一种远程运维系统中基于云网关的设备远程调试方法与流程

本发明涉及一种远程运维系统中基于云网关的设备远程调试方法，属于工控自动化技术领域。

背景技术：

对工业现场设备进行远程运维，可以提高运维效率、降低成本。常规远程运维系统的架构图如图1所示，由位于工业现场的云网关、位于云端的云平台和位于终端客户位置的web客户端组成。云网关的功能是采集工业现场设备的数据，并分析、存储和上传数据至云平台。云平台的功能是云端接收、分析、存储数据和提供各类服务，服务包括web服务、数据查询和数据监控服务等。web客户端的功能是提供配置云网关的采集参数、数据查询和数据监控等的展示界面。如公布号为cn108681288a的发明专利申请，该系统主要实现现场设备的实时监控。该系统未实现对工业现场设备的调试，因而在监控出现问题时，如web客户端显示设备离线，且无法查询到指定设备的实时数据时，只有依靠现场云网关的指示灯状态进行分析，缺少直接的调试信息进行参考，难以远程定位设备的问题和进行修复，经常需要长时间的电话技术支持，依靠经验指导现场操作，甚至赶往现场进行调试，人力成本较高。

目前，为了解决工业现场设备的远程调试问题，通常需要通过独立的远程调试系统进行实现，如图2所示，系统通常由位于工业现场的透传网关、位于云端的代理服务器和位于终端客户位置的上位机适配软件组成，实现数据从终端客户位置到工业现场设备的双向透传。透传网关、代理服务器和上位机适配软件都是进行数据透传工作，代理服务器还有简易的权限管理。如公布号为cn107734042a的发明专利申请，提供了一种低成本远程调试系统。但是实际需要调试的机会的较少，因而该系统的利用率较低，容易造成资源的闲置和浪费。该系统的架构与远程运维系统的架构类似，且远程运维系统中的云网关和云平台资源配置通常高于该系统的透传网关和代理服务器，完全有能力实现该调试功能，减少资源的重复投入。该系统独立，拥有独立的软硬件资源，拥有独立的账号和认证信息，不便于在运维过程中统一管理。同时，该系统中的上位机适配软件，在使用过程中，缺少web客户端的便携性。此外，该系统仅维护透传网关的信息，上位机适配软件界面中无透传网关与现场设备的实际映射关系，容易误操作，出现多人操作同一设备或操作到错误的设备。最后，该系统仅能实现透传调试，在附加在具有云网关的远程运维系统中时，通常难以定位工况下的设备问题，如云网关采集设备数据失败等。

技术实现要素：

本发明目的是：实现工业现场设备的远程调试，包括工况调试和透传调试，既可定位工况下的设备问题，也能通过透传直接调试设备。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种远程运维系统中基于云网关的设备远程调试方法，其特征在于，通过设备工况远程调试方法定位设备基本问题，然后通过设备远程透传调试方法解决设备问题，其中，设备工况远程调试方法定义为设备在远程运维系统中工作状态下的调试，包括以下步骤：

步骤s101、通过用户名和密码登陆web客户端，并配置云网关开启云网关的设备工况远程调试模式；

步骤s102、云网关接收云平台命令，并开启设备工况远程调试模式，主动上传报文信息，并接受和执行符合安全协议的调试指令，上传调试反馈，其中，设备工况远程调试模式开启后，将云网关锁定，只允许当前web客户端进行操作；锁定网关的原因在于，同一用户名和密码通常可以在多个web客户端登陆，若不锁定，则可能发生多人操作同一网关的调试内容，容易产生错乱。此时，若同一用户名和密码在其他web客户端登陆，可选择等待网关解锁，也可在界面中关闭设备工况远程调试模式，强制解锁网关，然后重新开启，拥有网关的调试权。

步骤s103、web客户端的设备工况远程调试页面包括报文打印区域及调试命令区域；web客户端在接收到采集数据的报文打印信息后，在报文打印区域进行显示；调试命令区域以控制台的方式供用户填写和执行调试命令，并显示接收到的反馈；

步骤s104、工况调试结束后，在web客户端配置关闭设备工况远程调试模式，云网关停止接受调试指令和上传调试信息，同时，云网关解锁，允许其他web客户端进入调试模式；

设备远程透传调试方法定义为云网关暂停常规的运维工作，转而进行数据从终端用户处的上位机调试软件，经由web客户端、云平台和云网关，最终到现场设备的双向透传，实现终端用户远程对设备的直接控制，包括以下步骤：

步骤s201、通过用户名和密码登陆web客户端，配置云网关远程透传调试模式下调试通信口的参数，并开启云网关的设备远程透传调试模式；

步骤s202、云网关从云平台接收命令，下载调试通信口参数，并开启设备远程透传调试模式，云网关停止采集功能，并开始进行调试数据透传，其中，设备远程透传调试模式开启后，将云网关锁定，只允许当前web客户端进行操作；

