1021接收從遠傳網(wǎng)絡發(fā)送過來的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送控制指令，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令控制末端接口單元向其連接的末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求，同時根據(jù)數(shù) 據(jù)發(fā)送指令控制網(wǎng)絡接口單元103發(fā)送數(shù)據(jù)幀；另一方面也可以主動控制末端接口單元101向其連接的末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求，并主動控制網(wǎng)絡接口單元103發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
為了更精確、更安全地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的策略，并使該裝置適應不同的網(wǎng)絡環(huán)境，該裝置還可包括模式配置單元105。用戶通過模式配置單元 105對該裝置數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的策略進行設置，即，對該裝置的IP地址和遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務器的IP地址等網(wǎng)絡參數(shù)進行設定，指定該裝置和該遠端服務器之間的對應關系，使控制單元104根據(jù)該遠端服務器發(fā)出的控制指令控制數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；進一步通過對數(shù)據(jù)的采集頻率和it據(jù)的發(fā)送頻率等參數(shù)進行設定，使控制單元104主動控制數(shù)據(jù)釆集和發(fā)送；以此來規(guī)定數(shù)據(jù) 采集和發(fā)送的策略為外部指令模式和主動模式。通過配置該裝置的數(shù)據(jù)釆集和發(fā)送的策略(工作模式)，增加了該裝置應用的靈活性，使該裝置可以具備主動向末端設備發(fā)出采集指令和主動向遠端服務器發(fā)送采集數(shù)據(jù)的功能。這個特性可以節(jié)省系統(tǒng)所占用的遠傳網(wǎng)絡上的IP地址資源，特別適合IP地址資源受限制的應用環(huán)境。此外，為了提高該裝置的通用性，使該裝置可以接入多種不同類型的末
端設備，該裝置中還需要設備配置單元106。用戶通過設備配置單元106對該裝置的末端接口單元的工作模式進行設置，對協(xié)議命令字(即該裝置對末端設備進行控制的指令字)、通信速率、最小相應時間、最大數(shù)據(jù)長度等參數(shù)進行設定，使末端接口單元和其所連接的末端設備相匹配。具體的，設備配置單元106根據(jù)末端接口單元101可能接入的末端設備的類型設定若干端口通信協(xié)議，并對這些端口通信協(xié)議進行存儲；當,有末端設備接入時，設備配置單元106根據(jù)末端接口單元101接入的末端設備的類型從已存儲的端口通信協(xié)議中為該末端設備指定與之相匹配的協(xié)議；然后該末端設備和末端接口單元101之間按照指定的該協(xié)議進行通信。
具體實施例2，如圖3所示，為了保證數(shù)據(jù)發(fā)送的可靠性，該裝置還可包括重傳存儲單元107和重傳處理單元108;
具體的，將打包、加密并封裝好的數(shù)據(jù)幀存儲在重傳存儲單元107中，并在該裝置中的設有一個重傳處理單元108。此時，要求外部遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務器對該裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)幀進行應答，該裝置首先通過網(wǎng)絡接口單元103 收到應答幀并通過封裝/解封裝單元1021將該應答幀解封裝為應答信號，然后將該應答信號發(fā)送給重傳處理單元108，所述重傳處理單元108根據(jù)該應答信號判斷數(shù)據(jù)幀上一次的發(fā)送是否成功，如果收到該應答信號，則表示該數(shù)據(jù) 幀上一次的發(fā)送成功，重傳處理單元108向重傳存儲單元107發(fā)送清空指令，重傳存儲單元107接收到清空指令后釋放存儲的該數(shù)據(jù)幀，結束該數(shù)據(jù)幀的傳輸；如果在規(guī)定的時間內沒有收到該應答信號，重傳處理單元108向重傳存儲單元107發(fā)送重傳指令，重傳存儲單元107接收到重傳指令后將存儲的該數(shù)據(jù)幀通過網(wǎng)絡接口單元103重新發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡。重傳處理單元108還包括計數(shù)單元，可對重傳進行計數(shù)，并對最大重傳次數(shù)進行設定，當達到最大重傳次數(shù)還沒有收到應答信號時，重傳處理單元108也向重傳存儲單元107
發(fā)出清空指令，重傳存儲單元107接收到清空指令后釋放存儲的這一幀數(shù)據(jù)，結束該數(shù)據(jù)幀的傳輸。
具體實施例3，如圖4所示，該裝置可以有多個末端接口單元101 (圖中以兩個為例)，進而可以同時連接多個末端接口設備。每個所述末端接口單元 101的功能與實施例1中相同。打包單元1022可以將從多個所述末端接口單元101采集的數(shù)據(jù)打包成一個數(shù)據(jù)包。裝置中其他單元的功能均與實施例1 中相同。
