專利名稱：一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
目前普遍應(yīng)用的通訊網(wǎng)關(guān)如以太路由器只能完成基于IP到IP的通訊界面轉(zhuǎn)換，無法適應(yīng)常規(guī)的物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備的友好接入(I)因為復(fù)雜度、成本、功耗的問題，新的感知層設(shè)備通常不能支持以太網(wǎng)絡(luò)；(2)基于傳承或性能(如實時性)等方面的原因，目前已投入使用的大量智能設(shè)備(如PLC、驅(qū)動控制器、電源、風(fēng)機等)一般都是使用各種現(xiàn)場如RS485、CAN等總線，無法直接接入。一些特殊的通訊網(wǎng)關(guān)如串口通訊服務(wù)器，可以完成串口到以太的介質(zhì)轉(zhuǎn) 換，可以滿足上述部分智能設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需求，但是其所支持的介質(zhì)接口類型是有限的，其與中心匯聚節(jié)點的連接通道通常是唯一的，更重要的是，這些設(shè)備只能完成介質(zhì)轉(zhuǎn)換而沒有任何的應(yīng)用層“語義"處理能力，能且只能完成其出廠預(yù)設(shè)的簡單協(xié)議/介質(zhì)轉(zhuǎn)換。近年亦出了一些新型的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以通過內(nèi)置的通訊協(xié)議/設(shè)備庫以多種通訊界面(主要是RS232/RS485)駁接各種智能設(shè)備，但是這些設(shè)備通常用于特定行業(yè)，其協(xié)議/規(guī)約庫也是針對于特定應(yīng)用而開發(fā)，不具有普遍性，在針對新的應(yīng)用時，需要廠商和專業(yè)人員的支持，周期長，應(yīng)用復(fù)雜，也不能支持目前日益發(fā)展的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，不能適應(yīng)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)需求，此外尚未發(fā)現(xiàn)支持wifi的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。針對物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)需求，很多企業(yè)已做出很多有益的探索和嘗試專利號201010613738. 7提出一種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，采用多種可擴(kuò)展的接口，以滿足多種通訊介質(zhì)特別是無線介質(zhì)間的信息交換，但其技術(shù)方案未涉及如何識別、配置、管理該網(wǎng)關(guān)區(qū)域內(nèi)的感知層識備，所描述的網(wǎng)關(guān)本身也不涉及應(yīng)用層語義處理的方法和其自治范圍內(nèi)的自動控制、也未涉及作為可商用設(shè)備在設(shè)備安全可靠性方面的內(nèi)容；專利號201010531884. 5提出一種可以進(jìn)行通訊協(xié)議自適應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)Ω兄獪y無線傳感單元進(jìn)行協(xié)議識別并通過中心匯聚節(jié)點動態(tài)下載部署相應(yīng)協(xié)議棧，但其未涉及到對傳統(tǒng)智能設(shè)備的支持，也不涉及應(yīng)用層信息加工處理。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要一個可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其能夠感知標(biāo)識層設(shè)備和適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件/平臺的多樣性和異構(gòu)性，以及能夠滿足眾多中小規(guī)模應(yīng)用所亟需的即插即用、部署簡單、易于集成、低成本等諸方面的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為降低多廠商、多接口類型的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜度，降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體成本的同時提供滿意的安全性和可靠性，本發(fā)明提供一種可組態(tài)互聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)。一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)包括包括通訊接口、軟件/固件以及通訊協(xié)議/設(shè)備庫，所述通訊接口包括以太接口、無線以太網(wǎng)接口、RS232/485接口，USB接口，和至少一個插槽式的擴(kuò)展端口 ；所述的軟件/固件包括接口驅(qū)動及通訊管理模塊、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧模塊、IED智能設(shè)備協(xié)議及設(shè)備管理模塊、用戶組態(tài)程序執(zhí)行器模塊、安全認(rèn)證模塊、在線組態(tài)和配置模塊以及系統(tǒng)監(jiān)控模塊，所述的通訊協(xié)議/設(shè)備庫中已存儲了一組預(yù)定義的通訊協(xié)議/設(shè)備庫。上述通訊接口中的插槽式的擴(kuò)展端口用于插入總線適配器，所述插入的總線適配器包括但不限于GSM/CDMA適配器、ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)適配器、CAN總線適配器、LonTalks總線適配器。上述通訊接口可根據(jù)需要被配置成上行通道或下行通道，所述的上行通道還可被配置成一主多備的模式。上述已存儲的一組預(yù)定義的通訊協(xié)議/設(shè)備庫可支持的主流總線協(xié)議包括MODBUS、MODBUS/TCP、Profibus-DP, HDLC, DeviceNet, BACNet ;可支持的設(shè)備包括西門子PLCS7-200、300系列、變頻器、電機驅(qū)動器，APC、山泰克UPS、多種可編程電源、多功能電表/智能戶表(DL/T645)、水暖氣表計(CJ/T188)。
