專利名稱：一種通用的工業(yè)聯網及遠程管理裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)和通訊領域的一種將設備和儀器接入網絡并實現遠程維護、管理的裝置及方法。具體地說，是在不對設備本身進行任何修改的前提下，將具有串行通訊接口的設備或儀器接入網絡并實現遠程維護、管理功能。
背景技術：
設備的遠程維護、管理是一項基于網絡對設備進行異地故障維護和管理的技術。它可以使設備制造商通過互聯網對異地故障設備進行狀態(tài)檢查和故障維護，使設備使用企業(yè)在異地對設備進行監(jiān)測和控制。當前為設備增加遠程維護、管理功能的實現方法一般有兩種一是將設備通過Modem方式接入Internet，并在計算機上編制該設備的遠程維護軟件，當設備出現故障時，通過遠程維護軟件驅動與設備相連的Modem，使遠程維護軟件可以和設備進行交互；二是在設備內增加網口，并對設備軟件進行修改，增加網絡協議，使設備可以通過網口接入網絡，同時在管理計算機上編制該設備的遠程維護軟件，當設備出現故障時，利用遠程維護軟件與該設備進行交互。
當前的這兩種遠程維護的實現方法存在比較多的缺點。例如(1)必須在PC機上編制管理軟件，且用戶只能在運行管理軟件的PC機上進行遠程控制和管理。管理方式受限。(2)網絡管理的同時，安全性會成為一個非常重要的問題。無論采用哪種方式，如果不在設備內增加安全控制功能的話，都會使設備面對網絡攻擊而束手無策。而為了在設備內增加網絡安全控制功能，則必須對設備內部的軟件進行比較大的修改，這使得遠程維護功能的開發(fā)難度加大，開發(fā)時間加長。(3)無法在保證設備安全的前提下，對老的設備進行遠程管理，只能對設備重新改造。無法保護已有的硬件投資。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現有技術的缺陷，在為已有串行通訊接口的設備增加遠程維護、管理功能時，用一種通用的工業(yè)聯網及遠程管理裝置來替代為每個設備重新度身定制遠程維護系統軟、硬件。本裝置提供多個串口和一個網口，串口可以與用戶設備相連，網口可以接入網絡。當一個設備想要增加遠程維護、管理功能時，只需通過串口將該設備與本裝置相連，并將本裝置的網口接入網絡，再根據該設備的實際情況在本裝置上進行一些簡單的配置即可，不需要對設備本身的軟、硬件進行任何改動。用戶可以在連接在網絡上的任一臺PC機上通過標準瀏覽器(如IE)對設備進行遠程管理、控制，不需要在PC機上開發(fā)專用軟件。這種方法可以大大降低遠程維護、管理的實現難度，提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本。
本發(fā)明所述的裝置由下述兩個部分組成硬件系統和軟件系統。
其中，本裝置的硬件系統(100)功能如下本裝置利用插卡方式提供1到多個串口，通過這些串口與被連接的設備進行信息交互。本裝置通過10/100M網口接入網絡。
本裝置的軟件系統(200)功能如下軟件系統根據用戶設備指定的串口通訊協議從用戶設備獲取相關信息，將之進行網絡協議封裝，傳送到網絡遠端的控制臺；同時從網絡上接收遠端的控制臺發(fā)來的操作命令，拆除網絡協議封裝，再根據用戶設備指定的串口通訊協議，將之翻譯成用戶設備可以理解的控制命令傳送到用戶設備上。
本發(fā)明的有益效果是，當一個具有串行通訊接口的設備想要增加遠程維護、管理功能時，可以根本不進行內部改造，只需通過串口將該設備與本裝置相連，再根據該設備的實際情況對本裝置進行一些比較簡單的配置即可。這種方法可以大大降低遠程維護的實現難度，提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本。


