一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统的制作方法

1.本发明涉及物联网设备通讯技术领域，具体为一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统。


背景技术：

2.现有的物联网设备通讯技术大多是针对某一些固定的通讯协议做接入适配，并不是兼容更多不同结构类型的通讯报文协议。
3.例如，在隧道在线监测的场景下，各设备厂家拥有不同的接口方式及报文格式，例如有rs485接口的modbusrtu协议，有rs485接口的自定义协议，有tcp接口的标准协议，还有tcp接口的自定义协议，udp接口的自定义协议等等，在做系统集成的工作中，每接一种新的设备就要开发一种新的对接协议。
4.在某些标准还不统一的场景下的系统集成开发工作繁琐。
5.同时，由于现有的技术是针对各个接口协议做编码开发实现设备接入，当有新的设备协议需要接入时，则需要编码开发，设备通用性、兼容性差，项目实施效率低下。接口开发对接的过程中需要有软件开发工程师参与，实施成本高。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，通过采用抽象模型，配置即可实现不同接口协议的接入，实现由实施人员通过简单的培训即可完成接入工作，无需编码开发，兼容常用接口及自定义协议报文，从而达到兼容性高、实施效率高以及成本低的优点。解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，应用于目标设备中，包括：
8.至少一通讯服务系统，其中，
9.每个所述通讯服务系统包括依次串接的连接器模块、接收器模块、缓存器模块、基准数据解码编码执行模块、处理器模块；以及
10.设置每个所述通讯服务系统以不同协议接入，实现数据交换的通讯配置模块；其中，通讯配置模块的具体配置方式包括如下步骤：
11.s1、对在通讯服务中的协议结构进行抽象定义，得到协议结构对象，以将通讯服务中各组件组成系统关系；
12.s2、根据通讯服务系统的配置信息初始化对应的接口，创建得到通讯服务中各组件相对应的通讯服务接口，以对通讯服务中各组件进行结构解包、校验、粘包断包处理；
13.s3、建立数据模型，对通讯服务接口中的处理数据进行适配，得到协议结构对象与模型的关系；
14.s4、输出处理数据结果。
15.作为本发明的第二方面，提出了一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换设
备，包括相互耦合的处理器及存储器，所述存储器内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述数据交换设备执行所述的数据交换系统。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：
17.1、兼容性高：现有技术仅针对固定协议可适配接入，新增设备协议则不支持；而本发明通过配置设备协议的定义规则，在系统中配置通讯接口服务及对应的数据封包拆包规则，即可轻松实现兼容接入。
18.2、实施难度低：现有技术接入新协议需要开发人员进行程序编码，修改接入程序才可实现设备接入；而本发明只需要操作人会使用配置功能，即可在项目现场实现设备协议配置和接入调试工作；降低了项目实施过程中的难度。
19.3、实施效率高：现有技术接入新协议需要经过程序开发、测试、发布、部署安装后才可以使用，项目实施效率低；而本发明在项目现场即可完成设备接入配置现场连接测试等工作，大大提交实施效率。
20.4、灵活性高：现有技术的协议接入数据流向是固定的，例如只做南北向通讯；若需要不同接口间进行数据互通则需要针对性地开发；而本发明可通过通讯配置数据管道，实现不同接口间的数据通讯，例如rs485接口的数据可转接到tcp接口，且可以转接到多个端口上。
附图说明
21.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
22.图1为本发明一实施例中所提出单个接口协议服务的结构示意图；
23.图2为本发明一实施例中所提出多个接口协议服务连接的结构示意图；
24.图3为本发明一实施例中所提出接口协议配置结构示意图；
25.图4为本发明一实施例中所提出数据帧结构示意图；
26.图5为本发明一实施例中所提出数据帧经抽象定义后的结构示意图；
27.图6为本发明一实施例中所提出数据帧经抽象定义后，形成的多种接口及协议的交换组合关系的结构示意图。
具体实施方式
28.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
29.以下结合附图对本发明做进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
30.作为对本发明技术构思以及实现原理的理解，本发明提出的通信服务对象，其中包含连接器、接收器、发送器、缓存器、编码器、解码器、配置读取器、处理器、定时器、订阅器、发送器、通讯配置组件；协议结构对象，由协议结构、数据帧、数据块、数据子块等组成，其中数据子块可多层划分；数据模型对象，由数据模型、测点、子测点等组成，其中子测点可多层划分；数据管道对象，数据管道有订阅方和发布方，用于连接两个通讯服务实现数据互
