可配置网关的采集传输监控系统及采集传输监控方法与流程

本发明涉及设备物联网技术领域，特别涉及一种可配置网关的采集传输监控系统及采集传输监控方法。

背景技术：

目前，在生产和生活中，物联网已经大规模的使用了，无数的设备都需要能够连接到网络当中，实现对设备数据的采集和监控。但是现有技术中使用的传输网关存在很多问题，比如有些是全部靠透传技术，网关只是作为信息的中转站，每次采集信息需要平台下发信息给网关，网关采集以后再回复给服务器，增大了服务器的负担，同时也增加了传输的时间和性能开销。还有一些网关是定制网关，只能匹配一种固定的设备，如果更换到其他设备中使用，内部程序需要重新编写，很不方便，不利于网关的重复使用。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种可配置网关的采集传输监控系统及采集传输监控方法，能够兼顾采集和传输的性能和及时性开销，也能兼顾适配一定数量范围的不同设备的采集。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种可配置网关的采集传输监控系统，包括云平台、网关及指令设备，所述网关分别与所述云平台、指令设备通讯连接；所述网关用于接收云平台下发的指令并向指令设备发送数据采集和控制指令以及向云平台上报数据；

其中，所述云平台下发至网关的指令包括参数配置指令、任务清除指令、定时任务指令、实时查询控制指令、设备通信指令，各指令均具有唯一的通信指令标识，所述参数配置指令包含网关及其下行指令设备的采集参数以及网关上行连接的云平台的参数，所述任务清除指令用于控制网关清除所有的定时任务指令的所有内容，所述定时任务指令用于指示网关执行定时任务，所述实时查询控制指令用于指示网关即时执行任务并进行执行结果的实时反馈，所述设备通信指令用于指示网关对其下行指令设备的通讯状态进行确认并上报；

本发明的可配置网关的采集传输监控系统中，通过不同的执行配置执行指令，实现了网关配置接收不同指令设备的目的；通过不同的定时任务指令，达到了网关执行多个指令设备的多条指令功能的目的；其中，云平台通过将预设好的配置内容，通过网络下发给可配置的网关，网关根据指令内容以及已经预设好的指令逻辑，执行相关操作，包括参数配置指令、任务清除指令、定时任务指令、实时查询控制指令、设备通信指令等，其中，定时任务指令内包含需要定时执行的任务内容，云平台只需下发一次，网关收到后即进行保存，从而依据具体指令内容及要求定时执行即可，而实时查询控制指令则是一种即时性指令，云平台在需要网关执行时实时下发，网关收到后不需保存即实时执行，并对收到的反馈进行实时上报，同时，本方案中的网关为可配置的新型网关，可实现通过内部的参数配置，定时发送采集和控制指令给指令设备，并根据上报周期，将获得的数据定时报给云平台，则通过上述两个方面的采集传输操作，即可实现可配置新型网关对指令设备信息的定时采集和传输。

进一步地，所述参数配置指令中表示网关上行连接的云平台的参数至少包括主站ip地址和端口号，从而实现通过向网关下发参数配置指令及网关执行参数配置指令随时远程变更网关连接不同的上行云平台主站。

进一步地，所述定时任务指令至少包含网关采集指令设备需要的波特率、数据位、校验位、停止位、上报周期、定时任务号、指令内容，所述定时任务号为定时任务指令内包含的每条定时任务的唯一标识，每条定时任务指令，代表一个可执行命令，一条或多条定时任务指令，可以达到网关和多个指令设备的多指令交互的目的，即多个设备的多条指令功能即指若有n个设备，每个设备需要执行m条指令，那么总的定时任务指令数量是m乘以n的积(即mn)条定时任务指令，具体的，一条指令内容代表着一个指令设备的一条可执行命令，指令内容不同，对应指令设备支持的不同执行指令，上报周期则决定着网关间隔多少时间用对应指令与指令设备交互一次，并将交互的结果即刻返回给云平台主站。

进一步地，所述实时查询控制指令至少包含网关采集指令设备需要的波特率、数据位、校验位、停止位、指令内容，所述设备通信指令至少包含网关采集指令设备需要的波特率、数据位、校验位、停止位、执行间隔、指令内容。

进一步地，所述定时任务指令的指令内容、所述设备通信指令及所述实时查询控制指令的指令内容均满足问答式通信规约，每次问答交互使用的指令之间是彼此独立的。

同时，本发明还公开了一种基于上述的可配置网关的采集传输监控系统的可配置采集传输监控方法，包括以下步骤：

云平台判断接入的网关是否需要更新配置，并在需要时向其下发参数清除指令及参数配置指令；

网关在接收到参数清除指令及参数配置指令后清除内部所有配置参数并按照参数配置指令内容重新进行参数配置，并存储配置信息；

网关在接收到定时任务指令后保存指令内容并按照定时任务指令内容，定时将任务中的指令发送到指令设备，控制指令设备或者获取指令设备信息，并定时将执行指令结果返回给云平台；定时任务指令功能使得网关可以实现一个网关配置连接多个设备，也可以定时与云平台进行交互，增强网络交互性；

