一种基于总线型数据交换的物联网接入网关的制作方法

本发明主要属于物联网领域，特别是涉及一种基于总线型数据交换的物联网接入网关。

背景技术：

物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来， 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。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。物联网的体系结构可分为感知层、网络层、业务和应用层，物联网接入网关是连接感知层与网络层的设备，它接入感知层的各类数据，实现数据交换、智能判别、定位、监控等数据处理并向网络层传送数据。物联网网关是物联网实现作用的桥梁。

现有的物联网网关中因物联网网关同时进行内部和外部数据交换，接口太多插接混乱、同时对数据的监控难以实现点监控。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种物联网网关，该物联网网关数据接口少同时系统内部的所有监控数据都已经粒度化到了监控点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于总线型数据交换的物联网接入网关，所述接入网关包括数据交换网关；

数据交换网关以总线的形式连接有多个模块并和各模块实现数据交换，各模块间不能直接实现数据交换，保证接入网关内部的数据交换只能通过数据交换网关进行；

各模块可与外部设备连接，通过采集、分析、告警、存储、显示实现接入网关与外部设备的数据交换。

进一步地，各模块的线程中配置有线程监测管理模块对各模块进行监控。

进一步地，多个模块包括B接口服务模块、共享内存模块、人机交互模块、数据分析模块、数据采集模块。

进一步地，所述共享内存模块与web服务器相连；

物联网接入网关还包括数据库，所述数据库分别连接所述数据分析模块和所述web服务器；

所述数据采集控制模块与实际设备相连，对实际设备的数据进行采集并将采集的原始数据交换至数据交换网关；所述数据分析模块从数据交换网关接收数据采集模块采集到的原始数据并进行分析处理、给出报警信息、将数据存储至数据库；

接入网关和Web服务器之间通过共享内存模块进行控制及设置指令的数据交换，实现实时监测数据和实时告警数据的读取；web服务器通过直接与数据库连接实现查询历史数据、历史告警、统计数据；

B接口服务模块对外提供B接口服务连接B接口客户端，在B接口客户端实现数据和告警的查询、告警操作、设备控制、参数配置；

人机交互模块实现包括告警信息显示、告警信息确认、键盘输入和控制运行灯、告警灯、蜂鸣器。

进一步地，物联网网关还包括对告警预处理，所述告警预处理包括告警回差、告警延时、告警恢复延时和告警过滤；

进一步地，所述接入网关还包括工具动态库及工具模块；

所述工具动态库包括配置文件读写动态库和运行日志纪录动态库，工具动态库与各模块连接实现对各模块的纪录；

所述工具模块包括系统辅助工具、系统看护工具和系统维护工具；

所述系统辅助工具包括组态配置工具、用户管理工具、调试信息选项设置工具；

系统看护工具包括watchdog、pingcheck、Checkdb；

系统维护工具包括sysrestart和stopnam；

进一步地，接入网关内部数据和外部数据交换时需权限验证。

本发明的有益技术效果：本发明内部模块间的数据交换均通过数据交换网关实现，数据交换网关是监测数据交换的中转站，对于系统内部来说按统一规定的数据接口进行数据交换；对于系统外部接口来说 B接口服务模块或共享内存模块负责对外的数据交换。第一，减少了接口数量；第二，系统内部的所有监控数据都已经粒度化到了监控点，所以它能以任何形式组合成对外的数据交换协议。

附图说明

图1. 一种基于总线型数据交换的物联网网关结构示意图；

图2. 一种基于总线型数据交换的物联网网关数据采集分析示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

一种基于总线型数据交换的物联网网关，该物联网网关数据接口少同时系统内部的所有监控数据都已经粒度化到了监控点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

如图1所示，物联网接入网关，所述接入网关包括数据交换网关；

数据交换网关以总线的形式连接有多个模块并和各模块实现数据交换，各模块间不能直接实现数据交换，保证接入网关内部的数据交换只能通过数据交换网关进行；

各模块可与外部设备连接，通过采集、分析、告警、存储、显示实现接入网关与外部设备的数据交换。

各模块的线程中配置有线程监测管理模块对各模块进行监控。当发现线程处于不工作状态时，重启物联网系统。

进一步地，多个模块包括B接口服务模块、共享内存模块、人机交互模块、数据分析模块、数据采集模块。

进一步地，所述共享内存模块与web服务器相连；

物联网接入网关还包括数据库，所述数据库分别连接所述数据分析模块和所述web服务器；

所述数据采集控制模块与实际设备相连，对实际设备的数据进行采集并将采集的原始数据交换至数据交换网关；所述数据分析模块从数据交换网关接收数据采集模块采集到的原始数据并进行分析处理、给出报警信息、将数据存储至数据库；