基于上述思想，提出一種用于通過網(wǎng)關對末端設備進行數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務器的方法，以下結合具體實施例4對本發(fā)明實施例的方法進行詳細描述，方法示意圖如圖5所示；
本發(fā)明實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的方法包括
步驟401:網(wǎng)關接收并解封裝來自遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務器的數(shù)據(jù)幀，解析數(shù)據(jù)幀中的控制指令；
步驟402:網(wǎng)關根據(jù)預設的策略向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求；步驟403:網(wǎng)關接收從末端設備采集的數(shù)據(jù)；
步驟404:網(wǎng)關將接收到的采集數(shù)據(jù)封裝成符合遠傳網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀；步驟405:網(wǎng)關根據(jù)預設的策略將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務
器；
所述預設的策略包括根據(jù)來自遠端服務器的控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā) 送、主動進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送等。
以下具體說明數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的方法
S41:對網(wǎng)關進行配置；
具體的
用戶根據(jù)接入的末端設備的類型，在本地或者遠程對網(wǎng)關中各接入端口
(通道)的數(shù)據(jù)傳輸格式(通信協(xié)議)進行配置，這樣可以達到一個網(wǎng)關接入不同類型末端設備的目的。
先根據(jù)網(wǎng)關可能接入的末端設備的類型設定若干端口(通道)通信協(xié)議對這些端口通信協(xié)議中包括的協(xié)議命令字(即網(wǎng)關對末端設備進行控制的指令字)、通信速率、最小響應時間、最大數(shù)據(jù)長度等參數(shù)進行設定。每一組端口 (通道)通信協(xié)議對應一個協(xié)議號，一個網(wǎng)關中可以存儲多個端口 (通道) 通信協(xié)議。然后，根據(jù)要接入的末端設備的類型利用已存儲的通信協(xié)議類型對每個設備端口 (通道)進行配置，為要連接的末端設備指定與其相匹配的協(xié)議，使在每個端口 (通道)上末端設備和網(wǎng)關可以協(xié)同工作。
在配置網(wǎng)關時，還可根據(jù)網(wǎng)絡的情況，對外部遠端服務器的網(wǎng)絡標識(比如以太網(wǎng)中的IP地址，GPRS網(wǎng)絡中的電話號碼等)、網(wǎng)關的網(wǎng)絡標識、數(shù)據(jù) 的主動定時釆集和發(fā)送周期等參數(shù)進行配置。經(jīng)過如此配置后的網(wǎng)關可以在根據(jù)遠端服務器發(fā)出的控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送和主動進行數(shù)據(jù)釆集和發(fā)送兩種預定的策略(工作模式)下工作。
以以太網(wǎng)為例。網(wǎng)關工作可以根據(jù)服務器指令控制對末端設備的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。因為這種模式中需要遠端服務器和網(wǎng)關進行雙向通信，所以遠端服務器需要知道網(wǎng)關在網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡標識，即網(wǎng)關的IP地址，進而網(wǎng)關要直接連接在廣域網(wǎng)上并擁有一個廣域網(wǎng)的IP地址。網(wǎng)關在這種才莫式下工作時，先接收外部發(fā)送的數(shù)據(jù)采集控制指令，再根據(jù)該數(shù)據(jù)采集控制指令向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求；并在處理接收到末端設備發(fā)送的數(shù)據(jù)后，根據(jù)接收到的發(fā)送控制指令將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡。
但是，眾所周知廣域網(wǎng)上的IP地址資源是有限的，因此會發(fā)生系統(tǒng)用戶所擁有的網(wǎng)絡資源不能保證為系統(tǒng)中的每一個網(wǎng)關都分配到廣域網(wǎng)的IP地址的情況，也就是說遠端服務器不知道這些沒有廣域網(wǎng)IP地址的網(wǎng)關的位置，無法直接向這些網(wǎng)關發(fā)送控制指令。因此本實施例在配置網(wǎng)關時，對其主動定時采集和發(fā)送周期等參數(shù)進行了配置，可以讓網(wǎng)關工作在自動采集和發(fā)送數(shù)據(jù)的模式下。網(wǎng)關在這種模式下工作時，按照預設的采集周期向末端設備
發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求；并在處理接收到末端設備發(fā)送的數(shù)據(jù)后，根據(jù)預設的發(fā)
送周期將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠端服務器。
S42:網(wǎng)關接收并解封裝來自遠傳網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)幀，解析數(shù)據(jù)幀中的控制指