网关在接收到实时查询控制指令后即及时执行该指令，将指令下发至指令设备并立刻执行，并将设备返回的执行结果立刻返回云平台；通过实时查询控制指令可以实现指令内容的实时处理和返回；

网关在接收到设备通信指令后，在运行中即按一定频率与指令设备进行基础通信，若未在预设时间内获取到指令设备返回信息，即判定指令设备离线，则通过返回设备通信指令反馈的形式实时上报给云平台，从而实现指令设备在线状态的实时处理。

进一步地，在网关接入云平台前还包括云平台对网关的验证步骤。

进一步地，所述云平台对网关的验证步骤具体操作如下：

网关主动连接云平台，向云平台发送登录指令，云平台对指令内容进行验证；如果验证通过，则允许网关接入，并保持网关和云平台之间的通讯连接；如果验证失败，则断开与网关的连接不允许其接入平台。

进一步地，在网关为首次接入云平台或需要更换采集控制的指令设备时，云平台即判断接入的网关需要更新配置。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的可配置网关的采集传输监控系统及采集传输监控方法，通过构建一种智能可配置网关采集传输监控系统，由云平台远程下发配置给智能网关，实现对智能网关的智能采集配置和设备是否在线的监测，能够远程配置网关的采集参数和采集状态，实现对智能网关的智能采集参数配置，使网关在不更换设备的情况下兼容采集更多的硬件设备，具备更好的兼容性、适配性、稳定性，也加快了发现指令设备在线状态的及时性，增强了网络传输的时效性。

附图说明

图1是本发明的可配置网关的采集传输监控系统的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1所示，一种可配置网关的采集传输监控系统，包括云平台、网关及指令设备，云平台可采用一台以上能够提供云服务的设备实现，云平台包含数据存储、数据分析、数据处理等能力，具体的，本实施例中，云平台是由一台或多台硬件服务器以及对应的软件系统组成，具有对数据进行分类、解析、计算、存储等处理功能，一方面可以对可配置新型网关进行参数配置和指令下发，另一方面可以接收来自新型可配置网关的上传信息。

本实施例的网关为可配置新型网关，是携带有通讯功能的网关设备，能够与云平台进行交互传输，也能与指令设备进行交互传输，本实施例中的可配置新型网关为使用wifi、zigbee、nb、lora、4g、2g、5g等通信方式与云平台连接的通讯模块设备，可以作为桥梁，使得云平台和指令设备通过可配置新型网关进行信息传输，可以接收来自云平台的指令，也可以向指令设备发送采集和控制指令。实际中，可配置新型网关可以采用市面上比较通用的mcu模组。

指令设备有一个以上且采用rs-485/modbus、厂商自定义协议等满足”问答式”通讯协议规约的指令设备或者指令模块，本实施例中的指令设备可以接收执行来自可配置网关的指令信息，根据指令信息执行相关的对应的操作。

可配置新型网关分别与云平台、指令设备通讯连接；云平台和可配置新型网关可以双向输入输出；可配置新型网关和指令设备可以双向输入输出，云平台能向可配置新型网关下发指令信息，同时也能接收来自可配置新型网关的上报信息。

其中，云平台下发至网关的指令包括以下指令，具体的，各指令均具有唯一的通信指令标识以便于云平台及网关对收到的指令类型进行识别：

参数配置指令，参数配置指令包含网关及其下行指令设备的采集参数以及网关上行连接的云平台的参数，参数配置指令中表示网关上行连接的云平台的参数至少包括主站ip地址和端口号，从而实现通过向网关下发参数配置指令及网关执行参数配置指令随时远程变更网关连接不同的上行云平台主站。

任务清除指令，任务清除指令用于控制网关清除所有的定时任务指令的所有内容。

定时任务指令，定时任务指令用于指示网关执行定时任务，实时查询控制指令用于指示网关即时执行任务并进行执行结果的实时反馈。

具体的，定时任务指令至少包含网关采集指令设备需要的波特率、数据位、校验位、停止位、上报周期、定时任务号、指令内容，定时任务号为定时任务指令内包含的每条定时任务的唯一标识，每条定时任务指令，代表一个可执行命令，一条或多条定时任务指令，可以达到网关和多个指令设备的多指令交互的目的，即多个设备的多条指令功能即指若有n个设备，每个设备需要执行m条指令，那么总的定时任务指令数量是m乘以n的积(即mn)条定时任务指令，具体的，一条指令内容代表着一个指令设备的一条可执行命令，指令内容不同，对应指令设备支持的不同执行指令，上报周期则决定着网关间隔多少时间用对应指令与指令设备交互一次，并将交互的结果即刻返回给云平台主站。

实时查询控制指令，实时查询控制指令一般在云平台需要即时获取指令设备某一数据或控制指令设备执行某一操作时下发，实时查询控制指令至少包含网关采集指令设备需要的波特率、数据位、校验位、停止位、指令内容。

