一种协议自适应物联网网关系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种协议自适应物联网网关系统。该系统包括通信接口模块、中央处理单元和数据存储模块，其中中央处理单元包括自适应协议模块、数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块和WEB服务模块；所述通讯接口模块对外提供物联网设备、第三方系统的接入接口；自适应协议模块利用配置数据对接入的各个物联网设备的通讯协议进行自适应处理，产生所述物联网设备能够识别的交互指令和数据解析方法；数据传输模块对外提供数据获取接口，外部系统或上层网关节点通过通信指令获取网关内的数据、或对网关管理的物联网设备进行操作；WEB服务模块，用户通过HTTP协议输入用户名和密码，能够直接访问网关内部有权限的WEB页面。本发明具有扩展性好、级联能力强的优点。
【专利说明】一种协议自适应物联网网关系统
【技术领域】
[0001]本发明属于网关系统【技术领域】，特别是一种协议自适应物联网网关系统。
【背景技术】
[0002]物联网是指RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的接入方式是多种多样的，物联网网关设备是最适合将多种接入手段整合起来，统一互联到接入网络的关键设备，网关可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能，而终端管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全。
[0003]由于物联网设备类型众多，没有统一的数据通讯协议接口，因此，目前市场上的物联网网关设备存在如下缺点:(I)扩展性差:主要表现在设备专用性太强，限制接入设备的种类和型号；(2)级联能力差:在同一网中网关设备间的连接和通讯能力差；(3)安全性差:对在不安全通信链路上的数据通讯，如果没有进行加密处理，就会造成数据外漏和非法入侵，降低了整个系统的安全度。
[0004]要解决以上问题，就需要开发一套通用的网关协议，中国专利(通用网关设计的对象模型，申请号200810029513.X，申请日2008-07-16)公开了一种通用网关设计的对象模型，利用协议管理类，针对每一类设备都开发一套协议，实现了网关设备协议的扩展，利用此方法研制出的设备，对最终使用者来说，存在二次开发量大、物联网设备选择余地小的缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种扩展性好、级联能力强、数据传输安全的协议自适应物联网网关系统。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种协议自适应物联网网关系统，包括通信接口模块、中央处理单元和数据存储模块，其中中央处理单元包括自适应协议模块、数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块和WEB服务模块；所述通讯接口模块通过自适应协议模块分别与数据分析模块、数据存储模块、数据加密模块连接，数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块、WEB服务模块均与数据存储模块连接，数据加密模块与数据传输模块连接;
[0007]所述通讯接口模块对外提供物联网设备、第三方系统的接入接口 ；自适应协议模块利用配置数据对接入的各个物联网设备的通讯协议进行自适应处理，产生所述物联网设备能够识别的交互指令和数据解析方法；数据分析模块对从物联网设备获取的数据按配置的流程和分析方法进行数据的提取和格式转换操作；数据存储模块对系统数据进行存储；数据加密模块对传输数据进行加密处理；数据传输模块对外提供数据获取接口，外部系统或上层网关节点通过通信指令获取网关内的数据、或对网关管理的物联网设备进行操作；WEB服务模块，用户通过HTTP协议输入用户名和密码，能够直接访问网关内部有权限的WEB页面，进行接入设备的配置、以及接入设备通讯协议解析方法和交互流程的配置。
[0008]本发明与现有技术相比，其显著优点在于:(1)网关采用自适应算法，兼容所有物联网设备，遇到新的设备，只需要进行协议分析和配置无需进行二次开发，大大降低了用户后期的维护和使用成本，提高了整个物联网的扩展性，丰富了物联网设备的选择余地；(2)网关内置分析和存储模块，可脱离外部应用系统，独立使用，利用一台网关即可实现网内物联网设备的数据管理和控制，降低了用户系统建设的成本；(3)网关内置WEB服务，用户通过简单的配置即可实现物联网设备的接入和管理，调试简单，缩短了项目工期；(4)对于大型分布式网络应用，网关作为数据节点，对物联网数据进行了预处理和过滤作用，减轻了中心服务器的计算压力，降低了网络数据传输量，提高了数据的利用率；(5)对关键数据进行加密传输，提高了物联网感知数据传输的安全性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明协议自适应物联网网关系统的结构原理图。