令；
如上所述，網(wǎng)關可以根據(jù)外部控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送，因此需要接收來自遠傳網(wǎng)絡的控制數(shù)據(jù)幀，將其解封裝后解析其中的采集和發(fā)送指令。
S43:按照所述預設的策略網(wǎng)關向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求；
當網(wǎng)關與末端設備使用有線的方法連接時，可以采用RS-232/422/485等串行通信標準接口用雙絞線實現(xiàn)多節(jié)點、低成本的數(shù)據(jù)傳輸；當網(wǎng)關與末端設備使用無線的方法連接時，可以采用低功耗的短距離通信標準接口，如 ZigBee等，達到降低施工難度和布線成本的目的。
S44:末端設備采集完數(shù)據(jù)后，再通過前述有線或無線的方式發(fā)送給網(wǎng)關。
S45:網(wǎng)關將接收到的數(shù)據(jù)進行打包、加密等處理后封裝成為符合遠傳網(wǎng) 絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，按照所述預設的策略將所述數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡中的遠端月良務器；
具體的
在網(wǎng)關接收到的數(shù)據(jù)進行處理后，根據(jù)UDP/IP協(xié)議將其封裝為符合 UDP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到以太網(wǎng)或者將數(shù)據(jù)封裝成符合通用分組無線業(yè)務 (General Packet Radio Service, GPRS)協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，通過無線GPRS網(wǎng)絡將數(shù) 據(jù)發(fā)送。當然，也可以通過其他網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)。
在本實施例中，為了節(jié)省網(wǎng)絡資源，提高系統(tǒng)效率，網(wǎng)關首先完成數(shù)據(jù) 的打包處理，將從多個末端采集到的若干數(shù)據(jù)項進行合并打包成數(shù)據(jù)包，打
包的具體方法為為每個末端設備采集上來的數(shù)據(jù)分別加上數(shù)據(jù)段頭(包括端口號和數(shù)據(jù)長度信息)，組成一個數(shù)據(jù)段；然后，再將若干個數(shù)據(jù),殳組合起
來，在前面加上的主包頭(包括數(shù)據(jù)包序號，網(wǎng)關IP地址等信息)，組成一個
數(shù)據(jù)包。當然，也可釆用現(xiàn)有技術中其他的打包方法。
同時，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，在對?shù)據(jù)打包的同時還完成加密處理原始凄t據(jù)和加密密鑰經(jīng)過高級加密標準(Advanced Encryption Standard, AES)算法進行加密，變成復雜的加密密文；而為了避免直接傳遞密鑰帶來的不安全因素，雙方只傳遞密鑰的編號，并且編號經(jīng)過消息摘要算法5 (Message-Digest Algorithm 5, MD5 )進行加密；接收端收到密文后，若想解讀密文，需要相同的密鑰和相同算法的逆算法對數(shù)據(jù)進行加密和解密；除了兩層加密算法以外，數(shù)據(jù)包內數(shù)據(jù)的排列還被打亂順序，或者是隨機插入空的數(shù)據(jù)。因此，加密后傳遞的數(shù)據(jù)保密性極強。當然，也可采用現(xiàn)有技術中的其他加密方法對數(shù)據(jù)包進行加密。
S46:網(wǎng)關存儲封裝后的數(shù)據(jù)幀，監(jiān)聽來自遠傳網(wǎng)絡中遠端服務器的應答信號；當收到所述應答信號后，釋放存儲的數(shù)據(jù)幀；當在規(guī)定的時間內沒有收到所述應答信號，將存儲的數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡，繼續(xù)監(jiān)聽所述的應答信號。
具體的
為了保證數(shù)據(jù)發(fā)送的可靠性，還可以引入數(shù)據(jù)的重傳機制在向遠傳網(wǎng) 絡發(fā)送前對封裝的數(shù)據(jù)幀進行存儲；發(fā)送數(shù)據(jù)幀并監(jiān)聽遠端服務器返回的應答幀，通過對該應答幀進行解封裝得到應答信號,當接收到應答信號后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀；當在規(guī)定的時間內沒有收到應答信號時，將已存儲的數(shù)據(jù)幀進行重傳，然后繼續(xù)監(jiān)聽遠端服務器的應答幀。
進一步，還可對重傳進行計數(shù)，并對最大的數(shù)據(jù)重傳次數(shù)進行設定，當達到最大重傳次數(shù)網(wǎng)關還沒有收到應答信號時，則釋放存儲的數(shù)據(jù)幀，結束
該幀凄t據(jù)的發(fā)送。
