[发明专利]远程智控系统的通信方法

摘要

本发明提供一种远程智控系统的通信方法，作为数据平台与设备之间的通信协议，包括以下功能：数据交互、信息交互、安全验证、设备管理；数据交互：数据平台以轮询或以监听的方式对设备进行数据读写；信息交互：数据平台对设备进行信息读写；安全验证：在通信中对设备的身份、报文的合法性进行验证，以保证正常的数据通信；设备管理：对设备进行注册登记、远程检测、设备控制的管理。本发明对通信网关或者终端设备与数据平台的通信，定义了通信的标准，确保通信安全，优化通信性能。

主权项

1.一种远程智控系统的通信方法，作为数据平台与设备之间的通信协议，其特征在于，包括以下功能：数据交互、信息交互、安全验证、设备管理；数据交互：数据平台以轮询或以监听的方式对设备进行数据读写；信息交互：数据平台对设备进行信息读写；安全验证：在通信中对设备的身份、报文的合法性进行验证，以保证正常的数据通信；设备管理：对设备进行注册登记、远程检测、设备控制的管理；设备与数据平台之间的通信采用逻辑连接的通信方式；所谓逻辑连接是指通信双方能完成一定功能的报文交互过程；根据逻辑连接的发起方不同分为两种情况；当设备是发起者时，其需先向数据平台申请建立逻辑连接，其中会经过身份验证操作；当数据平台是发起者时，默认其到设备的逻辑连接是存在的，其无需向设备申请，直接发起通信；所述通信方法中设有重发机制；发送方在发出报文后，在规定时间内未收到回应的报文，则启动重发过程；在报文结构上，重发的报文跟普通的报文有所区别；重发的报文中有重发标识和重发计数器；同时其报文序列号保持不变，即同所丢报文的序号；接收方收到这个重发的报文后，若发现重发的报文序列号之前没收到过，则执行此报文；若发现重发的报文序列号之前收到过，则简单回送应答报文FM_ACK；若经过预设次数的重发后，仍未能收到回应的报文；则判定为通信故障，此时发送方会将与对方的通信链路标识为通信故障；设备的数据编址方式采用层级的组织形式；相关的数据首先被组织成一个数据块；相关的数据块再组织成一个数据包；每个数据都具有相应的类型，数据块把每种类型的数据组织到一个数组中，并建立数据在数组中的索引；设备中的每个数据都具有一个唯一的地址，表示为：DataAddr[PkgID, BlkID, Type, Index]；其中，DataAddr为数据地址，PkgID为数据包的ID号，BlkID为数据块ID号，Type为数据的类型，Index为数据在数据块数组中的索引；设备与数据平台之间通过报文交互，报文是由报文头和报文体构成；其中，报文头是必选的；报文体是可选的；报文头中的字段包括：报文总长度、设备ID号、协议版本号、报文类型的ID号、报文序列号、报文的控制信息；报文的控制信息字段包括：重发标志、重发计数器、报文是否加密标志；当报文是否加密标志为真，则报文头的字段还包括：通信密钥KEY；数据平台与设备的通信过程包括：3.1）设备注册：设备向数据平台发送注册申请报文FMU_REGISTER_APPLY，数据平台收到后，会向设备会送应答报文FM_ACK，以及测试密钥报文FMD_REGISTER_KEY, FMD_REGISTER_KEY携带有测试密钥KeyIn；设备收到后先回复一个应答报文FM_ACK，然后会用约定的加密算法计算KeyIn得到验证密钥KeyOut，并通过测试密钥的回应报文FMU_REGISTER_KEY向数据平台上报KeyOut值；数据平台回复一个应答报文FM_ACk，会用约定的加密算法验证KeyOut值，若验证通过，则会向设备回送注册申请的回应报文FMD_REGISTER_APPLY，其中会带有通信密钥Key，以及验证结果Result；设备收到注册申请的回应报文FMD_REGISTER_APPLY则回复应答报文FM_ACK；之后的所有交互报文都以这个Key值为密钥进行通信；3.2)设备登录：设备向数据平台发送登录申请报文FMU_LOGIN_APPLY，FMU_LOGIN_APPLY使用KEY加密过，其携带有通信密钥Key；数据平台对登录申请报文FMU_LOGIN_APPLY验证通过后，会向设备回送登录申请的回应报文FMD_LOGIN_APPLY，其中会带有申请登录结果Result；登录成功后，设备在数据平台中会处于在线状态，要维持这种状态，必须在设定维持连接的时间阈值内与数据平台保持报文交