步骤s203、web客户端具有设备远程透传调试页面，设备远程透传调试页面加载虚拟通信口，并配置通信参数，设备远程透传调试页面通过云平台的设备映射管理模块，获取云网关与设备的虚拟通信口映射关系，详细显示了设备的型号、序列号和名称；

步骤s204、在运行有web客户端的同一电脑上打开适用于工业现场设备的各类上位机软件，配置与虚拟通信口相同的参数，进行自由调试；web客户端设备远程透传调试页面包括报文打印区域及调试命令区域；web客户端将设备与上位机软件间的报文打印在报文打印区域；调试命令区域以控制台的方式供用户填写和执行调试命令，并显示接收到的反馈。报文打印功能可有效解决常规调试系统中，报文内容及状态不透明引起的调试困难。调试命令功能可有效解决常规调试系统中的调试自由度较低的问题。

步骤s205、透传调试结束后，在web客户端上配置云网关关闭设备远程透传调试模式，云网关停止调试模式，并正常采集和上传数据，同时，云网关解锁，允许其他web客户端进入调试模式。

优选地，所述步骤s102中，低权限的用户只能调用预设的调试指令，高权限的用户将支持所有的调试指令和云网关系统级的指令。

优选地，所述步骤s103中，所述报文打印区域显示所述报文打印信息时采用低优先级的传输通道和较长的周期；所述调试命令和反馈采用较高优先级的传输通道和较短的周期。由于报文打印的频率通常较高，而其实时性显示的要求较低，所以报文打印信息时采用低优先级的传输通道和较长的周期，而调试命令和反馈采用较高优先级的传输通道和较短的周期。

优选地，所述步骤s201中，所述调试通信口包括rs232/rs485/can/内网网口。

优选地，所述步骤s203中，所述虚拟通信口包括虚拟串口/虚拟网卡/虚拟can口。

优选地，所述设备工况远程调试方法和所述设备远程透传调试方法使用同一网关的硬件资源。

优选地，所述设备工况远程调试方法和所述设备远程透传调试方法使用同一账号。

优选地，所述透传调试方法具备清晰的云网关与现场设备通信口的映射关系。

本发明的有益效果在于：实现工业现场设备的远程调试，包括工况调试和透传调试，既可定位工况下的设备问题，也能通过透传直接调试设备；以归一化的web客户端替代了一些常规的上位机适配软件，提高了便携性；在同一账号下统一管理和认证，提高了管理的效率；通信口功能在采集和调试功能之间自动切换，提高了操作的效率；具备清晰的云网关与现场设备通信口的映射关系，避免选择到错误的设备和通信口；调试过程中锁定网关，避免多人同时操作，引起数据错乱；调试过程清晰简洁，提高调试效率，减少出差维护，并且无需额外的调试装置，减少成本。

附图说明

图1为常规的远程运维系统的架构图；

图2为常规的设备远程调试系统的架构图；

图3为本发明实施例中设备远程工况调试方法原理图；

图4为本发明实施例中设备远程透传调试方法原理图；

图5为本发明实施例中设备工况远程调试方法流程图；

图6为本发明实施例中设备远程透传调试方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供的一种远程运维系统中基于云网关的设备远程调试方法包括设备工况远程调试方法及设备远程透传调试方法。

设备工况远程调试方法指的是设备在远程运维系统中工作状态下的调试。例如，在云网关采集设备数据时，通过报文打印信息，基本定位设备出现的问题。如图3所示，显示了本发明实施例中设备远程工况调试方法原理图。设备工况远程调试方法包括云网关3、数据收发模块2、工况调试执行模块4、云平台1、web客户端7、工况监控模块5和工况调试模块6。数据收发模模块2运行在云网关3上，负责数据的采集、处理、存储、转发和上传。工况调试模块6运行在云网关3上，负责通信数据打包、调试命令解析、执行和结果上传。云平台1的功能是云端接收、分析、存储数据和提供各类服务，服务包括web服务、数据查询、数据监控和数据转发服务等。云平台1包含统一认证模块和设备映射管理模块，统一认证模块包含普通运维阶段的认证和调试阶段的认证；设备映射管理模块负责管理设备的实际拓扑结构关系。工况监控模块5运行在web客户端7，负责工况数据的监控。工况调试模块6运行在web客户端7，负责工况调试过程的执行。

设备远程透传调试方法指的是云网关暂停常规的运维工作，转而进行数据从终端用户处的上位机调试软件，经由web客户端、云平台和云网关，最终到现场设备的双向透传，实现终端用户远程对设备的直接控制。此调试过程通常可以解决工况调试下发现的问题，也可以实现对设备的其他自由调试，如配置设备、更新设备固件等。

