基於動態ip網絡實現遠程開關信號控制系統的製作方法
2023-12-01 00:10:36 1
專利名稱：基於動態ip網絡實現遠程開關信號控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機遠程控制技術，特別是涉及基於ADSL接入的hternet網絡的 WEB應用技術、P2P應用技術及嵌入式開發技術的遠程開關信號控制系統。
背景技術：
在中國目前絕大部分客戶和家庭使用的是電信運營商提供的寬帶接入網絡即 ADSL接入的動態IP的internet網絡。該網絡的特點是客戶的IP位址是由網絡隨時自動分配的，帶寬是共享的，上行數據小，下行數據大，對客戶日常的上網遊覽，收發郵件，網絡交易比較適合。但對客戶的一些特殊需求如，在ADSL接入環境下實現視頻監控，及在ADSL 接入環境下實現遠程數據採集及控制和家庭智能電器的遠程控制等是很難實現的，因為這樣的遠程控制要求客戶要實時掌握網絡客戶端的IP變化情況，自動進行跟蹤校對，方能實現特定的用戶實現遠端監控。目前國內已經有一些相關技術和公司提出利用DDNS (動態域名解析)技術來解決實時獲取動態IP問題如花生殼，金萬維，每步，稻草人等。但上述公司都要基於本公司的 DDNS伺服器，利用域名與動態IP位址綁定提供服務，客戶要想達到實際遠程數據採集控制應用，需要自行配置相應硬體設備，而該設備的ID號和控制埠號無法與動態IP進行綁定，同時依賴DDNS伺服器，客戶自主選擇性很差。目前的應用尚僅僅適用FTP。如何利用客戶現有基於動態IP的internet資源且不受運營商網絡限制地實現設備的遠程數據採集及控制，解決在ADSL接入環境下對成千上萬個客戶、連鎖店、家庭提供遠程數據採集和控制的技術問題，特別是解決智能家居中的遠程家庭電器開關問題、報警問題、視頻監控問題、門禁安全問題以及國內許多中小連鎖企業的視頻監控，安全管理，考勤管理等，正是本發明需要解決的問題及核心價值所在。
發明內容本發明旨在為克服上述現有技術問題，而提出一種基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統及其串行數據處理方法，基於ADSL接入的internet網絡，利用P2P技術獲取動態IP位址，將設備的唯一 ID號與所獲得的動態IP位址進行捆綁，確定遠程監控目標設備，再經過數據包處理，分辨控制數據類型，串口信號和開關信號轉換成以太信號實現了在動態IP網絡下的遠程視頻監控，開關及串口信號的數據採集控制。本發明提出了一種基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統，包括通過 internet網絡互連的TOB伺服器、目錄伺服器、遠程網絡伺服器設備，其中Web伺服器，作為用戶操作界面，提供用戶帳戶註冊、登錄認證、控制數據收發功能，包括註冊模塊，用於帳戶註冊；綁定模塊，用於設置帳戶和遠程網絡伺服器設備ID號綁定；帳戶模塊，用於帳戶中基本信息的查看、修改；應用添加模塊，用於添加開關信號控制應用、串口通訊應用、區域網通訊應用；鑑權模塊，用於驗證用戶登錄信息，並對重要應用提供信息加密，驗證通過後，列出該用戶所有綁定的設備及在設備下添加的應用；通訊控制模塊，用於發送和接收系統和設備或系統和應用之間的通訊數據；應用伺服器的操作結果寫入資料庫伺服器，並通過查詢資料庫伺服器，如獲知查詢結果中涉及帳戶信息變化、設備綁定信息變化，則通知上述相應模塊進行操作或者參數變更；目錄伺服器，包括地址收斂模塊，用於接收遠程網絡伺服器設備和客戶端軟體的登記申請，更新設備ID和設備所在網絡地址的映射關係，更新用戶帳戶和客戶端軟體所在網絡地址的映射關係；地址解析模塊，用於接收遠程網絡伺服器設備和客戶端軟體發來的搜索網絡地址的請求，目錄伺服器接收到數據包後，將用戶帳戶綁定的設備所在網絡的地址和該帳戶下添加的應用發送給該客戶端軟體，將客戶端軟體當時登錄網絡的地址發送給用戶帳戶下綁定的遠程網絡伺服器設備；設備識別模塊，用於識別遠程網絡伺服器登記的設備ID是否合法；身份認證模塊，用於接收客戶端軟體的登錄信息，認證用戶的應用是否合法；遠程網絡伺服器，包括註冊登記模塊，用於發送登記申請到目錄伺服器；搜索客戶端軟體做在網絡的地址模塊，發送地址搜索請求到目錄伺服器，目錄伺服器返回該用戶帳戶登錄時的網絡地址；開關信號處理模塊，用於設置開關信號時，把以太數據包轉換為多路 