用戶可通過組態(tài)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備，所述組態(tài)的方式包括兩種一種是通過所述網(wǎng)關(guān)內(nèi)置的WEB組態(tài)工具進(jìn)行基本的組態(tài)，其內(nèi)容包括通訊接口的配置，與IED交互過程的定義，IED數(shù)據(jù)存取、轉(zhuǎn)換、上報規(guī)則以及IED設(shè)備閉環(huán)控制的規(guī)則；另一種組態(tài)方式是通過組態(tài)軟件工具，通過圖形化界面定義復(fù)雜的過程控制和數(shù)據(jù)存取、轉(zhuǎn)換、展現(xiàn)的規(guī)則，組態(tài)軟件工具將組態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)編成中間代碼，下載到網(wǎng)關(guān)中，由用戶組態(tài)程序執(zhí)行器來執(zhí)行。用戶還可通過自學(xué)習(xí)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備，其步驟為
a.將通訊協(xié)議/設(shè)備庫中尚未支持的設(shè)備連接到所述網(wǎng)關(guān)某個通訊接口上；
b.將該通訊接口設(shè)為透明通道及自學(xué)習(xí)工作模式；
c.如果設(shè)備廠商提供配置/管理軟件，則利用該軟件對設(shè)備進(jìn)行配置，存取訪問；
d.如果設(shè)備廠商不提供配置/管理軟件，則使用組態(tài)軟件中所提供通訊收發(fā)調(diào)試模塊，參照設(shè)備廠商所提供的設(shè)備說明書進(jìn)行配置及存取訪問；
e.使用組態(tài)軟件完成對網(wǎng)關(guān)所學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行分析和處理。所述通訊協(xié)議/設(shè)備庫中的數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)在線或USB存儲裝置對其進(jìn)行更新，同一類通訊協(xié)議/設(shè)備可有一種以上的版本型號并且此一種以上的版本型號可同時使用。所述網(wǎng)關(guān)可自動或向?qū)降陌l(fā)現(xiàn)、識別和配置其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED,以實現(xiàn)即插即用，且所述網(wǎng)關(guān)為其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED生成格式一致的內(nèi)存狀態(tài)/操作映射數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所述網(wǎng)關(guān)采用主/備機工作模式，主/備機之間使用以太通訊接口、無線以太通訊接口或RS232/485接口中的一種進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。本發(fā)明所提供的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)便于將不同廠商、不同通訊接口、協(xié)議類型的智能設(shè)備接入到互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)中，而無需關(guān)注感知層設(shè)備的技術(shù)細(xì)節(jié)；降低了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實施部署難度的同時也提高了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和安全性；降低中小型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)總體成本，也保護(hù)既有設(shè)備、應(yīng)用軟件的資產(chǎn)投入。


現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖I是本發(fā)明的可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)的具體實施的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式圖I為本發(fā)明所涉及的網(wǎng)關(guān)具體實施的系統(tǒng)框圖，其中數(shù)字編號小于100的部分為該網(wǎng)關(guān)的組成部件，其他的為與該網(wǎng)關(guān)相接或相交互的外系統(tǒng)部件。如圖I所示，該具體方案中包含三個部分通訊接口、軟件/固件、數(shù)據(jù)。其中通訊接口包括802. 3以太網(wǎng)接口 1，其接口形式為RJ45連接器；無線以太網(wǎng)接口 2，符合802. 11 b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，使用N制天線接頭，支持AP、Client、WDS ;RS232/485接口3采用DB9針形插座，高速光電隔離，并支持3KV突波保護(hù);USB接口 4采用A類USB插座；插槽式擴(kuò)展端口 5為2*8孔形插座。所述插槽式擴(kuò)展端口用于插入總線適配器，插入的總線適配器包括但不限于GSM/CDMA適配器、ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)適配器、CAN總線適配器、LonTalks總線適配器。 其中軟件/固件包括7個模塊，分別是接口驅(qū)動及通訊管理模塊7、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧模塊8、LEDO協(xié)議及設(shè)備管理模塊9、用戶組態(tài)程序執(zhí)行器模塊10、安全認(rèn)證模塊12、在線組態(tài)和配置模塊13以及系統(tǒng)監(jiān)控模塊14。