如图4所示，显示了本发明实施例中设备远程透传调试方法原理图。透传调试包括云网关10、透传执行模块9、云平台8、web客户端12、透传监控模块13和透传调试模块11。云平台10包含统一认证模块和设备映射管理模块，统一认证模块包含普通运维阶段的认证和调试阶段的认证；设备映射管理模块负责管理设备的实际拓扑结构关系，为用户提供清晰的拓扑结构，有效避免常规调试过程中操作到错误的设备。透传执行模块9运行在云网关10上，透传调试模块11运行在web客户端12上，两者和云平台8均负责数据的双向透传。透传监控模块13运行在web客户端12上，负责透传数据的监控。

两种调试方法通常配合使用，首先通过设备工况远程调试，定位设备基本问题，然后通过设备远程透传调试，解决设备问题。

以web客户端无法查询到设备数据为例进行说明，此例中，云网关基于modbus协议，通过rs485口采集plc的数据，从站地址为4。而实际plc的从站地址为3，导致无法采集数据，进而web客户端查询不到数据。以下将通过工况调试基本定位问题，然后通过透传调试解决问题。

如图5所示，本发明实施例中设备工况远程调试方法包括以下步骤：

步骤s1、通过用户名和密码登陆web客户端，并在设备工况远程调试页面开启云网关的设备工况远程调试模式。拥有此项功能权限的用户，才能看到设备工况远程调试页面。在开启该模式后，将锁定网关，只允许当前token进行操作。

步骤s2、云网关接收云平台命令，并进入设备工况远程调试模式，主动上传报文信息，并接受和执行符合安全协议的调试指令，上传调试反馈。低权限的用户只能调用预设的调试指令，高权限的用户将支持所有的调试指令和云网关系统级的指令，如手动更新固件，调用系统命令等，方便调试。低权限的用户对应于云网关的客户，高权限的用户对应于云网关生产商，但云网关生产商需要云网关的客户授权，才能访问客户账号下的云网关。

步骤s3、在web客户端的设备工况远程调试页面，在接收到采集数据的报文打印信息后，显示在页面的报文打印区域。在页面的调试命令区域，以控制台的方式，供用户填写和执行调试命令，并将接收到的反馈显示在命令区域。由于报文打印的频率通常较高，而其实时性显示的要求较低，故报文打印采用低优先级的传输通道和较长的周期，调试命令和反馈采用高优先级的传输通道和较短的周期。此例中，从报文打印区发现，云网关发送到plc的数据正常，但是未收到plc的任何回复。推断为plc的rs485通信口参数不匹配，需要关闭工况调试模式，并通过透传调试模式修改plc的rs485通信口参数。

步骤s4、工况调试结束后，在web客户端配置关闭设备工况远程调试模式，云网关将停止接受调试指令和上传调试信息，以减少资源占用。同时，云网关将解锁，允许其他token进入调试模式。

如图6所示，本发明实施例中设备远程透传调试方法包括以下步骤，通过设备远程透传调试方法将远程修改plc的rs485通信口参数。

步骤s5、通过用户名和密码登陆web客户端，并在设备远程透传调试页面，将云网关远程透传调试模式下通信口设为与plc调试口匹配的rs232，通信参数也设为与plc相同，并开启云网关的设备远程透传调试模式。拥有此项功能权限的用户，才能看到设备远程透传调试页面。在开启该模式后，将锁定网关，只允许当前token进行操作。

步骤s6、云网关从云平台接收命令，下载通信口参数，并开启设备远程透传调试模式，云网关停止采集功能，并开始进行调试数据透传。

步骤s7、在电脑上的web客户端的设备远程透传调试页面，允许加载虚拟串口，选择需要调试的plc设备，并将虚拟串口配置为与步骤s5相同的串口参数。由于虚拟通信口需要在电脑中加载驱动，而浏览器通常不能直接实现，故需要以插件的形式安装。此页面显示了云网关与设备的通信口映射关系，详细显示了设备的型号、序列号和名称，有效避免了手动操作到错误的设备。

步骤s8、在同一电脑上打开plc编程软件，配置与虚拟串口相同的参数。通过plc编程软件远程配置plc切换为编程模式，然后上传plc配置，发现其rs485从站地址为3，为与网关的配置匹配，将plc的rs485从站地址修改为4，下载配置，并将plc切换为运行模式。各类上位机软件由第三方提供，通常为通用的调试软件或设备制造商的官方软件，功能丰富，能够提供监控设备、配置设备和更新设备固件等功能。web客户端设备远程透传调试页面包括报文打印区域及调试命令区域；web客户端将设备与上位机软件间的报文打印在报文打印区域；调试命令区域以控制台的方式供用户填写和执行调试命令，并显示接收到的反馈。报文打印功能可有效解决常规调试系统中，报文内容及状态不透明引起的调试困难。调试命令功能可有效解决常规调试系统中的调试自由度较低的问题。

步骤s9、透传调试结束后，在web客户端上配置云网关关闭设备远程透传调试模式，云网关将停止调试模式，并正常采集和上传数据。同时，云网关将解锁，允许其他token进入调试模式。通过上述步骤，plc的调试即完成，web客户端可以正常查询到plc的数据。