I/O信號；獲取開關信號時，把多路I/O信號的狀態封裝到以太數據包中；串口信號透明傳輸模塊，提供以太數據到串行數據相互轉換功能，在上述系統中，所述遠程網絡伺服器，具有IP位址登記/通知功能和開關信號及串行數據處理功能，具有多路串口信號，將開關信號轉換到以太信號以及以太信號轉換串口信號、開關信號的功能，其中鏈路層乙太網，令牌網，FDDI網，網絡層ARP、RARP, I CMP, IP協議，傳輸層TCP、UDP協議，應用層P0P3、SMTP、HTTP、FTP協議，所述遠程網絡伺服器自動定時循環發送IP位址登記數據包到目錄伺服器，目錄伺服器接收到登記申請數據包，獲得設備的動態IP位址，將遠程網絡伺服器設備唯一的ID號和動態IP位址進行映射；接收客戶發送的數據包，驗證數據內容，確認讀取操作，完成以太信號轉換RS232、RS485信號， 開關信號；反之遠程網絡伺服器設備將開關信號，RS232、RS485信號進行處理，形成不同數據包用以太方式發送到伺服器；Internet網絡，作為提供數據傳輸交換平臺的，特別適用於ADSL接入internet的方式。所述遠程網絡伺服器設備能夠在internet網絡動態IP接入方式中，採用混合P2P 方式通過目錄伺服器自動獲得IP位址和設備ID號。所述遠程網絡伺服器將多路開關(I/O)信號轉換成以太信號，以及將以太信號轉換成多路開關(I/O)信號。所述遠程網絡伺服器設備在internet網絡動態IP接入方式中，通過混合P2P方式自動獲得IP位址和設備唯一 ID號，將多路RS232信號，RS485信號，轉換成以太信號，將太信號轉換成多路RS232信號，RS485信號；同時將多路開關I/O信號轉換成以太信號，以太信號轉換成多路開關I/O信號。
與現有技術相比，本發明直接利用價格低廉、適用範圍廣泛的ADSL接入的internet網絡和非定製的伺服器設備，就能夠實現以往使用專用網絡和特定伺服器設備的才能實現的遠程開關信號控制，並且能夠實時獲取動態IP，以此技術為核心的應用可以廣泛涉及到在ADSL接入方式下對自己的成千上萬個客戶，連鎖店，家庭家居提供遠程數據採集和控制。
圖1為本發明所提出的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統拓撲圖；圖2為本發明所提出的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統中遠程網絡伺服器設備的動態IP位址登記/通知部分的功能流程圖；圖3、4為本發明所提出的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統中遠程網絡伺服器設備的開關信號及串行數據處理部分的功能流程圖；圖5為本發明所提出的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統中客戶端軟體流程圖；圖6為本發明所提出的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統中目錄伺服器操作流程圖；圖7為本發明所提出的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統中WEB伺服器操作流程圖。如圖1所示，本發明包括通過internet網絡互連的Web伺服器、目錄伺服器、遠程網絡伺服器設備以及系統中應用的客戶端軟體。這裡的Web伺服器，目錄伺服器，和遠程網絡伺服器設備可採用客戶選定的任意同等功能的設備，通過客戶端軟體就可以在ADSL接入方式下對自己的成千上萬個客戶，連鎖店，家庭家居提供遠程數據採集和控制。該系統廣泛應用於中國電信，中國聯通，中國移動，長城寬帶，海泰寬帶等網絡運營商。其中Web伺服器，作為用戶操作界面，提供用戶帳戶註冊、登錄認證、控制數據收發功能。目錄伺服器，接收遠程網絡伺服器通過客戶端軟體發送的IP登錄申請，記錄遠程網絡伺服器設備ID號及綁定的動態IP映射關係、記錄用戶帳戶及綁定的動態IP映射關係；以及，接收遠程網絡伺服器設備通過客戶端軟體發送的IP位址搜索請求，返回遠程網絡伺服器設備ID號及綁定的動態IP映射關係，以及返回用戶帳戶及綁定的動態IP映射關係。遠程網絡伺服器，在本發明中，基於32位單片機及嵌入式系統自主研發，它具有 1，IP位址登記/通知功能2，開關信號及串行數據處理功能，具有多路串口信號，將開關信號轉換到以太信號以及以太信號轉換串口信號、開關信號的功能。符合OSI的7層標準，其中鏈路層乙太網，令牌網，FDDI網，網絡層ARP、RARP, I CMP, IP協議，傳輸層TCP、UDP協議，應用層P0P3、SMTP、HTTP、FTP協議。