以上所述的實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送裝置，其特征在于，該裝置包括末端接口單元、數(shù)據(jù)處理單元、網(wǎng)絡接口單元和控制單元；所述末端接口單元用于向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求，并接收采集到的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元至少包括封裝/解封裝單元，用于將采集到的數(shù)據(jù)封裝成符合遠傳網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，并對從遠傳網(wǎng)絡接收到的數(shù)據(jù)幀進行解封裝后將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元；所述網(wǎng)絡接口單元用于接收來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)處理單元處理后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡；所述控制單元用于根據(jù)預設的策略控制所述末端接口單元對數(shù)據(jù)的采集和控制所述網(wǎng)絡接口單元對數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，所述預設的策略包括根據(jù)從遠傳網(wǎng)絡接收的控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、主動控制進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
2、根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元進一步包括 ^t式配置單元；通過設定模式配置單元中所述裝置的網(wǎng)絡標識和遠傳網(wǎng)絡中遠端服務器的網(wǎng)絡標識參數(shù)，制定所述裝置和所述遠端服務器之間的對應關系，使控制單元根據(jù)所述遠端服務器發(fā)出的控制指令控制數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；進一步通過設定模式配置單元中的數(shù)據(jù)定時采集周期和發(fā)送周期參數(shù)，使控制單元主動控制數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
3、根據(jù)權利要求l所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括設備配置單元；所述設備配置單元用于根據(jù)所述末端接口單元可能接入的末端設備的類型設定至少一個端口通信協(xié)議，并對端口通信協(xié)議進行存儲；當末端設備接入時，所述設備配置單元根據(jù)所述末端接口單元接入的設備的類型從已存儲的端口通信協(xié)議中為所述末端設備指定與之相匹配的協(xié)議，然后所述末端設備和所述末端接口單元之間按照所述指定的協(xié)議進行通信。
4、根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元進一步包括打包單元；所述打包單元用于將采集到的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給封裝/解封裝單元。
5、根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元進一步包4舌加密單元；所述加密單元用于在所述封裝/解封裝單元對數(shù)據(jù)進行封裝前，將數(shù)據(jù)加密成密文數(shù)據(jù)。
6、根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括重傳存儲單元和重傳處理單元；所述重傳存儲單元用于對數(shù)據(jù)處理單元封裝后的數(shù)據(jù)幀進行存儲；所述重傳處理單元用于通過網(wǎng)絡接口單元和封裝/解封裝單元接收該裝置發(fā)送數(shù)據(jù)后外部返回的應答信號，并根據(jù)該信號判斷所述數(shù)據(jù)幀的前一次發(fā) 送是否成功，如果收到所述應答信號，重傳處理單元向重傳存儲單元發(fā)送清空指令，所述重傳存儲單元接收到所述清空指令后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀；如果在規(guī)定的時間內沒有收到所述應答信號，重傳處理單元向重傳存儲單元發(fā)送重傳指令，所述重傳存儲單元接收到所述重傳指令后將存儲的數(shù)據(jù)幀通過網(wǎng) 絡接口單元發(fā)送遠傳網(wǎng)絡。
7、根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述重傳處理單元進一步包括計數(shù)單元；所述計數(shù)單元用于對重傳操作進行計數(shù)，并可設定最大重傳次數(shù)，當達到最大重傳次數(shù)重傳處理單元還沒有收到應答信號時，所述重傳處理單元向重傳存儲單元發(fā)出清空指令，所述重傳存儲單元接收到清空指令后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀。
8、一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的方法，用于通過網(wǎng)關對末端設備進行數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡中的遠端服務器，其特征在于，該方法包括所述網(wǎng)關接收并解封裝來自所述遠端服務器的數(shù)據(jù)幀，獲得并解析數(shù)據(jù) 幀中的控制指令；所述網(wǎng)關根據(jù)預設的策略向所述末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求；所述網(wǎng)關接收從所述末端設備釆集的數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)關將接收到的采集數(shù)據(jù)封裝成符合遠傳網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)幀；根據(jù)預設的策略所述網(wǎng)關通過所述遠傳網(wǎng)絡將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到所述遠端服務器；所述預設的策略包括根據(jù)來自所述遠端服務器的控制指令進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、主動進行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