互；3.3)设备退出：设备在线过程中，可选择长时间静默的方式转入离线状态，即设备超过设定维持连接的时间阈值未与数据平台发生报文交互，设备会转入离线状态；或者通过设备退出的通信过程，来主动转入离线状态；设备退出的过程：设备向数据平台发送退出申请报文FMU_LOGOUT_APPLY，退出申请报文FMU_LOGOUT_APPLY使用KEY加密过，其携带有通信密钥Key；数据平台对退出申请报文FMU_LOGOUT_APPLY验证通过后，会向设备回送退出申请的回应报文FMD_LOGOUT_APPLY，其中会带有退出申请的结果Result；3.4)设备信息上报：设备在运行过程中，设备信息上报的通信过程如下：首先，设备完成设备登录过程，这样才能建立设备到数据平台的逻辑连接；然后设备通过发送上报信息报文FMU_REPORT_INFO，FMU_REPORT_INFO报文中带有信息ID号Info_ID和信息内容Info；数据平台收到后会回应应答报文FM_ACK；通过一个或多个上报信息报文FMU_REPORT_INFO来完成设备信息上报；当所有信息上报完后，设备通过设备退出过程来退出；3.5)设备信息查询：数据平台直接向设备发送查询信息报文FMD_QUERY_INFO，其中带有要查询的信息ID号Info_ID；随后，设备回送查询信息的回应报文FMU_QUERY_INFO，其中带有数据平台要查询的信息ID号Info_ID和信息内容Info；3.6)设备信息修改：数据平台直接向设备发送修改设备信息的报文FMD_MODIFY_INFO，其中带有要修改的信息ID号Info_ID和信息内容Info；随后，设备回送修改设备信息的回应报文FMU_MODIFY_INFO，其中带有信息修改结果Result；3.7)数据上报：设备先通过设备登录通信过程登录数据平台，然后向数据平台发送上报数据报文FMU_REPORT_DATA以向数据平台上报数据，其中带有数据的地址[数据包ID：PkgID ，数据块ID：BlkID，数据类型：Type，数据在数据块数组中的索引：Index]、数据数量Amount和数据内容Data；数据平台以应答报文FM_ACK做为回应；最后，通过设备退出过程退出登录；3.8)数据查询：数据平台通过数据查询通信过程读取设备中的数据；数据平台直接向设备发送查询数据报文FMD_QUERY_DATA，其中带有要读取的数据的地址[数据包ID：PkgID ，数据块ID：BlkID，数据类型：Type，数据在数据块数组中的索引：Index]以及要读取的数据数量Amount；设备通过回送查询数据的回应报文FMU_QUERY_DATA，以将相应的数据送达数据平台；3.9)数据修改：数据平台向设备发送修改设备的数据报文FMD_MODIFY_DATA，其中带有数据地址[数据包ID：PkgID ，数据块ID：BlkID，数据类型：Type，数据在数据块数组中的索引：Index]、数据数量Amount和数据内容Data；设备收到后，会将相应的数据更新Data的值；同时回送修改设备的数据的回应报文FMU_MODIFY_DATA，其中带有数据地址[数据包ID：PkgID ，数据块ID：BlkID，数据类型：Type，数据在数据块数组中的索引：Index]、数据数量Amount和更新后的数据内容Data，以指示操作结果Result；3.10)设备控制：数据平台可通过设备控制过程向设备下发控制命令，以控制设备进行重启、复位、修改配置操作；数据平台直接向设备发送设备控制报文FMD_CTL_CMD，其中带有控制命令ID号Cmd_ID，以及控制命令的相关参数Para；设备收到后回送应答报文FM_ACK，以示接收正确；在设备执行完该控制命令后，通过设备信息上报过程向数据平台上报命令执行结果；信息ID号Info_ID的值为0，则对应的信息内容Info为设备名称INFO_DEV_NAME；信息ID号Info_ID的值为1，则对应的信息内容Info为设备的备注信息INFO_DEV_NOTE；信息ID号Info_ID的值为2，则对应的信息内容Info为设备的序列号INFO_DEV_SN；信息ID号Info_ID的值为3，则对应的信息内容Info为设备的运行状态INFO_DEV_STATUS；信息ID号Info_ID的值为4，则对应的信息内容Info为报警信息INFO_ALARM。