下面結合附圖和實例對本發(fā)明做進一步說明。
圖1是本發(fā)明的軟件總體結構圖網絡接口模塊(101)主要是實現網口芯片的驅動，控制網口芯片的數據收發(fā)工作。
串口接口模塊(102)主要是實現串口芯片的驅動，并根據設備串口通訊協議定義表實現與用戶設備的串口之間的通訊功能。它接收來自設備信息存取模塊(108)的命令，將之轉換為用戶設備支持的格式，發(fā)送給用戶設備。同時，也負責接收從用戶設備發(fā)送來的消息，并將之傳送給設備信息存取模塊(108)。
網絡協議模塊(103)主要是實現TCP/IP網絡協議，使本裝置可以接入網絡，并通過網絡與遠端的管理者交互。
WEB接口模塊(104)主要是實現WEB SERVER功能。將系統中的動態(tài)數據和組成用戶界面的HTML頁面有機聯系起來，向遠端的管理者提供一個設備遠程維護接口。通過這個接口，用戶可以在網絡遠端通過使用直觀友好的WEB BROWSER瀏覽方式來對用戶設備和本裝置進行操作、維護和管理。進行WEB瀏覽可以使用目前的標準瀏覽器，如IE，NETSCAPE等。該模塊負責接收、并解釋用戶的命令，針對用戶命令的操作對象，將操作發(fā)送到調度模塊去執(zhí)行，并返回協議執(zhí)行的結果，送交用戶終端顯示。此外，該模塊還負責對遠端用戶的身份進行核實，拒絕非法訪問，保證用戶設備的安全。
調度模塊(105)主要實現一個數據訪問模型。通過它，可以訪問和設置設備中其他模塊中的數據。當調度模塊收到WEB接口模塊(104)的讀寫請求后，搜索數據庫，以確定該操作的對象。若是對本裝置的操作，則發(fā)送給配置模塊(107)進行處理；若是對用戶設備的操作，則發(fā)送給用戶代理模塊(106)進行處理。
用戶代理模塊(106)主要是充當訪問用戶設備的代理。當本模塊收到調度模塊(105)轉交來的訪問請求后，將該請求進行預處理，然后交給設備信息存取模塊(108)來處理，并將返回的結果轉換為可顯示的字符串形式返回給調度模塊(105)。
配置模塊(107)主要負責處理與本裝置相關的一些配置命令，如設備信息采集表配置、設備類型定義、程序在線更新等等。當本裝置應用到不同類型設備上時，只許修改這些配置表即可實現對新型用戶設備的遠程維護管理。
設備信息存取模塊(108)主要提供對用戶設備的各種性能數據的采集和設置功能。該模塊可以根據設備信息采集表自動生成采集用戶設備的指定數據的命令，并通過串口接口模塊(102)發(fā)送到用戶設備上；也可以根據用戶代理模塊(106)的請求，生成對某一用戶設備信息的采集或控制命令，并通過串口接口模塊(102)發(fā)送到用戶設備上。
圖2是本發(fā)明的硬件(高端微處理器)原理圖網口(201)網口芯片，提供10/100M以太網接入功能。
電源板(202)電源模塊，為設備提供供電。
CPU(203)微計算機處理單元。
擴展串口(204)串口處理芯片，提供串口接入能力。
FLASH(205)非易失存貯器，提供系統掉電時信息的存貯能力。
內存(206)內存單元。
圖3是本發(fā)明的組網示意圖網絡(301)可以是互聯網，也可以是局域網。
控制臺(302)遠端控制計算機。
本裝置(303)本裝置通過網口與網絡相連，通過串口與用戶設備相連，并可以同時連接多臺不同類型的用戶設備。
用戶設備(304)具備串行通訊接口的設備或儀器。
圖4是控制臺對用戶設備進行信息采集和控制操作的軟件流程5是控制臺對本裝置進行配置的軟件流程6設備信息采集表的結構具體實施方式
實施例1利用本發(fā)明所述的裝置，對一個有串行通訊接口的用戶設備增加遠程維護功能時，操作步驟如下1用串口線連接用戶設備的輸出串口和本裝置的一個串口。
2將本裝置的網口接入網絡。