其中數(shù)據(jù)包括兩種，一種即通訊協(xié)議/設(shè)備庫6，此數(shù)據(jù)存儲在非易失的永久存儲器中；一種即運行時數(shù)據(jù)15，包括配置信息、組態(tài)程序、歷史數(shù)據(jù)、IED實時數(shù)據(jù)、以及網(wǎng)關(guān)各軟件模塊使用的臨時數(shù)據(jù)，前三類數(shù)據(jù)存儲在非易失永久存儲器中，其他數(shù)據(jù)存儲在RAM中，掉電即會丟失。所述的通訊接口可根據(jù)需要被配置成上行接口或下行接口，并且上行接口還可被配置成一主多備的模式，即設(shè)定一個主通道，及多個備份通道，這些備份通道分配一個優(yōu)先級，如果當(dāng)前通道故障，那么優(yōu)先級最高的通道將會被使用，這樣一方面可提高通訊的可靠性，另一方面也有利于降低通訊成本。比如基于可靠性原因，在條件允許的情況下，一般會使用以太接口 I接入到網(wǎng)絡(luò)，如果以太接口 I發(fā)生故障，那么會使用無線以太接口 2以Client身份接入到無線AP，如果此接口也發(fā)生故障，那么則臨時使用付費的3G通道108或GPRS通道110。所述已存儲的一組預(yù)定義的通訊協(xié)議/設(shè)備庫可支持的主流總線協(xié)議包括MODBUS, MODBUS/TCP、Profibus-DP, HDLC, DeviceNet, BACNet ;可支持的設(shè)備包括西門子PLC (S7-200、300系列)、變頻器、電機驅(qū)動器，APC、山泰克UPS、多種可編程電源、多功能電表/智能戶表(DL/T645 )、水暖氣表計(CJ/T188 )。用戶可通過組態(tài)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備，所述組態(tài)的方式包括兩種一種是通過網(wǎng)關(guān)內(nèi)置的WEB組態(tài)工具進(jìn)行基本的組態(tài)，其內(nèi)容包括通訊接口的配置，與LED交互過程的定義，LED數(shù)據(jù)存取、轉(zhuǎn)換、上報規(guī)則以及本網(wǎng)關(guān)范圍內(nèi)各種IED設(shè)備閉環(huán)控制規(guī)則等；另一種組態(tài)方式是通過專門的組態(tài)軟件工具，通過圖形化界面來定義復(fù)雜的過程控制和數(shù)據(jù)存取、轉(zhuǎn)換、展現(xiàn)的規(guī)則，組態(tài)軟件工具將組態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)編成中間代碼，下載到網(wǎng)關(guān)中，由用戶組態(tài)程序執(zhí)行器來執(zhí)行。用戶還可通過自學(xué)習(xí)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備，其步驟為
a.將通訊協(xié)議/設(shè)備庫中尚未支持的設(shè)備連接到所述網(wǎng)關(guān)某個通訊接口；
b.將該通訊接口設(shè)為透明通道及自學(xué)習(xí)工作模式；C.如果此設(shè)備廠商提供配置/管理軟件，則利用該軟件對設(shè)備進(jìn)行配置，存取訪問；
d.如果此設(shè)備廠商不提供相應(yīng)軟件，則使用組態(tài)軟件中所提供通訊收發(fā)調(diào)試模塊，參照設(shè)備廠商所提供的設(shè)備說明書進(jìn)行配置及存取訪問；
e.使用組態(tài)軟件完成對網(wǎng)關(guān)所學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行分析和處理。所述的通訊協(xié)議/設(shè)備庫中的數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)在線或USB存儲裝置對其進(jìn)行更新，同一類通訊協(xié)議/設(shè)備可有多種版本型號并且可同時使用。所述網(wǎng)關(guān)可自動或向?qū)降陌l(fā)現(xiàn)、識別和配置其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED,以實現(xiàn)即插即用，且所述網(wǎng)關(guān)為其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED生成格式一致的內(nèi)存狀態(tài)/操作映射數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而大大簡化上層應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)的難度。所述網(wǎng)關(guān)采用主/備機工作模式，主/備機之間通過以太通訊接口、無線以太通訊 接口或RS232/485接口中的一種進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，所述網(wǎng)關(guān)加電時，主/備機通過仲裁，確定主/備機關(guān)系，當(dāng)備機在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)主機故障時，則會發(fā)起接管會話，當(dāng)故障的設(shè)備修復(fù)后，自動充當(dāng)備機。
權(quán)利要求
1.一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，包括通訊接口、軟件/固件以及通訊協(xié)議/設(shè)備庫，所述通訊接口包括以太接口、無線以太網(wǎng)接口、RS232/485接口，USB接口和至少一個插槽式的擴(kuò)展端口 ；所述的軟件/固件包括接口驅(qū)動及通訊管理模塊、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧模塊、IED智能設(shè)備協(xié)議及設(shè)備管理模塊、用戶組態(tài)程序執(zhí)行器模塊、安全認(rèn)證模塊、在線組態(tài)和配置模塊以及系統(tǒng)監(jiān)控模塊，所述的通訊協(xié)議/設(shè)備庫中已存儲了一組預(yù)定義的通訊協(xié)議/設(shè)備庫。
2.如權(quán)利要求I所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān),其特征在于,通訊接口中的插槽式的擴(kuò)展端口用于插入總線適配器，所述插入的總線適配器包括但不限于GSM/CDMA適配器、ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)適配器、CAN總線適配器、LonTalks總線適配器。