设备通信指令，设备通信指令用于指示网关对其下行指令设备的通讯状态进行确认并上报，设备通信指令至少包含网关采集指令设备需要的波特率、数据位、校验位、停止位、执行间隔、指令内容。实际中，设备通信指令的指令内容一般是一个设备可识别的简单查询指令(但不限于查询指令，实际可以根据需要是任何指令)。且为定时执行指令，定时时间一般较短，指令执行成功认为设备通讯正常，执行失败，认为设备通讯异常，通讯异常的时候，会立刻发送一个通讯异常事件给云平台，云平台即判断指令设备和网关的连接处于通讯异常状态。

具体的，定时任务指令的指令内容、设备通信指令及实时查询控制指令的指令内容均满足问答式通信规约，每次问答交互使用的指令之间是彼此独立的。本实施例中，可配置新型网关使用rs-485/modbus、厂商自定义协议等单次采集响应的传输交互通信协议，其中，所述厂商自定义协议是指指令设备生产厂商采用rs-485通讯口，自己定义了指令设备的“问答式”通信规约协议，每次“问答”交互使用的指令之间是彼此独立的。

本发明的可配置网关的采集传输监控系统中，通过不同的执行配置执行指令，实现了网关配置接收不同指令设备的目的；通过不同的定时任务指令，达到了网关执行多个指令设备的多条指令功能的目的；其中，云平台通过将预设好的配置内容，通过网络下发给可配置的网关，网关根据指令内容以及已经预设好的指令逻辑，执行相关操作，包括参数配置指令、任务清除指令、定时任务指令、实时查询控制指令、设备通信指令等，其中，定时任务指令内包含需要定时执行的任务内容，云平台只需下发一次，网关收到后即进行保存，从而依据具体指令内容及要求定时执行即可，而实时查询控制指令则是一种即时性指令，云平台在需要网关执行时实时下发，网关收到后不需保存即实时执行，并对收到的反馈进行实时上报。

同时，本方案中的网关为可配置的新型网关，可实现通过内部的参数配置，定时发送采集和控制指令给指令设备，并根据上报周期，将获得的数据定时报给云平台，则通过上述两个方面的采集传输操作，即可实现可配置新型网关对指令设备信息的定时采集和传输。

具体的，本申请的方案中，通过参数配置指令实现了增加网关对不同的指令设备的兼容性，可以随时更换采集符合要求和设备信息，缩短研发成本和生成安装成本，通过定时任务指令实现了增加网关和云平台之间的交互性，可以根据需求，定时获取或者实时对设备进行采集监控，通过设备通信指令，实现及时发现设备的通讯状态，快速做出反应，便于设备的通讯维护，减少设备的运行维护成本，且云平台和可配置网关的交互是指令包的形式传输，所以可以采用市面上比较通用的相关模组和mcu，对硬件要求比较低，从而在硬件上面成本比较低，通用性比较好，同时其指令内容是满足“问答式”通讯规约的指令，所以可以包括modbus通讯规约、厂商自定义“问答式”通讯规约等协议的设备，设备通用性更广。

综上可知，本申请的可配置网关的采集传输监控系统通过云平台向可配置新型网关配置参数，下发指令，新型网关执行相应指令到指令设备，并返回对应的结果给云平台，实现了增加网关采集设备的兼容性，加快了发现指令设备在线状态的及时性，增强了网络传输的时效性。

实施例二

一种基于上述的可配置网关的采集传输监控系统的可配置采集传输监控方法，包括以下步骤：

云平台判断接入的网关是否需要更新配置，并在需要时向其下发参数清除指令及参数配置指令；具体的，一般是首次接入云平台或需要更换采集控制的指令设备时，云平台判断接入的网关需要更新配置。

网关在接收到参数清除指令及参数配置指令后清除内部所有配置参数并按照参数配置指令内容重新进行参数配置，并存储配置信息。

网关在接收到定时任务指令后保存指令内容并按照定时任务指令内容，定时将任务中的指令发送到指令设备，控制指令设备或者获取指令设备信息，并定时将执行指令结果返回给云平台；定时任务指令功能使得网关可以实现一个网关配置连接多个设备，也可以定时与云平台进行交互，增强网络交互性。

网关在接收到实时查询控制指令后即及时执行该指令，将指令下发至指令设备并立刻执行，并将设备返回的执行结果立刻返回云平台；通过实时查询控制指令可以实现指令内容的实时处理和返回。

网关在接收到设备通信指令后，在运行中以秒级通信的方式频繁与指令设备进行基础通信，若未在预设时间内获取到指令设备返回信息，即判定指令设备离线，则通过返回设备通信指令反馈的形式实时上报给云平台，从而实现指令设备在线状态的实时处理。

为了增加云平台对接入的网关的安全管控，本申请中，系统在网关接入方面，云平台具备网关接入权限的验证功能，即在网关接入云平台前还包括云平台对网关的验证步骤，具体操作如下：

云平台处于正常运行状态时，网关主动连接云平台，向云平台发送登录指令，云平台对指令内容进行验证；如果验证通过，则允许网关接入，并保持网关和云平台之间的通讯连接；如果验证失败，则断开与网关的连接不允许其接入平台。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。