[0010]图2是本发明协议自适应物联网网关系统的外观结构示意图。
[0011]图3是本发明协议自适应物联网网关系统的控制主板结构示意图。
[0012]图4是本发明协议自适应物联网网关系统的应用示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0014]结合图1?3，本发明协议自适应物联网网关系统，包括通信接口模块、中央处理单元和数据存储模块，其中中央处理单元包括自适应协议模块、数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块和WEB服务模块；所述通讯接口模块通过自适应协议模块分别与数据分析模块、数据存储模块、数据加密模块连接，数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块、WEB服务模块均与数据存储模块连接，数据加密模块与数据传输模块连接；
[0015]所述通讯接口模块对外提供物联网设备、第三方系统的接入接口 ；自适应协议模块利用简单的配置数据对接入的各个物联网设备的通讯协议进行自适应处理，产生所述物联网设备能够识别的交互指令和数据解析方法；数据分析模块对从物联网设备获取的数据按配置的流程和分析方法进行数据的提取和格式转换操作；数据存储模块对系统数据进行存储；数据加密模块对传输数据进行加密处理；数据传输模块对外提供数据获取接口，夕卜部系统或上层网关节点通过通信指令获取网关内的数据、或对网关管理的物联网设备进行操作；WEB服务模块，用户通过HTTP协议输入用户名和密码，能够直接访问网关内部有权限的WEB页面，进行接入设备的配置(包括设备的类型、设备地址、通讯端口等)、以及设备通讯协议解析方法(包括获取数据格式、提取位置、提取算法等)和交互流程(包括连接方式、交互方式、等待周期等)的配置。
[0016]所述中央处理单元的型号为D2500。所述通讯接口模块包括USB接口、串行接口、以太网接口和开关量接口。所述数据存储模块包括SD卡接口、SATA硬盘接口与U盘接口。所述数据传输模块使用XML和JSON格式对外提供数据获取接口。所述数据存储模块所存储的系统数据包括配置数据、物联网设备交互数据、统计分析数据，存储方式分为内存临时存储和介质永久存储两类。所述以太网接口为RJ45接口。
[0017]如图1所示，本发明协议自适应物联网网关系统包括:通讯接口模块、自适应协议模块、数据分析模块、数据存储模块、数据传输模块、数据加密模块、WEB服务模块，各个模块的功能如下:
[0018](I)通讯接口模块，对外提供物联网设备、第三方系统的接入接口，包括:USB接口、串行(RS232、RS485)接口、以太网接口、开关量接口 ；
[0019](2)自适应协议模块，利用简单的配置数据对接入的各个物联网设备的通讯协议进行自适应处理，产生所述物联网设备能够识别的交互指令和数据解析方法，将数据协议抽象化用一套协议，通过简单的配置，解决设备的兼容问题；
[0020](3)数据分析模块，对从物联网设备获取的数据按预定的流程和分析方法进行数据的预处理；
[0021](4)数据存储模块，对系统数据进行存储，包括配置数据、物联网设备交互数据、统计分析数据，存储方式分为内存临时存储和介质永久存储两类；
[0022](5)数据传输模块，对外使用XML和JSON格式提供数据获取接口，外部系统或上层网关节点可通过格式化的通信指令获取网关内的数据、或对网关管理的物联网设备进行操作；
[0023](6)数据加密模块，对传输数据进行加密处理,确保数据的安全性和可靠性；
[0024](7) WEB服务模块，在设备内部内置WEB服务，用户通过HTTP协议，输入用户名和密码，在网络内可直接访问网关内部有权限的WEB页面，轻松实现网关参数的配置，以及网关所连接和管理设备的状态和数据的查阅。
[0025]网关在运行过程中，首先是通过“通讯接口模块”与物联网设备产生物理连接，然后由“自适应协议模块”根据连接的物联网设备的交互配置文件，进协议的自学习，产生设备可以识别的交互指令和数据解析方法，从物联网设备上获取的数据交由“数据分析模块”和“数据存储模块”进行分析存储，对配置需要加密的数据，交“数据加密模块”进行加密处理。并通过“数据传输模块”对外进行传输。