9、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括設定網(wǎng)關的網(wǎng)絡標識及遠端服務器的網(wǎng)絡標識參數(shù)，指定所述網(wǎng)關和所述遠端服務器之間的對應關系，實現(xiàn)網(wǎng)關根據(jù)所述遠端服務器發(fā)出的控制指令控制數(shù)據(jù)的釆集和發(fā)送；進一步通過設定數(shù)據(jù)定時釆集周期和發(fā)送周期參數(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)關主動控制數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。
10、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括網(wǎng)關根據(jù)可能接入的末端設備的類型設定至少一個端口通信協(xié)議，并對端口通信協(xié)議進行存儲；當末端設備接入時，所述網(wǎng)關根據(jù)所述末端設備的類型從已存儲的通信協(xié)議中為所述末端設備指定與之相匹配的協(xié)議，然后所述末端設備和所述網(wǎng)關之間按照所述指定的協(xié)議進行通信。
11、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述對數(shù)據(jù)進行處理進一步包括網(wǎng)關將采集到的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包。
12、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述對數(shù)據(jù)進行處理進一步包括網(wǎng)關將采集到的數(shù)據(jù)加密成密文數(shù)據(jù)包。
13、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括網(wǎng)關在通過遠傳網(wǎng)絡發(fā)送前對封裝的數(shù)據(jù)幀進行存儲；所述網(wǎng)關在發(fā)送封裝的數(shù)據(jù)幀后監(jiān)聽遠端服務器返回的應答信號，當接收到所述應答信號后釋放存儲的數(shù)據(jù)幀，當在規(guī)定的時間內沒有收到所述應答信號，將已存儲的數(shù)據(jù)幀進行重傳，然后繼續(xù)監(jiān)聽所述的應答信號。
14、 4艮據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括對重傳操作進行計數(shù)，并設定最大重傳次數(shù)；當達到最大重傳次數(shù)時網(wǎng)關還沒有接收到應答信號，則釋放已存儲的數(shù) 據(jù)幀，結束該lt據(jù)幀的發(fā)送。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送裝置，包括末端接口單元，用于向末端設備發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求，并接收采集到的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元，用于處理采集到的數(shù)據(jù)，其至少包括封裝/解封裝單元，用于將采集到的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)幀，并對從遠傳網(wǎng)絡接收到的數(shù)據(jù)幀進行解封裝后將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制單元；網(wǎng)絡接口單元，用于接收來自遠傳網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)處理單元處理后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠傳網(wǎng)絡；所述控制單元用于根據(jù)外部指令和主動兩種預設策略控制進行數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的方法。采用本發(fā)明的裝置和方法，增加了數(shù)據(jù)采集和發(fā)送應用的靈活性，并具備主動采集/發(fā)送數(shù)據(jù)和根據(jù)指令采集/發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。
文檔編號G05B19/418GK101101699SQ200710119698
公開日2008年1月9日申請日期2007年7月30日優(yōu)先權日2007年7月30日
發(fā)明者丁玉奇, 劉智勇, 李元波, 江江, 王松年, 王貴春, 蔡鐘宇申請人:當代天啟技術(北京)有限公司

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