該設備自動定時循環發送IP位址登記數據包到目錄伺服器，目錄伺服器接收到登記申請數據包，獲得設備的動態IP位址，將遠程網絡伺服器設備唯一的ID號和動態IP位址進行映射。接收客戶發送的數據包，驗證數據內容，確認讀取操作，完成以太信號轉換RS232、RS485信號，開關信號；反之遠程網絡伺服器設備將開關信號，RS232、RS485信號進行處理，形成不同數據包用以太方式發送到伺服器。客戶端軟體，使用用戶帳戶註冊信息和目錄伺服器交互，進行身份驗證，到目錄伺服器取出用戶帳戶下綁定的所有遠程網絡伺服器設備動態IP位址及其在設備下添加的應用，顯示所有遠程網絡伺服器設備IP到界面供用戶方便使用。Internet網絡，作為提供數據傳輸交換平臺的，在本發明中特別適用於ADSL接入 internet的方式。[0030]如圖2所示，遠程網絡伺服器設備的動態IP位址通知功能的實現流程，包括以下步驟1)初始化初始化包括讀取參數設置文件(用戶名稱，口令，目錄伺服器網址，訪問網址間隔時間，設備ID號，設備IP位址，靜態/動態路由選擇)根據參數設置動態/靜態IP位址以及MAC地址。2)訪問目錄伺服器網址通過應用程式訪問指定的目錄伺服器網址，目錄伺服器可以直接得到設備所在網絡的公網IP位址。3)發送設備ID信息發送包含設備ID信息及設備出廠標示碼數據到目錄伺服器，目錄伺服器檢查設備是否合法4)修改參數標誌IP位址通知功能還包含一個通過網頁設置參數以及動態監視狀態的功能。(1)通過網頁設置參數該功能通過密碼進入，可以設置和修改相應的參數，主要包括以下內容A、動態IP設置參數B、靜態IP設置參數C、目錄伺服器網址信息參數D、周期延時時間參數(2)動態監視狀態可以動態監視當前運行狀態，主要包括訪問外部網址的結果以及發送郵件的結果 fn息；如圖3所示，遠程網絡伺服器設備的開關信號及串行數據處理功能的實現流程圖，包括以下步驟1)初始化初始化包括讀取參數設置文件，根據參數設置動態/靜態IP位址以及MAC地址。2 )啟動串行口服務子程序啟動一個獨立的應用程式。3)修改參數標誌串行口伺服器系統還包含一個通過網頁設置參數以及動態監視狀態的功能。( 1)通過網頁設置參數，讀取參數設置文件該功能通過密碼進入，可以設置和修改相應的參數，主要包括以下內容動態IP設置參數靜態IP設置參數串行口設置參數IO 口設置參數系統設置參數[0063](2)動態監視狀態可以動態監視當前運行狀態，主要包括每個對應串行口當前的狀態，如接收/發送數據字節總數、波特率、當前開啟/關閉狀態、串行口狀態線狀態等。如圖4所示，為串行口服務子程序流程，包括以下步驟1)初始化初始化包括根據設置文件的參數設置多串口晶片參數，設置網絡接口類型等參數以及設置IO 口相應的參數。2 )串行口與網絡接口對應每個串行口都對應一個網絡接口的埠號。當某個串行口接收到數據會自動形成 IP數據包發往對應的網絡埠 ；同樣當某個網絡埠接收到數據也發往對應的串行口。3) IO 口與網絡接口對應IO 口對應一個網絡接口的埠號。當IO 口的輸入數據發生變化，系統會採集IO 口狀態，自動形成IP數據包發往對應的網絡埠 ；同樣當與IO 口對應的網絡埠接收到數據也會根據數據內容修改IO 口的輸出。4)終止程序終止程序主要是為了重新讀取參數設置文件，該文件是由上層程序監視，一旦參數設置文件發生變化，則上層程序會通知本程序停止運行並退出。當本程序重新運行時會讀取參數設置文件，重新設置參數。圖5為客戶端軟體流程，該流程包括以下步驟登錄目錄伺服器進行身份認證；獲得目錄伺服器返回的信息；列出合法帳戶下綁定的設備及應用；監聽用戶操作的設備，即監聽用戶對本發明系統中的各伺服器設備的用戶操作；通知目錄伺服器要建立P2P連接的設備；對P2P連接成功的設備，接收用戶指令，發送指令到用戶帳綁定的設備。
