一种智能网关集成系统的制作方法

1.本发明涉及物联网领域，特别是涉及一种智能网关集成系统。


背景技术：

2.目前，随着安防设置(包括：摄像头、报警系统、门禁系统、可视对讲系统、物联网系统、ai智能分析系统等)的广泛使用，以及大型综合安防集成平台的广泛使用，上层应用平台广泛应用于机场、园区、电力、石油石化等，在使用上需要集成各类不同类型、品牌、型号的设备的数据，通过多数据的碰撞形成细分场景应用。因此，智能网关越来越多的与上层应用平台配合实现对各种不同类型、品牌、型号的前端设备数据的接入，提供数据服务。智能网关可以通过硬件开关量接口(例如：本地开关量、模拟开关量等)、通讯协议(例如：tcp、udp、http、modbustcp、opc等)实现与前端设备建立网络通讯，并且根据前端设备的规约主动查询数据及被动接收推送数据，获取数据后由智能网关将数据统一数据格式通过硬件开关量接口(本地开关量、模拟开关量等)、标准化协议等对外发送数据，实现上层应用平台的数据接收以及数据应用。
3.目前的智能网关主要分为三类：
4.1)纯硬件智能网关：通过硬件开关量接口、网络接口与前端设备进行通讯，实现数据采集与数据交换；但是，此类产品对数据格式要求严格，一般会要求前端设备对外的数据格式要满足智能网关能够识别的数据格式，数据格式一般为行业标准或国家标准(例如：opc、modbustcp、韦根协议等)，具有一定的应用局限性。
5.2)前端设备厂商开发的智能网关：通过软件 硬件一体式形成，硬件开关量接口与第一类似软件接口主要通过私有化通讯协议或sdk的方式实现前端设备非标准化通讯协议的数据集成；但是，此类产品主要适配自主生产的硬件前端设备，对其他同类前端设备的接入支持较弱。
6.3)上层应用平台定制开发的智能网关：根据项目需求通过前端设备厂商提供的接口进行定制开关；此类产品解决了不同品牌、型号、类型前端设备的数据接入，但是定制开发工作量较大，增加了开发成本。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能网关集成系统，基于纯软件技术的智能网关系统，能够实现与物联网安防行业中常用的异构前端设备数据进行数据集成，统一数据格式对外部系统提供数据推送服务；并且异构数据格式抽象为特征码，从而实现数据格式统一管理。
8.本发明提供一种智能网关集成系统，所述智能网关集成系统定义外部系统的特征码，并且将特征码保存到系统本地；智能网关集成系统根据选择启动数据采集应用程序，通过数据采集应用程序与外部系统建立通讯连接，实时获取外部系统的数据报文，并且根据特征码的格式组装数据报文；智能网关集成系统通过不同的数据通道实时订阅格式组装的
数据报文，并且将数据报文转发到上层应用系统(即为第三方平台)或者根据数据报文实现系统更新和外部系统反向控制。
9.于本发明的一实施例中，所述特征码包括设备信息、通讯参数信息、设备节点组织结构、报警能力、控制输出能力以及数据采集能力。
10.于本发明的一实施例中，所述特征码的格式为json格式。
11.于本发明的一实施例中，所述智能网关集成系统通过不同的数据通道对不同的数据报文进行订阅；所述数据通道包括设备信息及能力通道、发现新设备通道、报警事件通道、摄像机列表通道、环境数据采集通道、设备状态更新通道以及设备反控制通道。
12.于本发明的一实施例中，所述智能网关集成系统通过不同的数据通道对不同的数据报文进行订阅时，处理过程如下：
13.1)当从设备信息及能力通道接收到相应的数据报文时，更新智能网关集成系统对外部系统的能力；
14.2)当从发现新设备通道接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转换为唯一设备编码，并且通知上层应用系统；
15.3)当从报警事件通道接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转化为唯一设备编码，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
16.4)当从摄像机列表通道接收到相应的数据报文时，将摄像机ip、通道号构建为唯一的guid，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
17.5)当从环境数据采集通道接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转化为唯一设备编码，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
18.6)当设备状态更新通道接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转化为唯一设备编码，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
19.7)当设备反控通道接收到相应的数据报文时，将上层应用系统发送的唯一设备编号反向序列化为唯一描述设备的特征码，根据特征码识别对应的数据采集应用程序，组建json格式的反控制命令报文，并且发送反控制命令报文到数据采集应用程序，实现外部系统设备的反向控制。
20.如上所述，本发明的一种智能网关集成系统，具有以下有益效果：
