[发明专利]基于MODBUS扩展的智能设备、通信系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MODBUS扩展的智能设备和含有该智能设备的物联网通信系统及其通信方法。

背景技术

MODBUS协议是目前在工业控制领域应用非常广泛的一种标准工业通信协议。MODBUS协议可以使各种智能设备与云端服务器等监控设备之间互联形成工业物联网，进而实现相互通信，从而实现对智能设备各种数据采集和监控操作。

在MODBUS协议中，通信过程的发起者都为监控设备，即监控设备为主站(Master)，智能设备为从站(Slave)，主站需要跟从站建立TCP连接，每次操作都要主站发起询问，从站才上报信息，从站只能被动的等待主站的指令。例如，当作为主站的监控设备需要获悉工厂中某一个智能设备X的温度数据时，监控设备就要发送指令去轮询工厂中的智能设备X，智能设备X接收到该指令后将相应的温度数据上报给监控设备。

在上述过程中，主站需要知道从站的IP地址，而在物联网场景下，从站一般位于内部网络，互联网上的主站无法连接从站；同时，由于工业网络中智能设备往往数量众多，每个设备的数据也可能很多，轮询密度也可能很大，这种轮询的工作方式，智能设备和监控设备的工作负荷很重，需要的很大的网络带宽，操作时延很大，导致数据上报滞后，影响实时性，降低了监控设备接入智能设备的容量，，而这种高负载、高带宽的工作方式也会影响整个系统通信过程的稳定性和可靠性。

MODBUS协议原来是工厂内部的通信协议，用于物联网中云端通信时，由于MODBUS协议传输的数据没有认证和加密，必然带来安全问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于MODBUS扩展的智能设备和含有该智能设备的物联网通信系统及其通信方法，能够简化数据上报过程，保证上报信息的实时性，并使通信过程变得稳定和可靠。

本发明提供了一种基于MODBUS扩展的智能设备，其特征在于，具有：设备信息获取部，基于信息获取规则至少获取设备数据信息；信息存储部，存储设备数据信息；上报信息获取部，基于信息上报规则，从信息存储部中获取相应的设备数据信息作为待上报信息；以及通信部，无需根据监控终端的上报指令，主动将待上报信息发送给监控终端。

本发明提供的基于MODBUS扩展的智能设备还可以具有这样的特征：智能设备为设备终端和网关设备中的任意一种。

本发明提供的基于MODBUS扩展的智能设备还可以具有：连接部，用于主动发起和建立到监控终端的TCP/IP连接。

本发明提供的基于MODBUS扩展的智能设备还可以具有：认证信息存储部，存储有智能设备的接入帐号、密码、以及设备标识，其中，通信部在TCP/IP连接被建立后，将接入帐号、密码以及设备标识发送给监控终端进行认证和识别。

本发明提供的基于MODBUS扩展的智能设备还可以具有：认证信息存储部，存储有智能设备的接入帐号和密码，让监控终端在TCP/IP连接被建立后，由监控终端通过MODBUS协议从智能设备中读取接入帐号和密码。设备标识、接入帐号和密码、SSL/TLS传输层加密协议的引入，解决了监控终端和智能设备的标识、认证和数据传输安全。

本发明提供的基于MODBUS扩展的智能设备还可以具有这样的特征：信息上报规则为将设备数据信息按照设定周期进行上报的周期性上报规则、按指定时间(如CRON表达式)进行上报的定时上报规则和在设备数据信息发生变化时进行上报的变化上报规则中的任意一种。

本发明提供的基于MODBUS扩展的智能设备，还可以具有：上报规则设定部，让操作员设定信息上报规则；和上报规则存储部，对设定好的信息上报规则进行存储。

<物联网通信系统>

本发明还提供了一种基于MODBUS扩展的物联网通信系统，其特征在于，具有：监控终端；至少一个智能设备，基于扩展的Modbus协议与监控终端进行通信，其中，智能设备为上述<智能设备>种所描述的智能设备。

<物联网通信方法>