通。而由于，现有的技术是针对各个接口协议做编码开发实现设备接入，当有新的设备协议需要接入时则需要编码开发，设备通用性、兼容性差，项目实施效率低下。接口开发对接的过程中需要有软件开发工程师参与，实施成本高，为此，本发明采用抽象模型，通过配置实现不同接口协议的接入，形成整体系统组合关系，并将协议结构对象和数据模型对象作为通信服务对象的配置参数数据，数据管道对象作为通信服务对象的连接桥梁，提出构建整体组成灵活可配的数据交换系统。
31.为此，如图1-6所示，作为本发明的一实施例，提出的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统包括：
32.至少一通讯服务系统，其中，每个通讯服务系统包括依次串接的连接器模块、发送器模块、接收器模块、缓存器模块、基准数据解码编码执行模块、处理器模块；以及设置每个通讯服务系统以不同协议接入，实现数据交换的通讯配置模块；其中，可以理解的是，通讯配置模块(接口协议配置)由三部分组成：协议结构、通讯接口、数据模型。通过对大多常见协议的结构进行梳理，可以抽象总结为协议结构由一段段有含意，有长度，有单位的一组数据报文。为此，在本发明的一具体实施例中，通讯配置模块的具体配置方式包括如下步骤：
33.s1、对在通讯服务中的协议结构进行抽象定义，得到协议结构对象，以将通讯服务中各组件组成系统关系；
34.基于上述技术构思，需要说明的是，步骤s1中，协议结构包括数据帧、数据块以及子数据块；数据帧经抽象定义为一类完整的报文，例如：登录包、心跳包、数据包、告警包；数据块经抽象定义为结构中一段的有含意的数据，例如：可以是包头、包尾、长度、校验、数据区或某个具体的业务值；子数据块经抽象定义为结构中数据块中一段有含意的子分区，例如：告警数据块中某一具体的业务告警，[告警数据块[风机状态][水泵状态][门禁状态][红外状态]]；其中，可以理解的是，数据块和数据子块均有长度属性和单位属性，数据块和数据子块的长度属性为固定值或依赖于同级配置中定义为数据长度的数据块，定义通过id查找，例如：数据区的长度是可变的，则找查id为指定值(如“length”)的同级数据块定义，并根据此数据块中的值来决定解析数据的长度，其数据单位分为：byte、bit。
[0035]
s2、根据通讯服务系统的配置信息初始化对应的接口，创建得到通讯服务中各组件相对应的通讯服务接口(如打开tcp、udp或rs485)，以对通讯服务中各组件进行结构解包、校验、粘包断包处理；
[0036]
基于上述技术构思，需要说明的是，本发明在具体实施时，采用server监听服务或client方式的定时轮询方式配置通讯服务系统的信息初始化对应接口，其中，当接口配置完成后，通讯服务接口接收到数据报文时，根据协议中定义的校验方式对数据报文进行校验，校验通过后由解码器对数据进行协议解析处理，此时，若数据读取过程中不足一帧时则为断包，需要将现有数据缓存后，等待下一组数据完整后再做解析；若数据读取过程中一帧数据读完后还有剩余数据，则认为是粘包，需要在完整帧处理完后，后续数据继续尝试解析。
[0037]
作为本发明的一实施例，上述技术构思中数据解析的过程为：
[0038]
根据配置设备对应的协议数据帧，在查询返回的数据报文解析过程中，依次解析每个数据块，其中，当解析到变长数据块时，根据已配置的长度数据块的id查找前者对应id数据块的值，得到当前数据块的数据长度，从而实现变长配置；另外，根据已配置的数据区
中子数据块，根据其长度与单位读取对应的业务数据，例如:2byte温度数据，2byte湿度数据，1bit门禁告警数据。
[0039]
需要说明的是，上述技术构思中部分数据需要进行计算换算的，具体实施时，可在配置中设计了一项计算公式的配置，通过js脚本作为动态执行的内容；当有需要动态计算时，将当前值作为参数来执行计算脚本并返回计算结果；解析后的数据均符合数据模型的通用格式。
[0040]
s3、建立数据模型，对通讯服务接口中的处理数据进行适配，得到协议结构对象与模型的关系；
[0041]
基于上述技术构思，需要说明的是，建立数据模型的具体方式包括：将数据抽象为数据模型、测点以及子测点，其中，自定义数据模型为单张数据表，则测点和子测点为数据表中的列、套用数据模型的数据则是表中的行。此时，当数据模型建立好后，通讯服务系统进行数据解析时，协议配置中的业务数据会有一个segcode属性，此属性中的值用来与数据模型中测点对应起来，解析数据时，则根据segcode对应组织成符合数据模型的数据。
[0042]
可以理解的是，数据模型作为所有通讯协议在交换系统内部的通用语言，可通过数据管道实现数据交换，而数据发送时，由定时任务或北向服务下发的指令遵循数据模型的格式，由编码器对数据模型根据协议配置进行封装报文格式并发送。
[0043]
基于此，就是配置设计数据管道，可以理解的是，数据管道组件用于两个服务间的数据交换，数据管道有唯一的id标识，数据管道有数据订阅和数据发布的接口，数据双向通讯时通讯服务即发布者也是订阅者，两个服务通过数据管道通讯的过程如下：发布者发送数据到指定id的数据管道上的缓冲区内，并通知订阅者列表中的订阅者。订阅者在收到事件后去读取数据管道上的缓冲区数据。如此通过配置同一id的数据管道可以将两个服务连接起来。