3.如權(quán)利要求2所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的通訊接口可根據(jù)需要被配置成上行接口或下行接口，所述的上行接口還可被配置成一主多備的模式。
4.如權(quán)利要求I所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述已存儲的一組預(yù)定義的通訊協(xié)議/設(shè)備庫可支持的主流總線協(xié)議包括MODBUS、MODBUS/TCP、Profibus-DP.HDLC,DeviceNet,BACNet ;可支持的設(shè)備包括西門子 PLC (S7_200、300 系列)、變頻器、電機驅(qū)動器APC、山泰克UPS、可編程電源、多功能電表/智能戶表(DL/T645)、水暖氣表計(CJ/T188)。
5.如權(quán)利要求I所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，用戶可通過組態(tài)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備，所述組態(tài)的方式包括兩種一種是通過所述網(wǎng)關(guān)內(nèi)置的WEB組態(tài)工具進(jìn)行基本的組態(tài)，其內(nèi)容包括通訊接口的配置，與IED交互過程的定義，IED數(shù)據(jù)存取、轉(zhuǎn)換、上報規(guī)則以及IED設(shè)備閉環(huán)控制的規(guī)則；另一種組態(tài)方式是通過組態(tài)軟件工具，通過圖形化界面定義復(fù)雜的過程控制和數(shù)據(jù)存取、轉(zhuǎn)換、展現(xiàn)的規(guī)則，組態(tài)軟件工具將組態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)編成中間代碼，下載到網(wǎng)關(guān)中，由用戶組態(tài)程序執(zhí)行器來執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求I所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，用戶可通過自學(xué)習(xí)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備，其步驟為 a.將通訊協(xié)議/設(shè)備庫中尚未支持的設(shè)備連接到所述網(wǎng)關(guān)某個通訊接口上； b.將該通訊接口設(shè)為透明通道及自學(xué)習(xí)工作模式； c.如果此設(shè)備廠商提供配置/管理軟件，則利用該軟件對設(shè)備進(jìn)行配置，存取訪問； d.如果此設(shè)備廠商不提供配置/管理軟件，則使用組態(tài)軟件中所提供通訊收發(fā)調(diào)試模塊，參照設(shè)備廠商所提供的設(shè)備說明書進(jìn)行配置及存取訪問； e.使用組態(tài)軟件完成對網(wǎng)關(guān)所學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行分析和處理。
7.如權(quán)利要求5或6所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的通訊協(xié)議/設(shè)備庫中的數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)在線或USB存儲裝置對其進(jìn)行更新，同一類通訊協(xié)議/設(shè)備可有一種以上的版本型號并且此一種以上的版本型號可同時使用。
8.如權(quán)利要求7所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)可自動或向?qū)降陌l(fā)現(xiàn)、識別和配置其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED，以實現(xiàn)即插即用，且所述網(wǎng)關(guān)為其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED生成格式一致的內(nèi)存狀態(tài)/操作映射數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求I所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)采用主/備機工作模式，主/備機之間通過以太通訊接口、無線以太通訊接口或RS232/485接口中的一種進(jìn) 行數(shù)據(jù)同步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，涉及計算機通訊領(lǐng)域。所述的一種可組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，包括通訊接口、軟件/固件以及通訊協(xié)議/設(shè)備庫。此網(wǎng)關(guān)可以自動或向?qū)桨l(fā)現(xiàn)、識別、配置、控制其通訊協(xié)議/設(shè)備庫中可支持的IED；并可以通過在線組態(tài)編程或自學(xué)習(xí)的方式定義新的通訊協(xié)議/設(shè)備以實現(xiàn)對新類型設(shè)備的支持，所述網(wǎng)關(guān)內(nèi)置嵌入式web服務(wù)器，可以獨立或相互協(xié)同的構(gòu)成自治系統(tǒng)。本網(wǎng)關(guān)可降低多廠商、多接口類型的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜度，降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體成本的同時提供滿意的安全性和可靠性。
文檔編號H04L12/66GK102801658SQ20111013221
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
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