21.1、本发明基于纯软件技术解决安防行业各类设备(包括视频系统、报警系统、门禁系统、围界系统、数据采集系统、通用智能分析系统、人脸识别系统、车辆识别系统等)在不修改或升级外部系统前提下实现异构数据集成，并且能够以统一的数据格式对第三方平台(上层应用系统)提供数据服务；目前在安防行业同类产品都是软件 硬件一体化结构，对外部系统提供的数据有格式要求，非标准化(指数据格式不满足国标、行业标准的情况)数据都需要对产品进行定制开发实现，本发明完全采用纯软件架构，部署灵活方便、节省了硬件成本、降低了研发开发成本。
22.2、本发明将安防行业外部系统设备异构数据进行统一标准化为特征码，便于在系统内部实现外部设备的接入和数据集成，并且通过标准化格式的数据对外提供数据服务，降低第三方平台(上层应用系统)的开发成本；外部系统的异构数据主要体现在设备品牌、所属系统、设备型号、设备结构、设备唯一描述、设备报警能力、设备状态能力、设备数据采集能力等，因此充分考虑到上述设备因素，通过定义特征码，特征码为json格式的数据结构
数组，每一个object由固定值“k1”到“k10”来表达接入设备的信息，例如：报警系统分为两级结构，分别为报警主机和报警防区，本系统以“k1”表示报警主机的ip地址，“k2”表示报警防区编号实现将异构数据标准化，经过大量项目实施经验，“k1”到“k10”最多10个特征码完全满足安防行业各类设备的接入要求。
附图说明
23.图1显示为本发明实施例中公开的智能网关集成系统的工作原理图。
24.图2显示为本发明实施例中公开的异构数据格式抽象为特征码的示意图。
25.图3显示为本发明实施例中公开的启动数据采用应用程序的工作流程图。
26.图4显示为本发明实施例中公开的启动智能网关集成系统的工作流程图。
27.图5显示为本发明实施例中公开的智能网关集成系统订阅不同数据通道的工作流程图。
具体实施方式
28.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
30.请参阅图1，本发明提供一种智能网关集成系统，所述智能网关集成系统主要基于x86架构，可装载在服务器或者普通pc机中，单机访问或者网络访问；与此同时，所述智能网关集成系统还可以基于b/s架构，可兼容ie软件、谷歌软件、360软件等通用浏览器访问；所述智能网关集成系统的实现方法如下，请参阅图3；
31.1.智能网关集成系统定义外部系统：
32.请参阅图4，启动智能网关集成系统，通过用户选择相应的数据采集应用程序后执行安装；智能网关集成系统为安装的数据采集应用程序分配唯一id，将数据采集应用程序解压缩到设定的目录并命令，数据采集应用程序安装成功；
33.当数据采集应用程序安装成功，通过智能网关集成系统定义外部系统的特征码，并且将特征码以json格式的数据结构保存到系统本地；
34.其中，所述特征码包括设备信息(device)、通讯参数信息(communication)、设备节点组织结构(node)、报警能力(alarm)、控制输出能力(command)、数据采集能力(das)，请参阅图2。
35.2.智能网关集成系统选择启动数据采集应用程序：
36.智能网关集成系统启动与外部系统相匹配的数据采集应用程序；
37.3.数据采集应用程序进行数据采集和解析：
38.数据采集应用程序与外部系统进行网络连接，根据适配外部系统的通讯协议与外部系统完成数据通讯，实时获取外部系统的数据报文；数据采集应用程序解析数据报文，提取定义该外部系统有关的设备信息，并且根据json格式重新组装数据报文(主要包括：根据特征码统一外部系统的设备基础信息的数据格式封装；根据定义的外部设备上报的报警事件、设备状态、故障事件进行配对，完成数据格式封装)；
39.根据数据类型的不同，智能网关集成系统通过不同的数据通道对不同的数据报文进行订阅；所述数据通道包括设备信息及能力通道(pg_ability通道)、发现新设备通道(pg_find通道)、报警事件通道(pg_event通道)、摄像机列表通道(pg_video通道)、环境数据采集通道(pg_das通道)、设备状态更新通道(pg_status通道)以及设备反控制通道(pg_command通道)，并且将封装后的数据发送到对应的数据通道实现将异构数据的外部系统统一格式后的数据上传。
40.4.智能网关集成系统转发数据到上层应用系统(第三方平台)：
41.智能网关集成系统通过不同的数据通道对不同的数据报文进行订阅时，请参阅图5，处理过程如下：
42.1)当从设备信息及能力通道(pg_ability通道)接收到相应的数据报文时，更新智能网关集成系统对外部系统的能力；
43.2)当从发现新设备通道(pg_find通道)接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转换为唯一设备编码(md5)，并且通知上层应用系统；
44.3)当从报警事件通道(pg_event通道)接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转化为唯一设备编码，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
45.4)当从摄像机列表通道(pg_video通道)接收到相应的数据报文时，将摄像机ip、通道号构建为唯一的guid，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
