專利名稱：基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)的制作方法
基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)技術領域
本發(fā)明屬于信息系統(tǒng)綜合和智能設備監(jiān)控管理領域，特別是一種基于SaaS (Software-as-a-service,軟件即是服務)的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)。
背景技術：
當前，國民經濟各部門中智能化已露端倪，智能化產品不斷涌現，智能化趨向愈來愈明顯，出現了各種智能儀表、智能車輛、智能家居、智能“寵物”、智能材料甚至智能大廈。 一些生產和經營系統(tǒng)也大量地采用智能技術，如各種智能生產控制系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、虛擬企業(yè)、電子商務等。至于這些生產和經營的管理系統(tǒng)，就更快地實現了不同程度的智能化，如智能鐵路運輸管理系統(tǒng)、智能空中交通管制系統(tǒng)、智能財務結算系統(tǒng)、 智能金融管理系統(tǒng)、智能物資管理系統(tǒng)、智能數據庫管理系統(tǒng)等。
雖然現在智能化設備在國內外的發(fā)展趨勢一片大好，但是其中也或多或少存在一系列的問題。特別突出的是對于智能化設備的管理方面，現在國內外幾乎所有的智能化產品都是實行一次性開發(fā)，也就是生產廠商研發(fā)、生產一個產品，然后就是銷售，僅有少數幾家跨國企業(yè)有能力對其產品進行全球性的售后維護與升級，隨著智能設備的飛速發(fā)展和人們需求水平的提高，傳統(tǒng)低效的設備管理維護模式與用戶需求之間的矛盾將進一步加劇。 企業(yè)需要新興的高效的設備管理模式以降低成本，用戶需要更為便利優(yōu)質的設備服務。
本系統(tǒng)的應用服務可以有效解決這個問題，能夠實現對智能設備的全壽命管理， 即將智能設備分為設計開發(fā)、銷售、售后、報廢四個階段。設計開發(fā)階段，系統(tǒng)提供開發(fā)團隊支持文檔的管理與遠程協(xié)同開發(fā)能力；銷售階段可以對銷售情況進行統(tǒng)計以利于推廣策略的制定；售后階段能夠對產品的質量進行動態(tài)跟蹤或對固件進行升級，設備出現故障時可實現遠程維護；報廢階段可以對設備提供回收策略利于產品線的延續(xù)和用戶認可度的提聞。
處此之外，現有的設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)定制開發(fā)周期長，可重用度低，需要針對具體的應用需求對系統(tǒng)的軟硬件進行重新的部署和開發(fā)。而且傳統(tǒng)設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的固有特性決定其無法克服規(guī)?；系K，即隨著監(jiān)控者和監(jiān)控對象數量的增加，系統(tǒng)只有通過重新定制才能應對業(yè)務增長帶來的挑戰(zhàn)。本系統(tǒng)提供一種基于SaaS應用模式的解決方案，有效解決監(jiān)控對象規(guī)?；鶐淼膯栴}，能夠根據用戶數量動態(tài)部署服務器和信息承載能力， 使服務器硬件資源得到充分利用，從而減低運營成本。
SaaS (Software-as-a-service)的意思是軟件即服務,是一種基于互聯網提供軟件服務的軟件應用模式。SaaS提供商為用戶搭建信息化所需要的所有網絡基礎設施及軟件、硬件運作平臺，并負責所有前期的實施、后期的維護等一系列服務，用戶無需購買軟硬件，即可通過互聯網使用信息系統(tǒng)。
中國電子商務研究中心預測，2010和2011年是云計算的概念導入期，2012年中國云計算應用市場將進入高速發(fā)展期，而SaaS在此兩年間隨著軟件產品應用探索的逐步成熟、品牌集中度的提高、用戶認知的大規(guī)模普及、以及互聯網租用形式的成熟，SaaS應用也將逐步進入更為快速的市場發(fā)展周期。
本設計研究的系統(tǒng)屬于SaaS應用服務體系，更將軟件服務拓展至智能設備服務， 提供智能設備基于SaaS平臺的遠程監(jiān)控、計劃定制和信息綜合等應用服務。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現、對智能設備的全壽命管理，提供智能設備基于SaaS平臺的遠程監(jiān)控、計劃定制和信息綜合等應用服務。用戶通過網頁瀏覽器定制云端應用服務層提供的設備服務，實現對智能設備的遠程管理、監(jiān)控和使用等服務。
