一种自适应的物联网智能网关实现方法及其设备与流程

本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种自适应的物联网智能网关实现方法及其设备。

背景技术：

物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。

如图1所示，物联网生态系统由众多组件或层次组成。测量层包含用于感测周围世界和帮助进行相应调整的传感器和设备。采集分发层包括网络和网关，网关用作这些传感器和设备与上层平台之间的安全中介(通过网络和存储系统)。分析管理层负责全面监控和管理物联网生态系统，它通过网关采集现场传感器、设备的数据，将数据汇总、分析、必要时生成告警；用户通过分析管理层将控制指令下发给网关，网关再转发到具体的设备，从而实现对设备的控制。

如图2所示，网关通过各种接口与传感器、设备进行连接，常用的接口有IP口、串口(483/232)、AI、DI、AO、DO等。一般地，现场的很多设备是通过串口与网关进行连接的，在传统的串口接入方法中，需要在网关上进行相应地配置，指明该串口接入的是什么类型的设备，设备采用的协议是什么，如此配置完成后，网关才能与设备进行正常通信、交互数据。由于要接入的设备种类繁多，不仅厂家多，而且就算是同一厂家的设备，它的协议也会因为型号的不同而不同。这就给用户带来了极大的麻烦，一是用户很难分清楚设备具体使用的是什么协议，二是用户可能随时更换设备：将原设备从该串口上断开，并接入其他设备到同一个串口上，这样用户就需要重新进行配置才能使用，不仅不方便，而且增加了出错的风险。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种自适应的物联网智能网关实现方法及其设备，旨在解决通过串口与网关进行连接时难以适应多种设备快速连接的技术问题。

为了解决上述技术问题，具体地，本发明的技术方案如下：

一种自适应的物联网智能网关实现方法，该方法包括以下步骤：

S101、预先将智能网关的多个串口进行分类配置，使得每一串口只能接入同一类型的智能设备；

S102、当智能设备接入后，识别接入串口所对应的智能设备类型，并调取对应所述智能设备类型的设备通信协议列表；

S103、将所述设备通信协议列表中通信协议依次与所述智能设备进行匹配，直到匹配成功后利用所述串口和所匹配的通信协议与所述智能设备进行数据交互，并退出自适应过程。

进一步的，所述通信协议与所述智能设备匹配过程为：

S201、根据所述设备通信协议列表，模拟第一种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备；

S202、若接收到所述智能设备返回的数据包，则校验所返回的数据包是否有效；

S302、当所返回的数据包有效时，若所返回的数据包为所述智能设备独有，或者第一种通信协议所对应的唯一标识与所返回的数据包中的设备标识匹配；则认为找到所述串口与所述智能设备的通信协议。

进一步的，所述通信协议与所述智能设备匹配过程还包括：当没有接收到所述智能设备返回的数据包时，模拟第二种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备，再次循环判断。

进一步的，所述通信协议与所述智能设备匹配过程还包括：当所返回的数据包无效时，模拟第二种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备，再次循环判断。

进一步的，所述通信协议与所述智能设备匹配过程还包括：当所返回的数据包不是所述智能设备独有，或者第一种通信协议所对应的唯一标识与所返回的数据包中的设备标识不匹配时，模拟第二种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备，再次循环判断。

进一步的，所述自适应的物联网智能网关实现方法，还包括：当自适应过程失败时，通过预留串口连接所述智能设备，人工配置所述预留串口的通信协议。

基于同一发明构想，为了实现上述方法，本发明还提供了一种自适应的物联网智能网关设备，包括设备接入单元、电源单元、存储单元、匹配判断单元以及主控CPU；所述主控CPU与所述设备接入单元、所述电源电压、所述存储单元和所述匹配判断单元电性连接；所述设备接入单元包括多个串口，每一所述串口只能接入同一类型的智能设备；所述存储单元存储每一所述串口对应的智能设备类型以及设备通信协议列表；所述主控CPU从所述存储单元的所述设备通信协议列表调取通信协议，通过所述匹配判断单元将所述通信协议依次与所述智能设备进行匹配。

进一步的，所述自适应的物联网智能网关设备还包括通信联网单元，所述通信联网单元与所述主控CUP电性连接，与上行设备通信。

进一步的，所述自适应的物联网智能网关设备还包括串口拓展单元，所述串口拓展单元具有若干预留串口，用于人工配置通信协议与所述智能设备连接。

进一步的，所述自适应的物联网智能网关设备还包括AI/DI采集单元，所述AI/DI采集单元与所述主控CPU电性连接，所述AI/DI采集单元包括模拟量输入模块和开关量输入模块。

进一步的，所述自适应的物联网智能网关设备还包括报警输出单元，所述报警输出单元与所述主控CPU电性连接。

采用上述技术方案，由于设置了自适应判断功能，网关设备能够自动匹配通信协议，使得用户只需要按照串口上标明的设备类型，接入属于该类型的设备即可，无需了解所接入的设备的厂家信息、型号、协议版本等信息；用户不需要配置，大大方便了网关的使用，避免错误配置带来的风险。