接入网关和Web服务器之间通过共享内存模块进行控制及设置指令的数据交换，实现实时监测数据和实时告警数据的读取；web服务器通过直接与数据库连接实现查询历史数据、历史告警、统计数据；web服务器查询历史数据、历史告警、统计数据时，直接从数据库中查询，流程简单，也不涉及模块间的接口。

B接口服务模块对外提供B接口服务连接B接口客户端，在B接口客户端实现数据和告警的查询、告警操作、设备控制、参数配置；

人机交互模块实现包括告警信息显示、告警信息确认、键盘输入和控制运行灯、告警灯、蜂鸣器。

B接口服务模块查询历史数据、历史告警、统计数据时，B接口服务模块将命令转给数据分析处理模块，数据分析处理模块从数据库中查询到结果后，原路返回。实际应用中，B接口服务模块连接上位机，上位机自己存储数据，自己统计数据，不需要查询下位机的历史数据、历史告警、统计数据。

进一步地，所述接入网关还包括工具动态库及工具模块；

所述工具动态库包括配置文件读写动态库和运行日志纪录动态库，工具动态库与各模块连接实现对各模块的纪录；

所述工具模块包括系统辅助工具、系统看护工具和系统维护工具；

所述系统辅助工具包括组态配置工具、用户管理工具、调试信息选项设置工具；

系统看护工具包括watchdog、pingcheck、Checkdb；

系统维护工具包括sysrestart和stopnam；

使用时，物联网网关与web客户端和B接口客户端及实际设备的数据交换流程具体如下：

数据上行流程示意如图2所示，数据采集模块自动采集数据，采到后给数据交换网关发出cbOPRealmd()事件，数据交换网关将事件传给数据分析模块的dapreal_IPRealmd()接口函数，该函数经过分析处理，如果有告警则产生告警。如有需要，数据分析模块将数据和告警存盘到数据库；同时产生dapreal_cbOPRealmd事件和dapreal_cbAlarmNotify事件，数据交换网关将这两个事件传给B接口服务模块的biserver_IPRealmd()、biserver_AlarmNotify()和共享内存模块的shmdll_IPRealmd()、shmdll_AlarmNotify()。然后，B接口服务模块将数据和告警上报给B接口客户端，共享内存模块将数据和告警上报给web服务器。

数据采集模块cbOPRealmd事件：实时监测数据输出dgatherctrl_cbOPRealmd ()函数为dgateway的回调函数，用来输出采集到的监测数据。数据分析模块的dapreal_IPRealmd()：实时监测数据输出dgatherctrl_cbOPRealmd ()函数为dgateway的回调函数，用来输出采集到的监测数据。数据分析模块的dapreal_cbOPRealmd()事件：监测数据经过分析之后，以回调方式输出给数据交换网关。数据分析模块的dapreal_cbAlarmNotify()事件：数据分析处理模块调用告警处理通知回调函数dapreal_cbAlarmNotify()向外部发送告警处理结果通知及结果数据，结果告警记录信息序列中包括某次操作产生变化的告警信息，包括告警产生、结束、确认、清除。B接口服务模块的biserver_IPRealmd（）：数据交换网关调用接收4字节实时数据函数biserver_IPRealmd()，输出变化的实时数据给B接口服务模块。B接口服务模块的biserver_AlarmNotify（）：数据交换网关调用告警变化通知函数biserver_AlarmNotify()向B接口服务模块发送告警信息数据，告警记录信息序列中包括某次操作产生变化的告警信息，包括告警产生、结束、确认、清除。 共享内存模块的shmdll_IPRealmd()：实时数据上报函数。输出监测点实时数据。该接口函数的使用范围：4字节的数字型实时数据，由交换网关主动发送给web服务。