[0044]
s4、输出处理数据结果。
[0045]
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：包括：至少一通讯服务系统，其中，每个所述通讯服务系统包括依次串接的连接器模块、接收器模块、缓存器模块、基准数据解码编码执行模块、处理器模块；以及配置每个所述通讯服务系统以不同协议接入，实现数据交换的通讯配置模块；其中，通讯配置模块的具体配置方式包括如下步骤：s1、对在通讯服务中的协议结构进行抽象定义，得到协议结构对象，以将通讯服务中各组件组成系统关系；s2、根据通讯服务系统的配置信息初始化对应的接口，创建得到通讯服务中各组件相对应的通讯服务接口，以对通讯服务中各组件进行结构解包、校验、粘包断包处理；s3、建立数据模型，对通讯服务接口中的处理数据进行适配，得到协议结构对象与模型的关系；s4、输出处理数据结果。2.根据权利要求1所述的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：步骤s1中，协议结构包括数据帧、数据块以及子数据块；所述数据帧经抽象定义为一类完整的报文；所述数据块经抽象定义为结构中一段的有含意的数据；所述子数据块经抽象定义为结构中数据块中一段有含意的子分区；其中，所述数据块和数据子块均有长度属性和单位属性，所述数据块和数据子块的长度属性为固定值或依赖于同级配置中定义为数据长度的数据块，数据单位分为：byte、bit。3.根据权利要求1所述的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：步骤s2中，采用server监听服务或client方式的定时轮询方式配置通讯服务系统的信息初始化对应接口，其中，当接口配置完成后，通讯服务接口接收到数据报文时，根据协议中定义的校验方式对数据报文进行校验，校验通过后由解码器对数据进行协议解析处理，此时，若数据读取过程中不足一帧时则为断包，需要将现有数据缓存后，等待下一组数据完整后再做解析；若数据读取过程中一帧数据读完后还有剩余数据，则认为是粘包，需要在完整帧处理完后，后续数据继续尝试解析。4.根据权利要求3所述的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：数据解析的过程为：根据配置设备对应的协议数据帧，在查询返回的数据报文解析过程中，依次解析每个数据块，其中，当解析到变长数据块时，根据已配置的长度数据块的id查找前者对应id数据块的值，得到当前数据块的数据长度，从而实现变长配置；根据已配置的数据区中子数据块，根据其长度与单位读取对应的业务数据。5.根据权利要求1所述的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：步骤s3中，建立数据模型的具体方式包括：将数据抽象为数据模型、测点以及子测点，其中，自定义数据模型为单张数据表，则测点和子测点为数据表中的列、套用数据模型的数据则是表中的行。
6.根据权利要求4或5所述的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：当数据模型建立好后，通讯服务系统进行数据解析时，此时，协议配置中的业务数据会有一个segcode属性，此属性中的值与数据模型中测点对应，解析数据时，则根据segcode对应组织成符合数据模型的数据，以对所有数据进行适配。7.根据权利要求5所述的一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，其特征在于：当数据模型建立好后，还需要配置构建数据管道，以使数据模型作为所有通讯协议在交换系统内部的通用语言，实现数据管道内数据交换，其中，所述数据管道有唯一的id标识且所述数据管道包括数据订阅接口和数据发布接口，具体实现数据管道数据交换的方式为：发布者发送数据到指定id的数据管道上的缓冲区内，并通知订阅者列表中的订阅者；订阅者在收到事件后读取数据管道上的缓冲区数据，通过配置同一id的数据管道可以将两个服务连接起来。8.一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换设备，其特征在于：所述数据交换设备包括相互耦合的处理器及存储器，所述存储器内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述数据交换设备执行如权利要求1-7中任一项所述的系统。

技术总结
本发明提供一种可配置通讯接口及通讯协议的数据交换系统，包括至少一通讯服务系统，其中，每个通讯服务系统包括依次串接的连接器模块、接收器模块、缓存器模块、基准数据解码编码执行模块、处理器模块；以及配置每个通讯服务系统以不同协议接入，实现数据交换的通讯配置模块。本申请区别于现有技术，具备兼容性高优点：现有技术仅针对固定协议可适配接入，新增设备协议则不支持；而本发明通过配置设备协议的定义规则，在系统中配置通讯接口服务及对应的数据封包拆包规则，即可轻松实现兼容接入。入。入。


技术研发人员：马都喜 李凤
受保护的技术使用者：江苏湃能电力科技有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/26