3在與網絡相連的任一臺PC機上運行標準瀏覽器(如IE)，輸入本裝置的IP地址，登錄到本裝置的管理頁面。
4在該管理頁面上根據接入的用戶設備的實際情況修改缺省的用戶設備定義表，該表定義了用戶設備所采用的串口通訊協議。
5在管理頁面上根據接入的用戶設備的實際情況修改缺省的用戶設備信息采集表，該表定義了要從用戶設備中采集哪些數據，采集方式如何(定時采集或接收到命令后再采集)，采集命令格式等。若為定時采集，則需設置采集時間間隔。
6在管理頁面上啟動服務開始按鈕，則本裝置開始工作。此后，在管理頁面上可以讀取、設置用戶設備內的各種數據。
實施例2利用本發(fā)明所述的裝置，用一個本裝置對多個相同類型的有串行通訊接口的用戶設備增加遠程維護功能時，操作步驟如下1用串口線將每個用戶設備的輸出串口和本裝置的一個串口相連。
2將本裝置的網口接入網絡。
3在與網絡相連的任一臺PC機上運行標準瀏覽器(如IE)，輸入本裝置的IP地址，登錄到本裝置的管理頁面。
4在該管理頁面上修改缺省的用戶設備定義表，該表定義了用戶設備所采用的串口通訊協議。
5在管理頁面上根據接入的用戶設備的實際情況修改缺省的用戶設備信息采集表，該表定義了要從用戶設備中采集哪些數據，采集方式如何(定時采集或接收到命令后再采集)，采集命令格式等。若為定時采集，則需設置采集時間間隔。
6在管理頁面上啟動服務開始按鈕，則本裝置開始工作。此后，在管理頁面上可以讀取、設置各用戶設備內的各種數據。
實施例3利用本發(fā)明所述的裝置，用一個本裝置對多個不同類型的有串行通訊接口的用戶設備增加遠程維護功能時，操作步驟如下1用串口線將每個用戶設備的輸出串口和本裝置的一個串口相連。
2將本裝置的網口接入網絡。
3在與網絡相連的任一臺PC機上運行標準瀏覽器(如IE)，輸入本裝置的IP地址，登錄到本裝置的管理頁面。
4在該管理頁面上根據所接入的用戶設備的實際情況，逐個修改每個串口所對應的用戶設備定義表，該表定義了該用戶設備所采用的串口通訊協議。
5在管理頁面上根據用戶設備的實際情況逐個修改每個用戶設備的用戶設備信息采集表，該表定義了要從該用戶設備中采集哪些數據，采集方式如何(定時采集或接收到命令后再采集)，采集命令格式等。若為定時采集，則需設置采集時間間隔。
6在管理頁面上啟動服務開始按鈕，則本裝置開始工作。此后，在管理頁面上可以讀取、設置各用戶設備內的各種數據。
實施例4利用本發(fā)明所述的裝置，通過做為控制臺的PC機的標準瀏覽器對用戶設備進行信息采集和控制操作的處理流程如圖4所示1用戶在設備管理頁面上，選擇對某個用戶設備的某種類型操作(數據采集操作或控制操作)，按確認按鈕。此時瀏覽器會生成一條HTTP信息，目標IP地址為本裝置。
2網絡接口模塊(101)從網絡上把該HTTP信息組成的數據幀接收下來，并將之轉交給網絡協議模塊(103)。
3網絡協議模塊(103)對收到的數據幀進行相關協議處理后，將該HTTP信息從數據幀中取出，轉交給WEB接口模塊(104)。
4WEB接口模塊(104)首先對該操作的發(fā)出者進行身份鑒定，確認操作合法后，對收到的數據幀進行命令解析，將之翻譯成調度模塊可識別的命令格式，轉交到調度模塊(105)。
5調度模塊(105)檢索數據庫，對收到的命令類型進行判斷，確認是對用戶設備的操作命令后，將之轉交給用戶代理模塊(106)。
6用戶代理模塊(106)對該操作命令進行預處理，判斷是發(fā)給哪個用戶設備的命令，將之轉交給設備信息存取模塊(108)。
7設備信息存取模塊(108)將操作命令翻譯成用戶設備可以識別的命令格式后，將之轉交給串口接口模塊(102)。
8串口接口模塊(102)根據指定用戶設備的設備定義表，選擇合適的串口通訊協議，將該操作命令發(fā)送到用戶設備上。
9用戶設備將執(zhí)行結果通過串口發(fā)送回來，串口接口模塊(102)接收該返回結果。