附图说明

图1为现有的物联网生态系统数据层级结构框图；

图2为现有的网关设备系统结构框图；

图3为本发明的一种自适应的物联网智能网关实现方法流程框图；

图4为本发明中通信协议与智能设备匹配过程的流程框图；

图5为本发明的通信协议与智能设备匹配过程流程图；

图6为本发明的自适应的物联网智能网关设备系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图3所示，本发明提供了一种自适应的物联网智能网关实现方法，该方法包括以下步骤：

S101、预先将智能网关的多个串口进行分类配置，使得每一串口只能接入同一类型的智能设备；

S102、当智能设备接入后，识别接入串口所对应的智能设备类型，并调取对应所述智能设备类型的设备通信协议列表；

S103、将所述设备通信协议列表中通信协议依次与所述智能设备进行匹配，直到匹配成功后利用所述串口和所匹配的通信协议与所述智能设备进行数据交互，并退出自适应过程。

在网关设备中每一个串口划分一中类型的智能设备接入，如开关电源、智能电表、空调、智能门禁、位置模块、油机、热交换等，分别对应一个串口，人工将连接同一类型的串口和智能设备，然后网关设备预先存储多种通信协议，通过逐个匹配智能设备和通信协议，从而实现自适应过程。

如图4、5所示，所述通信协议与所述智能设备匹配过程为：

S201、根据所述设备通信协议列表，模拟第一种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备；

S202、若接收到所述智能设备返回的数据包，则校验所返回的数据包是否有效；

S302、当所返回的数据包有效时，若所返回的数据包为所述智能设备独有，或者第一种通信协议所对应的唯一标识与所返回的数据包中的设备标识匹配；则认为找到所述串口与所述智能设备的通信协议。

其中，所述通信协议与所述智能设备匹配过程还包括：当没有接收到所述智能设备返回的数据包时，模拟第二种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备，再次循环判断。

其中，所述通信协议与所述智能设备匹配过程还包括：当所返回的数据包无效时，模拟第二种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备，再次循环判断。

其中，所述通信协议与所述智能设备匹配过程还包括：当所返回的数据包不是所述智能设备独有，或者第一种通信协议所对应的唯一标识与所返回的数据包中的设备标识不匹配时，模拟第二种通信协议的数据包，通过所述串口发送到所述智能设备，再次循环判断。

其中，所述自适应的物联网智能网关实现方法，还包括：当自适应过程失败时，通过预留串口连接所述智能设备，人工配置所述预留串口的通信协议。

基于同一发明构想，为了实现上述方法，如图6所示，本发明还提供了一种自适应的物联网智能网关设备，包括设备接入单元、电源单元、存储单元、匹配判断单元以及主控CPU；所述主控CPU与所述设备接入单元、所述电源电压、所述存储单元和所述匹配判断单元电性连接；所述设备接入单元包括多个串口，每一所述串口只能接入同一类型的智能设备；所述存储单元存储每一所述串口对应的智能设备类型以及设备通信协议列表；所述主控CPU从所述存储单元的所述设备通信协议列表调取通信协议，通过所述匹配判断单元将所述通信协议依次与所述智能设备进行匹配。

上述智能网关设备可用于机房监控、数据中心、智能家居等领域，本智能网关的接口(串口)具有即插即用、协议自适应的功能：用户可随意将现场设备接入到串口上，智能网关将自动搜索并匹配设备协议，完成与设备的对接，用户无需在智能网关上进行配置。

如果智能网关总共有16个串口，将其中的一部分串口进行了归类(可配置)，比如串口1归类为“开关电源”，意味着该串口只能接入“开关电源”类型的设备；串口2归类为“智能电表”，意味着该串口只能接入“智能电表”类型的设备，等等。

其中，电源单元包括电源输入模块和电源转换模块，电源输入模块用于设备内部器件供电，电源转换模块用于外设设备的供电。

其中，所述自适应的物联网智能网关设备还包括通信联网单元，所述通信联网单元与所述主控CUP电性连接，与上行设备通信。

其中，所述自适应的物联网智能网关设备还包括串口拓展单元，所述串口拓展单元具有若干预留串口，用于人工配置通信协议与所述智能设备连接。没有归类的串口，则可以连接任何类型的设备，人工配置该串口连接的设备类型和协议。

其中，所述自适应的物联网智能网关设备还包括AI/DI采集单元，所述AI/DI采集单元与所述主控CPU电性连接，所述AI/DI采集单元包括模拟量输入模块和开关量输入模块。

其中，所述自适应的物联网智能网关设备还包括报警输出单元，所述报警输出单元与所述主控CPU电性连接。

采用上述技术方案，由于设置了自适应判断功能，网关设备能够自动匹配通信协议，使得用户只需要按照串口上标明的设备类型，接入属于该类型的设备即可，无需了解所接入的设备的厂家信息、型号、协议版本等信息；用户不需要配置，大大方便了网关的使用，避免错误配置带来的风险。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。