一种电力线载波通讯终端控制装置、系统及方法_2

文档序号:9814295阅读:来源:国知局
T代理转发的所述控制消息;
[0044]所述根据所述对应关系,将所述控制消息发送给所述PLC终端系统,包括:
[0045]所述roc解除所述控制消息的以太封装;
[0046]所述PDC根据所述映射表中所述主题与所述PFE标识的对应关系,为所述控制消息添加包括所述PFE标识的PLC帧头,将添加了所述PLC帧头的所述控制消息发送给所述PFE。
[0047]可见,根据本发明提供的一种电力线载波通讯PLC终端控制系统、装置及方法,构建了一个简易、智能、灵活的物联网中间件平台,将消息队列遥测传输消息承载在PLC上,能够适应通信条件差或不适合铺设网线的场景。
【附图说明】
[0048]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]图1为现有的终端控制系统架构图;
[0050]图2为本发明实施例提供的一种电力线载波通讯PLC终端控制系统的架构图;
[0051]图3为对图2所示的电力线载波通讯终端控制系统进一步细化的架构图;
[0052]图4a为消息队列遥测传输MQTT发布器通过以太连接发送给MQTT代理的以太封装的控制消息结构示意图;
[0053]图4b为PLC数据集中器通过PLC连接发送给PLC前端的添加了 PLC帧头的控制消息结构;
[0054]图5为本发明实施例提供的一种电力线载波通讯终端控制方法的流程示意图;
[0055]图6为对图5所示的电力线载波通讯终端控制方法的进一步细化的流程示意图。
【具体实施方式】
[0056]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0057]本发明应用于物联网领域,例如应用于智能家居、智能楼宇、智能抄表等,对智能系统中的终端进行控制。本发明实施例构建了一个简易、智能、灵活的物联网中间件平台,将MQTT消息承载在PLC上,能够适应通信条件差或不适合铺设网线的场景。
[0058]请参阅图2,为本发明实施例提供的一种电力线载波通讯终端控制系统的架构图,该系统1000包括=PLC终端系统13、PLC终端控制装置12和MQTT发布器11,PLC终端系统13与PLC终端控制装置12建立PLC连接,PLC终端控制装置12与MQTT发布器11建立以太连接。其中,所述以太连接可以是TCP/IP连接或者UDP/IP连接。
[0059]本发明实施例借助轻量级的开销小的MQTT框架,减少物联网系统的开发复杂度,缩短开发周期,节约带宽。MQTT具有以下优点:支持发布/订阅模型,提供一对多的消息分发;与应用程序解耦,简化应用程序的开发;消息传输对载荷内容不感知;非常小的通信开销;提供三种不同消息传递等级,让消息能按需达到目的地,适应不稳定工作的网络传输需求;总之,MQTT协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议。MQTT需要一个底层网络,以太连接提供了保序可靠的连接,这对于简单、代码空间小、低成本的设备过于复杂。本发明实施例PLC终端控制装置12与MQTT发布器11建立以太连接,适用于不可靠网络的环境中(比如带宽不足的网络环境中)的PLC终端系统的控制。
[0060]应用程序可以控制MQTT发布器11,所述应用程序的载体可以是手持终端上的应用(比如Android手机上的app),也可以是服务器上的管理系统,MQTT发布器11将控制消息发布给PLC终端控制装置12。PLC终端控制装置12可以是接入路由器(英文accessrouter,简称:AR),可以是任意操作系统(英文!operating system,简称:0S)的嵌入式设备等。PLC终端系统13可以是任何需要接入物联网的智能设备。
[0061]应用程序控制PLC终端系统13主要分为两个部分:订阅和发布,由PLC终端控制装置12作为PLC终端系统13和MQTT发布器11的中间的桥梁,处理PLC终端系统13的订阅请求和将MQTT发布器11发布的控制消息转发给PLC终端系统13,实现对PLC终端系统13的控制。具体地,PLC终端控制装置12接收PLC终端系统13通过PLC连接发送的订阅请求,这里,可以将PLC终端系统13看作MQTT体制中的订阅器(subscriber),将PLC终端控制装置12看作MQTT体制中的代理(broker),在具体的实施例中,该PLC终端控制装置12可以是MQTT服务网关。该订阅请求包括PLC终端系统标识以及控制PLC终端系统的主题(topic)。由于PLC终端控制装置12可以接收任一个PLC终端系统的订阅请求,应用程序需要对多个PLC终端系统进行不同的控制,或对一部分PLC终端系统进行一个主题的控制,对另一部分PLC终端系统进行另一个主题的控制,因此,在订阅请求中携带PLC终端系统标识,该标识与PLC终端系统一一对应,该主题表示接收应用程序哪一种控制,当然,该主题可以与一个或多个PLC终端系统的标识对应,表示这一组PLC终端系统订阅的主题相同。PLC终端控制装置12接收到订阅请求后,根据订阅请求在映射表中建立主题与PLC终端系统标识的对应关系,然后根据该对应关系对订阅请求进行响应,即根据主题与PLC终端系统标识的对应关系,将订阅响应消息发送给PLC终端系统13,该订阅响应消息包括主题,PLC终端系统13接收该订阅响应消息。以上完成了 PLC终端系统13向PLC终端控制装置12的订阅,PLC终端系统13通知了 PLC终端控制装置12所要订阅的主题。订阅成功,等待MQTT发布器11发布控制消息。