10串口接口模塊(102)將收到的操作結果發(fā)送到設備信息存取模塊(108)。
11設備信息存取模塊(108)把用戶設備的操作結果翻譯成上層模塊可以識別的格式，然后轉發(fā)給用戶代理模塊(106)。
12用戶代理模塊(106)將返回的結果轉換為可顯示的字符串形式，并將之轉發(fā)給調度模塊(105)。
13調度模塊(105)向WEB接口模塊(104)返回字符串形式的處理結果。
14WEB接口模塊(104)把處理結果封裝成HTTP格式返回給網絡協議模塊(103)。
15網絡協議模塊(103)將返回結果進行相關協議處理后，發(fā)送到網絡接口模塊(101)。
16網絡接口模塊(101)將封裝好的數據幀從網口發(fā)送到網絡上，發(fā)給控制臺。用戶就可以在IE瀏覽器上看到命令執(zhí)行的返回結果了。
實施例5利用本發(fā)明所述的裝置，通過控制臺的管理頁面對本裝置進行操作的處理流程如圖5所示1用戶在管理頁面上，對本裝置進行配置操作，按確認按鈕。此時瀏覽器會生成一條HTTP信息，目標IP地址為本裝置。
2網絡接口模塊(101)從網絡上把該HTTP信息組成的數據幀接收下來，并將之轉交給網絡協議模塊(103)。
3網絡協議模塊(103)對收到的數據幀進行相關協議處理后，將該HTTP信息從數據幀中取出，轉交給WEB接口模塊(104)。
4WEB接口模塊(104)首先對該操作的發(fā)出者進行身份鑒定，確認操作合法后，對收到的數據幀進行命令解析，將之翻譯成調度模塊可識別的命令格式，轉交到調度模塊(105)。
5調度模塊(105)檢索數據庫，對收到的命令類型進行判斷，確認是對本裝置的操作命令后，將之轉交給配置模塊(107)。
6配置模塊(107)對該命令進行處理，并將處理結果以可顯示的字符串形式返回給調度模塊(105)。
7調度模塊(105)向WEB接口模塊(104)返回字符串形式的處理結果。
8WEB接口模塊(104)把處理結果封裝成HTTP格式返回給網絡協議模塊(103)。
9網絡協議模塊(103)將返回結果進行相關協議處理后，發(fā)送到網絡接口模塊(101)。
10網絡接口模塊(101)將封裝好的數據幀從網口發(fā)送到網絡上，發(fā)給控制臺。用戶就可以在IE瀏覽器上看到命令執(zhí)行的返回結果了。
權利要求
1一種在不對設備本身進行修改的情況下，將具有串行輸出接口的設備或儀器接入網絡，并實現遠程維護、管理的裝置。其特征在于該裝置包括軟件系統(100)，硬件系統(200)。
2如權利要求1所述的裝置，其特征在于軟件系統(100)包括網絡接口模塊(101)主要是實現網口芯片的驅動，控制網口芯片的數據收發(fā)工作。串口接口模塊(102)主要是實現串口芯片的驅動，并根據設備信息傳輸格式表實現與用戶設備的串口之間的通訊功能。它接收來自設備信息存取模塊(108)的命令，將之轉換為設備支持的格式，發(fā)送給用戶設備。同時，也負責接收從用戶設備發(fā)送來的消息，并將之傳送給設備信息存取模塊(108)。網絡協議模塊(103)主要是實現TCP/IP網絡協議，使本裝置可以接入網絡，并通過網絡與遠端的管理者交互。WEB接口模塊(104)主要是實現WEB SERVER功能并將系統中的動態(tài)數據和組成用戶界面的HTML頁面有機聯系起來，向遠端的管理者提供一個設備遠程維護接口。通過這個接口，用戶可以在網絡遠端通過使用直觀友好的WEB BROWSER瀏覽方式來對用戶設備和本裝置進行操作、維護和管理。進行WEB瀏覽可以使用目前的標準瀏覽器，如IE，NETSCAPE等。該模塊負責接收、并解釋用戶的命令，然后分析用戶命令，針對用戶命令的操作對象，將操作發(fā)送到調度模塊去執(zhí)行，并返回協議執(zhí)行的結果，送交用戶終端顯示。