權利要求1.一種基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統，包括通過internet網絡互連的 WEB伺服器、目錄伺服器、遠程網絡伺服器設備，其中Web伺服器，作為用戶操作界面，提供用戶帳戶註冊、登錄認證、控制數據收發功能，包括註冊模塊，用於帳戶註冊；綁定模塊，用於設置帳戶和遠程網絡伺服器設備ID號綁定； 帳戶模塊，用於帳戶中基本信息的查看、修改；應用添加模塊，用於添加開關信號控制應用、 串口通訊應用、區域網通訊應用；鑑權模塊，用於驗證用戶登錄信息，並對重要應用提供信息加密，驗證通過後，列出該用戶所有綁定的設備及在設備下添加的應用；通訊控制模塊， 用於發送和接收系統和設備或系統和應用之間的通訊數據；應用伺服器的操作結果寫入資料庫伺服器，並通過查詢資料庫伺服器，如獲知查詢結果中涉及帳戶信息變化、設備綁定信息變化，則通知上述相應模塊進行操作或者參數變更；目錄伺服器，包括地址收斂模塊，用於接收遠程網絡伺服器設備和客戶端軟體的登記申請，更新設備ID和設備所在網絡地址的映射關係，更新用戶帳戶和客戶端軟體所在網絡地址的映射關係；地址解析模塊，用於接收遠程網絡伺服器設備和客戶端軟體發來的搜索網絡地址的請求，目錄伺服器接收到數據包後，將用戶帳戶綁定的設備所在網絡的地址和該帳戶下添加的應用發送給該客戶端軟體，將客戶端軟體當時登錄網絡的地址發送給用戶帳戶下綁定的遠程網絡伺服器設備；設備識別模塊，用於識別遠程網絡伺服器登記的設備 ID是否合法；身份認證模塊，用於接收客戶端軟體的登錄信息，認證用戶的應用是否合法； 遠程網絡伺服器，包括註冊登記模塊，用於發送登記申請到目錄伺服器；搜索客戶端軟體做在網絡的地址模塊，發送地址搜索請求到目錄伺服器，目錄伺服器返回該用戶帳戶登錄時的網絡地址；開關信號處理模塊，用於設置開關信號時，把以太數據包轉換為多路I/O 信號；獲取開關信號時，把多路I/O信號的狀態封裝到以太數據包中；串口信號透明傳輸模塊，提供以太數據到串行數據相互轉換功能，在上述系統中，所述遠程網絡伺服器，具有IP位址登記/通知功能和開關信號及串行數據處理功能，具有多路串口信號，將開關信號轉換到以太信號以及以太信號轉換串口信號、開關信號的功能，其中鏈路層乙太網，令牌網，FDDI網，網絡層ARP、RARP、ICMP、IP協議，傳輸層TCP、UDP協議，應用層P0P3、SMTP、HTTP、FTP協議，所述遠程網絡伺服器自動定時循環發送IP位址登記數據包到目錄伺服器，目錄伺服器接收到登記申請數據包，獲得設備的動態IP位址，將遠程網絡伺服器設備唯一的ID號和動態IP位址進行映射；接收客戶發送的數據包，驗證數據內容，確認讀取操作，完成以太信號轉換RS232、RS485信號，開關信號；反之遠程網絡伺服器設備將開關信號，RS232、RS485信號進行處理，形成不同數據包用以太方式發送到伺服器；Internet網絡，作為提供數據傳輸交換平臺的，特別適用於ADSL接入internet的方式。
2.如權利要求1所述的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統，其特徵在於，所述遠程網絡伺服器設備能夠在internet網絡動態IP接入方式中，採用混合P2P方式通過目錄伺服器自動獲得IP位址和設備ID號。
3.如權利要求1所述的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統，其特徵在於，所述遠程網絡伺服器設備將多路開關I/O信號轉換成以太信號，以及將以太信號轉換成多路開關I/O信號。
4.如權利要求1所述的基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統，其特徵在於，所述遠程網絡伺服器設備在internet網絡動態IP接入方式中，通過混合P2P方式自動獲得 IP位址和設備唯一 ID號，將多路RS232信號，RS485信號，轉換成以太信號，將太信號轉換成多路RS232信號，RS485信號；同時將多路開關I/O信號轉換成以太信號，以太信號轉換成多路開關I/O信號。
專利摘要本實用新型公開了一種基於動態IP網絡實現遠程開關信號控制系統，包括網際網路絡互連的WEB伺服器、目錄伺服器、遠程網絡伺服器設備以及系統中應用的客戶端軟體，利用P2P技術獲取動態IP位址，將設備的唯一ID號與所獲得的動態IP位址進行捆綁，確定遠程監控目標設備，再經過數據包處理，分辨控制數據類型，串口信號和開關信號轉換成以太信號實現了在動態IP網絡下的遠程視頻監控，開關及串口信號的數據採集控制。本實用新型利用價格低廉、適用範圍廣泛的ADSL接入的internet網絡和通用伺服器，就能夠實現以往使用專用網絡和特定伺服器設備實現的遠程開關信號控制，可以廣泛應用到在ADSL接入方式下對廣大客戶，連鎖店，家庭家居提供遠程數據採集和控制。
文檔編號H04L29/06GK202094935SQ20112006778
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者李進, 王榮栓, 趙勳 申請人:天津市雅浪通訊技術有限公司