[0062]PLC终端控制装置12还用于接收MQTT发布器11发布的控制消息,所述控制消息包括控制字和主题,控制字用于控制对主题的操作。
[0063]PLC终端控制装置12还用于根据主题与PLC终端系统标识的对应关系,将控制消息发送给PLC终端系统13。
[0064]MQTT发布器11通过以太连接发送以太封装的控制消息给PLC终端控制装置12,该以太封装的控制消息包括控制字和主题,PLC终端控制装置12解封装该控制消息,根据主题与PLC终端系统标识之间的对应关系,将该解封装的控制消息进行PLC封装,并将进行PLC封装的控制消息发送给PLC终端系统标识对应的PLC终端系统13,PLC终端系统13接收PLC终端控制装置发送的控制消息,进行解封装,根据该控制消息执行相应的操作。值得说明的是,由于可能有多个PLC终端系统订阅了该主题的控制消息,因此,PLC终端控制装置12可根据主题与PLC终端系统标识的一对多的对应关系,将该控制消息分别发送给多个PLC终端系统13。
[0065]本发明实施例借助了 MQTT的订阅/发布机制,将其运用在PLC场景下,底层接入终端部分由于采用了 PLC信道,所以要将MQTT报文承载在PLC之上,使得应用程序可以和底层PLC硬件解耦,构建一个通用的中间件平台,使得PLC控制更加智能、简便、灵活。
[0066]可见,根据本发明实施例提供的一种电力线载波通讯PLC终端控制装置,构建了一个简易、智能、灵活的物联网中间件平台,将消息队列遥测传输消息承载在PLC上,能够适应通信条件差或不适合铺设网线的场景。
[0067]请参阅图3,为对图2所示的电力线载波通讯终端控制系统进一步细化的架构图,在该控制系统1000中,PLC终端系统13包括PLC终端131、与PLC终端131连接的PLC前端(PLC Front-End7PFE) 132,PLC终端控制装置12包括MQTT代理121、与MQTT代理121连接的PLC数据集中器(PLC Data Concentrator,PDC) 122,在这里,PLC终端系统标识为PFE标识,在本实施例中,PLC终端控制装置12可以为MQTT服务网关。在图3中,示例了三个PLC终端,每个PLC终端通过其各自的PFE连接H)C。
[0068]具体地,在本发明实施例中,PLC终端控制装置12分为下面两部分:
[0069]a) MQTT代理(MQTT broker) =MQTT的服务者。上行:接收来自PDC的MQTT报文。下行:接收来自MQTT publisher的MQTT报文,发送给I3DC。
[0070]b)PDC:PLC数据集中器。上行:负责接收PLC通道发来的报文,去掉PLC帧头,提取出payload (MQTT报文),然后发送给MQTT代理。下行:负责接收MQTT代理发送的MQTT报文,加上PLC帧头,让MQTT承载在PLC之上,通过PLC信道发给对端PFE模块。这个TOC是一个硬件扣卡,能够解析PLC信号的扣卡,和网关主控CPU可以通过串口相连,也可以是以太连接。
[0071]PLC终端系统13,这部分是底层接入层部分,这个终端系统分为两部分,一部分是图3中所示“终端”部分,一般可以是第三方公司的开关、电表、摄像头、传感器等设备;另一部分是PFE):PLC前端,也是MQTT体制中的subscriber。上行:PFE负责接收来自串口通道的终端上报数据,然后将数据作为MQTT的payload。再将MQTT报文添加PLC帧头,将MQTT报文发给PLC信道对端的PDC模块。PFE的扣卡可以通过串口连接在终端(开关、摄像头等)上°
[0072]具体地,下面通过对PLC终端控制装置的各个模块的功能介绍来描述如何控制PLC终端:
[0073]第一部分:在PFE与PDC没有任何的信息交互之前,PFE需要先向PDC注册:
[0074]PDC用于接收PFE发送的注册请求,所述注册请求携带PFE标识。
[0075]所述PDC用于根据所述注册请求,在映射表中记录所述PFE标识。
[0076]所述PDC还用于向所述PFE发送注册响应消息。
[0077]PFE会携带自身的标识PfeID,向PDC发起注册请求,PDC收到PFE的注册帧之后,提取PfeID,在映射表中记录PFE标识,再给PFE发送一个回应报文,建链完成,注册过程就完成了。
[0078]第二部分:注册之后,PFE可以向PLC终端控制装置发送订阅请求:
[0079]所述PDC还用于接收所述PFE发送的所述订阅请
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