調度模塊(105)主要實現一個數據訪問模型。通過它，可以訪問和設置設備中其他模塊中的數據。當調度模塊收到WEB接口模塊(104)的讀寫請求后，搜索數據庫，以確定該操作的對象。若是對本裝置的操作，則發(fā)送給處理模塊(107)進行處理；若是對用戶設備的操作，則發(fā)送給用戶代理模塊(106)進行處理。用戶代理模塊(106)主要是充當訪問用戶設備的代理。當本模塊收到調度模塊(105)轉交來的訪問請求后，將該請求進行預處理，然后交給設備信息存取模塊(108)來處理，并將返回的結果轉換為可顯示的字符串形式返回給調試模塊(105)。配置模塊(107)主要負責處理與本裝置相關的一些配置命令，如用戶設備信息采集表配置、用戶設備定義表配置、程序在線更新等等。當本裝置應用到不同類型設備上時，只通過修改這些配置表即可實現對新型用戶設備的遠程維護管理。設備信息存取模塊(108)主要提供用戶設備的各種性能數據的采集和設置功能。該模塊可以根據用戶設備信息采集表自動定時生成采集用戶設備的指定數據的命令，并通過串口接口模塊(102)發(fā)送到串口設備上；也可以根據用戶代理模塊(106)的請求，生成對某一用戶設備信息的采集或控制命令，并通過串口接口模塊(102)發(fā)送到用戶設備上。
3如權利要求1所述的裝置，其特征在于硬件系統(200)包括網口模塊(201)提供10/100M以太網接入功能；電源板模塊(202)為設備提供供電；CPU模塊(203)為設備提供計算能力；擴展串口模塊(204)提供串口接入能力；FLASH模塊(204)提供系統掉電時信息的存貯能力；內存模塊(204)提供內存功能。
4采用如權利要求1所述的裝置，其特征在于在對某一個有串行通訊接口的用戶設備增加遠程維護功能時，操作步驟如下(1)根據用戶設備的實際情況，修改本裝置的用戶設備定義表，指定用戶設備所采用的串口通訊協議。(2)根據用戶設備的實際情況，修改本裝置的用戶設備信息采集表，該表定義了要從用戶設備中采集哪些數據，采集方式如何(定時采集或接收到命令后再采集)，采集命令格式等。若為定時采集，則需設置采集時間間隔。(3)保存用戶設備定義表和用戶設備信息采集表等配置，啟動本裝置開始工作。此后，本裝置的管理頁面上就可以讀取、設置用戶設備內的各種數據。
5采用如權利要求1所述的裝置，其特征在于在對多臺具有串行通訊接口的用戶設備增加遠程維護功能時，操作步驟如下(1)將這些設備同時連接在本裝置上。(2)根據用戶設備的實際情況，修改本裝置的用戶設備定義表，指定每臺用戶設備所采用的串口通訊協議。(3)根據用戶設備的實際情況，修改本裝置的用戶設備信息采集表，該表定義了要從每臺用戶設備中采集哪些數據，采集方式如何(定時采集或接收到命令后再采集)，采集命令格式等。若為定時采集，則需設置采集時間間隔。(4)保存用戶設備定義表和用戶設備信息采集表等配置，啟動本裝置開始工作。此后，在本裝置的管理頁面上就可以讀取、設置用戶設備內的各種數據。
全文摘要
一種將各種具有串行輸出接口的設備或儀器接入網絡，并通過網絡對設備或儀器進行遠程維護、管理的裝置及方法，包括硬件設備和嵌入在該設備內運行的實時軟件系統。可同時通過串口接入多個相同或不同類型的用戶設備，并對這些用戶設備提供基于WEB的遠程管理功能。可用于不同廠家的設備或儀器，使這些設備在增加遠程維護、遠程管理功能時，不需要對設備或儀器本身的軟、硬件做任何更改，從而提高設備遠程服務功能的開發(fā)效率，縮短新產品的研制時間。
文檔編號G06F9/44GK1553318SQ0312894
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權日2003年5月30日
發(fā)明者湯曉輝 申請人:湯曉輝