一种链式异构融合组网网关设备的制作方法

一种链式异构融合组网网关设备
1.技术领域
2.本发明属于智能电网技术领域，具体涉及一种链式异构融合组网网关设备。


背景技术：

3.随着无线传感技术及物联网技术在电网领域的逐步应用，远程监控的实现部件如数据采集部件、无线发射部件等逐渐成为每一电力设备必备的技术部件之一。而由于不同设备其需要的数据采集不一样，其所需的传输方式也不一样，因而同一站场内，可能存在数种不同的数据传输制式，这就需要在站场内布置专门的网关，以协调各方的数据传输。
4.传统的网关可以实现对zigbee、rfid等不同传输制式的协调传输，然而，在站场内新增数据采集节点时，需要连接外网才能完成数据采集节点的配置，不利于施工部署及推广应用。因此如何克服现有技术的不足是目前智能电网技术领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种链式异构融合组网网关设备，使用该设备可以在局域网内对数据采集节点进行配置，而无需连接公网，便于施工部署。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种链式异构融合组网网关设备，包括上行通信单元、下行通信单元和控制单元；上行通信单元、下行通信单元与控制单元连接，所述控制单元包括数据处理单元、加密单元、数据库单元、后台管理单元和交互处理单元；其中，数据处理单元与下行通信单元连接，用于处理下行通信单元接收到的各个数据采集节点采集到的数据，将其转换成适合上行通信单元发送的数据制式；加密单元分别与数据处理单元、上行通信单元连接，用于对所述数据处理单元转换数据制式后的数据进行加密，然后通过上行通信单元将所述数据传输至远程应用服务器；数据库单元与所述数据处理单元连接，用于配置及存储各个数据采集节点的配置信息；所述后台管理单元分别与所述数据库单元、交互处理单元连接，所述后台管理单元通过所述交互处理单元与外部显示页面进行数据交互；交互处理单元用于输入各个数据采集节点的配置信息，然后通过后台管理单元发送至数据库单元进行相应的配置；数据库单元还用于将其内存储的数据采集节点信息及历史配置信息通过后台管理单元发送至交互处理单元进行显示。
7.进一步，优选的是，所述数据库单元还用于存储所述数据处理单元与数据采集节点之间交互的数据，以及存储所述数据处理单元与所述远程应用服务器之间交互的数据。
8.进一步，优选的是，所述所述数据库单元配置数据采集节点的具体过程如下：接收待配置数据采集节点上报的报文，所述报文中包含有所述待配置数据采集节点的mac地址；根据所述mac地址，确定端口号，所述端口号为接收所述报文的端口的端口号；根据所述待配置数据采集节点的起始ip地址和所述端口号，生成ip地址；根据所述待配置数据采集节点的主机名和所述端口号，生成新的主机名；为所述待配置数据采集节点配置所述ip地址和所述新的主机名。
9.进一步，优选的是，生成的ip地址为将所述起始ip地址加所述端口号即得；生成新的主机名为将主机名加所述端口号即得。
10.进一步，优选的是，所述为所述待配置数据采集节点配置所述ip地址和所述主机名，包括以下步骤：数据库单元发送请求报文，所述请求报文中携带有所述ip地址、所述主机名和所述网关设备的ip地址；待配置数据采集节点接收请求报文；若所述请求报文中携带所述ip地址、所述主机名和所述网关设备的ip地址，则向网关设备发送确认报文，所述确定报文用于指示所述ip地址为配置给所述待配置数据采集节点的ip地址。
11.进一步，优选的是，所述加密单元对数据进行加密的具体过程如下：生成一个加密密钥，并将所述加密密钥按照预定规则生成一组子密钥；将输入的数据随机打包生成多个数据块；根据每个数据块的大小并按照预定规则选取对应的子密钥对其进行加密运算，从而获得多个加密数据块；将所述多个加密数据块共同构成密文数据；然后通过上行通信单元将所述密文数据传输至远程应用服务器。
12.进一步，优选的是，所述加密密钥采用16字节密码，每字节密码的取值在1~7fh之间，且所述加密密钥生成8个子密钥。
13.进一步，优选的是，所述下行通信单元包括lora通信单元、rf射频单元、485通信单元、rs232通信单元和zigbee单元；所述上行通信单元包括nb-iot通信单元和wifi单元。
14.本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1）本发明提供的网关设备无需连接公网也可以完成数据采集节点的部署，在应用时只需部署网关和配置数据采集节点即可完成整个系统的部署，简化了部署系统的过程，提高系统资源的利用率，便于推广和应用。
15.（2）本发明提供的网关设备在进行数据采集节点的部署配置时，通过专有的配置方法，可快速完成数据采集节点的部署配置。
16.（3）本发明提供的网关设备在对数据进行加密时，使用到的加密算法具有加密强度高、运算速度块、计算的系统开销小、可扩展优化等优点，适合网关设备的存储和传输加密。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为链式异构融合组网网关设备的结构示意图。