46.5)当从环境数据采集通道(pg_das通道)接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转化为唯一设备编码，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
47.6)当设备状态更新通道(pg_status通道)接收到相应的数据报文时，将唯一描述设备的特征码转化为唯一设备编码(md5)，组建json格式的报警事件报文，并且通知上层应用系统；
48.7)当设备反控通道(pg_command通道)接收到相应的数据报文时，将上层应用系统发送的唯一设备编号(md5)反向序列化为唯一描述设备的特征码，根据特征码识别对应的数据采集应用程序，组建json格式的反控制命令报文，并且发送反控制命令报文到数据采集应用程序，实现外部系统设备的反向控制(包括远程开门、i/o输出等)。
49.本发明通过将异构数据格式抽象为特征码，从而实现数据格式统一管理，特征码具体如下：
50.设备信息(device)：通过json格式数据定义外部系统的设备品牌、型号、版本、所属系统(包括：报警系统、门禁系统、围界系统、视频监控系统、网络对讲系统、通用智能分析系统、人脸识别系统、车辆识别系统等10余种子系统)、接入说明、对应的数据采集应用程序；
51.通讯参数信息(communication)：通过json格式数据定义与外部系统通讯的必须参数(包括：协议类型、连接方式、连接参数、是否支持一对多连接等)；
52.设备节点组织结构(node)：通过json格式数据定义外部系统的设备结构，包括：节点类型(报警主机、报警分区、报警防区、门禁控制器、门磁、门锁、读卡器、前端摄像机、前端智能分析摄像机、对讲主机、对讲分机等40余种类型)、节点所属系统、节点上下级关系、节点特征码(由最多10组object组成，每组object用于描述能够唯一定义外部系统设备的信息项)；
53.报警能力(alarm)：通过json格式数据描述各设备节点(node)能够触发的报警事件，包括报警事件id、报警事件名称；
54.控制输出能力(command)：通过json数据描述各设备节点(node)支持的反控命令，包括命令id、命令名称、反控参数；
55.数据采集能力(das)：通过json数据描述各设备节点(node)支持的数据采集项，包括数据采集项id、采集项名称、数据单位；
56.本发明通过举例详细说明对于异构数据的外部系统集成到智能网关的流程为：
57.1、品牌a的报警主机，报警主机具有私有格式的通讯协议，通过udp方式实现数据推送，首先在智能网关中定义该报警主机的特征码：
58.1.1、配置设备信息(device)：品牌a，对应型号、报警系统、数据采集应用程序a；
59.1.2、配置通讯参数信息(communication)：由于是udp方式，配置监听端口6666；
60.1.3、配置设备节点组织结构(node)：node节点包括报警主机和报警防区，特征码分别定义为：报警主机的特征码使用一组object，描述ip地址；报警防区的特征码使用两组object，描述ip地址和防区编号；
61.1.4、配置报警能力(alarm)：报警id为1，报警名称为防区报警；
62.请参阅图3，设备配置完成后，启动数据采集应用程序，与品牌a的报警主机完成数据通讯，接收主机发送的报警事件，根据接收数据的源ip地址组建为特征码object，并构建“发现设备”报文将数据发送发现新设备通道(pg_find通道)；根据接收的数据报文解析防区编号，并且组建为特征码object，构建“报警事件”报文将数据发送到报警事件通道(pg_event通道)实现报警数据上传。
63.2、品牌b的门禁，门禁具有私有格式的通讯协议，通过tcp方式实现数据交互，首先在智能网关中定义该门禁的特征码：
64.2.1、配置device(设备信息)：品牌b，对应型号、门禁系统、数据采集应用程序b；
65.2.2、配置通讯参数信息(communication)：由于是tcp方式，配置门禁的ip地址和端口号；
66.2.3、配置设备节点组织结构(node)：node节点包括门禁控制器和门禁，特征码分别定义为：门禁控制器的特征码使用两组组object，描述ip地址和门禁控制器编号；门禁的特征码使用三组object，描述ip地址、门禁控制器编号、门号；
67.2.4、配置报警能力(alarm)：报警id为1000，报警名称为有效卡刷卡；
68.请参阅图3，设备定义完成后，启动数据采集应用程序，与品牌b的门禁完成数据通讯，接收门禁发送的刷卡事件，根据接收数据的源ip地址和从门禁数据报文中解析到的门禁控制器编号组建为特征码object，并构建“发现设备”报文将数据发送到发现新设备通道(pg_find通道)；根据接收的数据报文解析门号，并组建为特征码object，构建“刷卡事件”报文将数据发送到报警事件通道(pg_event通道)实现门禁数据上传。
69.综上所述，本发明基于纯软件技术的智能网关系统，能够实现与物联网安防行业中常用的异构前端设备数据进行数据集成，统一数据格式对外部系统提供数据推送服务；并且异构数据格式抽象为特征码，从而实现数据格式统一管理。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
70.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。