[0026]结合图2，本发明协议自适应物联网网关系统包括两个千兆以太网RJ45接口、两个RS485总线RJ45接口、工作指示灯和电源开关。
[0027]结合图3，本发明协议自适应物联网网关系统内部控制主板，包括两个千兆以太网RJ45接口、两个RS485总线RJ45接口、两个USB接口、开关量接口、蜂鸣器、中央处理器，型号为D2500 ;数据存储模块采用120G固态硬盘，还设有两个SATA2接口。
[0028]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0029]实施例1
[0030]如图4所示，在使用过程中，网关设备通过以太网RJ45接口连接到网络交换机上(图中①)，与提供以太网接口的各类物联网设备进行连接，进行数据的交互；对提供RS485接口的各类物联网设备，通过RS485总线进行连接(图中④)；硬件连接完成后，进行网关的配置和使用，网关采用LINUX操作系统，利用外部计算，通过网线连接到网关所在网络(图中②)，在计算机浏览器中输入网关的IP地址，通过网管内部的“WEB服务模块”，对网关进行参数配置，参数配置包括:网关的IP地址；“通讯接口模块”所需的物联网设备的接入方式、接入地址、数据类型配置；“自适应协议模块”所需的通讯协议解析方法和对外数据接口类型配置；“数据存储模块”所需的存储方法和存储间隔配置；“数据加密模块”所需的是否加密，加密方法选择；“数据分析模块”所需的数据范围配置；“数据传输模块”的传输方法和变量列表等。所述“自适应协议模块”所述的通讯协议解析方法包括数据的提取和转换方法、设备的交互流程等。其中流程配置如表1所示，实现物联网设备的交互流程配置，将指定物联网设备的连接((3011116(31:)、发送(8611(1)、接收(代(^)、提取((^七3861:)、关闭连接(disconnect)、等待(sle印)等逻辑过程作为过程配置数据，每个流程动作，包括流程标识、类型、输入、判断标识、输出等配置项，自适应协议模块，根据配置项目来实现与物联网设备之间的流程交互。
[0031]表1流程配置
[0032]
【权利要求】
1.一种协议自适应物联网网关系统，其特征在于，包括通信接口模块、中央处理单元和数据存储模块，其中中央处理单元包括自适应协议模块、数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块和WEB服务模块；所述通讯接口模块通过自适应协议模块分别与数据分析模块、数据存储模块、数据加密模块连接，数据分析模块、数据加密模块、数据传输模块、WEB服务模块均与数据存储模块连接，数据加密模块与数据传输模块连接； 所述通讯接口模块对外提供物联网设备、第三方系统的接入接口 ；自适应协议模块利用配置数据对接入的各个物联网设备的通讯协议进行自适应处理，产生所述物联网设备能够识别的交互指令和数据解析方法；数据分析模块对从物联网设备获取的数据按配置的流程和分析方法进行数据的提取和格式转换操作；数据存储模块对系统数据进行存储；数据加密模块对传输数据进行加密处理；数据传输模块对外提供数据获取接口，外部系统或上层网关节点通过通信指令获取网关内的数据、或对网关管理的物联网设备进行操作；WEB服务模块，用户通过HTTP协议输入用户名和密码，能够直接访问网关内部有权限的WEB页面，进行接入设备的配置、以及接入设备通讯协议解析方法和交互流程的配置。
2.根据权利要求1所述的协议自适应物联网网关系统，其特征在于，所述中央处理单元的型号为D2500。
3.根据权利要求1或2所述的协议自适应物联网网关系统，其特征在于，所述通讯接口模块包括USB接口、串行接口、以太网接口和开关量接口。
4.根据权利要求1或2所述的协议自适应物联网网关系统，其特征在于，所述数据存储模块包括SD卡接口、SATA硬盘接口与U盘接口。
5.根据权利要求1或2所述的协议自适应物联网网关系统，其特征在于，所述数据传输模块使用XML和JSON格式对外提供数据获取接口。
6.根据权利要求1或2所述的协议自适应物联网网关系统，其特征在于，所述数据存储模块所存储的系统数据包括配置数据、物联网设备交互数据、统计分析数据，存储方式分为内存临时存储和介质永久存储两类。
7.根据权利要求3所述的协议自适应物联网网关系统，其特征在于，所述以太网接口为RJ45接口。
【文档编号】H04L12/66GK103795617SQ201410020001
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】周介平 申请人:南京联舜科技有限公司