19.图2为数据库单元配置数据采集节点的流程图。
20.图3为加密单元对数据进行加密的流程图。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
22.本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
23.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
24.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
27.本发明提供一种链式异构融合组网网关设备，如图1所示，包括上行通信单元、下行通信单元和控制单元；上行通信单元、下行通信单元与控制单元连接，所述控制单元包括数据处理单元、加密单元、数据库单元、后台管理单元和交互处理单元；其中，数据处理单元与下行通信单元连接，用于处理下行通信单元接收到的各个数据采集节点采集到的数据，将其转换成适合上行通信单元发送的数据制式；
加密单元分别与数据处理单元、上行通信单元连接，用于对所述数据处理单元转换数据制式后的数据进行加密，然后通过上行通信单元将所述数据传输至远程应用服务器；数据库单元与所述数据处理单元连接，用于配置及存储各个数据采集节点的配置信息；所述后台管理单元分别与所述数据库单元、交互处理单元连接，所述后台管理单元通过所述交互处理单元与外部显示页面进行数据交互；交互处理单元用于输入各个数据采集节点的配置信息，然后通过后台管理单元发送至数据库单元进行相应的配置；数据库单元还用于将其内存储的数据采集节点信息及历史配置信息通过后台管理单元发送至交互处理单元进行显示。
28.在具体的实施过程中，所述数据库单元还用于存储所述数据处理单元与数据采集节点之间交互的数据，以及存储所述数据处理单元与所述远程应用服务器之间交互的数据。
29.在具体的实施过程中，如图2所示，所所述所述数据库单元配置数据采集节点的具体过程如下：接收待配置数据采集节点上报的报文，所述报文中包含有所述待配置数据采集节点的mac地址；根据所述mac地址，确定端口号，所述端口号为接收所述报文的端口的端口号；根据所述待配置数据采集节点的起始ip地址和所述端口号，生成ip地址；根据所述待配置数据采集节点的主机名和所述端口号，生成新的主机名；为所述待配置数据采集节点配置所述ip地址和所述新的主机名。
30.在具体的实施过程中，生成的ip地址为将所述起始ip地址加所述端口号即得；生成新的主机名为将主机名加所述端口号即得。
31.在具体的实施过程中，所述为所述待配置数据采集节点配置所述ip地址和所述主机名，包括以下步骤：数据库单元发送请求报文，所述请求报文中携带有所述ip地址、所述主机名和所述网关设备的ip地址；待配置数据采集节点接收请求报文；若所述请求报文中携带所述ip地址、所述主机名和所述网关设备的ip地址，则向网关设备发送确认报文，所述确定报文用于指示所述ip地址为配置给所述待配置数据采集节点的ip地址。
32.在具体的实施过程中，如图3所示，所述加密单元对数据进行加密的具体过程如下：生成一个加密密钥，并将所述加密密钥按照预定规则生成一组子密钥；对于预设规则按照现有规则即可，本发明对此不做限制，例如，加密密钥key 由key1，key2...keyn 等一组子密钥构成，子密钥分组后自动生成子密钥。
33.将输入的数据随机打包生成多个数据块；根据每个数据块的大小并按照预定规则选取对应的子密钥对其进行加密运算，从而获得多个加密数据块；对于预设规则按照现有规则即可，本发明对此不做限制，例如，数
据在通信时被随机打包成数据块，数据块的大小是随机的（介于1~64 字节之间）；根据数据块的大小，选取其中的一个子密钥对当前数据块进行加密。
34.将所述多个加密数据块共同构成密文数据；然后通过上行通信单元将所述密文数据传输至远程应用服务器。
35.在具体的实施过程中，所述加密密钥采用16字节密码，每字节密码的取值在1~7fh之间，且所述加密密钥生成8个子密钥（2个字节一个子密钥）。
36.在具体的实施过程中，所述下行通信单元包括lora通信单元、rf射频单元、485通信单元、rs232通信单元和zigbee单元；所述上行通信单元包括nb-iot通信单元和wifi单元。
37.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
38.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
39.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
40.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。