共享内存模块的shmdll_AlarmNotify()：变化告警主动通知函数，数据交换网关主动发送告警变化通知给web服务器。

该接口函数的使用范围：数据交换网关主动发送告警变化通知给web服务器。

数据下行流程如下：

Web客户端发出控制或设置命令，经过web服务器，传给共享内存模块，共享内存模块产生cbIPDCtrlInfo事件，数据交换网关将该事件转给数据分析模块dapreal_FilterIPDCtrlInfo，数据分析模块经过过滤，判断该命令涉及的设备是否为虚拟设备。如果是，则处理该虚拟设备后，将结果报给共享内存模块；如果不是，则将命令转发给采集模块dgatherctrl_IPDCtrlInfo，采集模块将命令发给智能设备，智能设备执行后，将结果上报给采集模块，采集模块产生cbOPDCtrlInfo事件，将结果上报给共享内存模块。共享内存模块shmdll_OPDCtrlInfo将结果上报给web服务器，再传给web客户端。

B接口客户端发出单点控制命令，传给B接口服务模块，B接口服务模块产生cbIPDCtrlInfo事件，数据交换网关将该事件转给数据分析模块dapreal_FilterIPDCtrlInfo，数据分析模块经过过滤，判断该命令涉及的设备是否为虚拟设备。如果是，则处理该虚拟设备后，将结果报给B接口服务模块；如果不是，则将命令转发给采集模块dgatherctrl_IPDCtrlInfo，采集模块将命令发给智能设备，智能设备执行后，将结果上报给采集模块，采集模块产生cbOPDCtrlInfo事件，将结果上报给B接口服务模块。B接口服务模块biserver_OPDCtrlInfo将结果上报给B接口客户端。

Web客户端发起告警确认或告警取消命令，通过web服务器传给共享内存模块，该模块产生cbAcpAlarmPComnd事件，发给数据交换网关，数据交换网关调用数据分析模块的dapreal_AcpAlarmPComnd接口函数，数据分析模块处理告警后，产生dapreal_cbAlarmNotify事件，将结果转给共享内存模块的shmdll_SetOpResultToWeb函数，该函数将结果上传给web服务器，web服务器再传给web客户端。

B接口客户端发起告警确认或告警取消命令，通过socket传给B接口服务模块，该模块产生cbAcpAlarmPComnd事件，发给数据交换网关，数据交换网关调用数据分析模块dapreal_AcpAlarmPComnd接口函数，数据分析模块处理告警后，产生dapreal_cbAlarmNotify事件，将结果转给B接口服务模块的biserver_RetAcpAlarm函数，该函数将结果上传给B接口客户端。

同时该物联网网关还包括对告警预处理，所述告警预处理包括告警回差、告警延时、告警恢复延时和告警过滤；

（1）告警回差：基于告警门限值只是一个临界点，为了提高可用性，增加了一个波动回差值，以告警门限值为基准，设定上下可波动的幅度，将临界点转换为一个临界区间，此区间范围内的跳变不影响系统告警的判断。（2）告警延时：当实测值超过告警门限值时，为防止由于传感器采集精度引起的数值在门限值附近跳变以及通信故障导致频繁的告警产生及恢复，物联网网关并不马上上报告警，而是延迟一段时间再上报。在延时的这段时间内告警若能自行恢复，则不再上报。（3）告警恢复延时：当实测值恢复正常时，为防止由于传感器采集精度引起的数值在门限值附近跳变导致频繁的告警产生及恢复，物联网网关并不马上撤销告警，而是过一段时间再发送告警恢复信号，也可以防止遥测量短时间频繁跳变。（4）告警过滤：发现告警间的关联关系，找到一系列告警中的主告警进行上报，其他告警不上报。

告警延迟的时间可依据不同传感器、不同使用环境调整。

其中,cbOPDCtrlInfo事件：回调；

cbAcpAlarmPComnd事件：设置告警操作的回调；

dapreal_cbAlarmNotify事件：告警处理通知回调；cbAcpAlarmPComnd事件：设置告警操作的回调；

数据分析模块dapreal_FilterIPDCtrlInfo：设备命令过滤；采集模块dgatherctrl_IPDCtrlInfo：设备设置/控制信息输入；

共享内存模块shmdll_OPDCtrlInfo ：设备设置/查询/控制结果返回；

B接口服务模块biserver_OPDCtrlInfo：设备设置/控制回调函数；

数据分析模块的dapreal_AcpAlarmPComnd接口函数：告警操作处理接口函数；

共享内存模块的shmdll_SetOpResultToWeb函数：设置操作的结果返回函数；

B接口服务模块的biserver_RetAcpAlarm函数：告警操作处理结果返回函数。