為實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是
一種基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括
智能設備層包括各種基于智能處理器的電子電氣設備，且具備通信、調試接口， 其功能是為用戶提供直接設備服務；
云端應用服務層包括云應用服務終端、負載均衡器單元、應用服務器單元、數據服務器單元，其功能是處理設備服務請求，對設備信息進行綜合處理并通過云應用服務終端具體執(zhí)行；
用戶應用層包括任何可接入互聯網并搭載網頁瀏覽器的設備以及用戶，其功能是用戶通過網頁瀏覽器定制云端應用服務層提供的設備服務，實現對智能設備的遠程管理、監(jiān)控和使用等服務。
所述智能設備層包括智能控制單元、服務執(zhí)行單元以及通信接口單元，
智能控制單元采用ARM、DSP、MCU或FPGA智能控制芯片，根據設備服務要求提供相應的控制策略；
服務執(zhí)行單元將智能控制單元提供的控制策略予以具體執(zhí)行，產生相應的服務動作；
通信接口單元采用wifi、CAN或串口通信接口，依據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議，與云應用服務終端建立連接，實現數據的實時交互，采用JTAG調試接口完成對智能設備的遠程編程調試和固件升級；
所述基于SaaS的智能設備通信協(xié)議的制定方法是通信過程由云應用服務終端主動發(fā)起，以廣播的形式將信息發(fā)送至智能設備層的所有設備，通信信號幀格式包括起始段、設備網絡地址、設備ID、命令描述字段、數據段、數據校驗段以及結束段，所述基于SaaS 的智能設備與該格式信號幀中設備網絡地址的值相比較，倘若其值相同，則對該請求進行解析、執(zhí)行和應答操作；否則，丟棄該信號。
所述云端應用服務層包括云應用服務終端、負載均衡器單元、應用服務器單元以及數據服務器單元，
云應用服務終端包括核心控制模塊、通信接口模塊以及調試及拓展接口模塊，最多可以承載200個基于SaaS的智能設備的監(jiān)控任務，其中核心控制模塊硬件電路以ARMll 為核心處理器，外拓了 NAND FLASH、SDRAM存儲器，NAND FLASH存儲LINUX操作系統(tǒng)鏡像， SDRAM則作為系統(tǒng)運行內存，兩種存儲器均通過地址和數據總線與核心處理器ARMll相連， 供電電路、實時時鐘電路、看門狗電路為核心控制模塊及設備運行提供基礎電路運行環(huán)境，核心模塊功能是完成對云應用服務操作指令的解析，并協(xié)調通信接口模塊、調試及拓展接口模塊的工作；通信接口模塊硬件電路包括以太網接口電路、CAN總線接口電路、RS232串口接口電路，以太網接口電路通過地址和數據總線與核心控制模塊相連，使終端具備互聯網通信能力；CAN總線接口電路通過UARTO通信接口與核心控制模塊相連，使終端具備CAN 網絡通信能力，RS232串口接口電路通過UARTl通信接口與核心控制模塊相連，使終端能夠通過RS232通信協(xié)議與單個設備進行通信；通信接口模塊的功能是提供多種方式的通信接口，完成與基于SaaS的智能設備信息的實時交互；調試及拓展接口模塊包括CPLD控制電路、JTAG接口電路和拓展接口電路，CPLD控制電路具有時序嚴格、硬件靈活性大的特點，用它能夠可靠實現智能芯片的編程和調試算法，CPLD控制電路通過UART2通信接口與核心控制模塊相連，核心控制模塊通過該總線對CPLD控制電路發(fā)出編程和調試指令，CPLD根據指令加載存儲器中的編程調試算法，并通過JTAG接口電路實現對基于SaaS的智能設備的遠程編程和調試，核心控制模塊通過讀寫存儲器中的編程調試算法數據能夠靈活實現自定義接口的拓展工作。
所述云應用服務終端的核心處理器ARMll上運行3個線程云端數據發(fā)送線程、云端數據接收線程以及智能設備調試升級線程。
所述云端數據發(fā)送線程為主線程，完成與云端應用服務層分布式緩存守護程序 MemCached的通信，具體流程是，首先根據通信接口模式撥碼開關狀態(tài)，設置與基于SaaS的智能設備的通信接口(太網接口、CAN總線接口或RS232串口接口三選其一)，并初始化接口單元設備，設置云端應用服務域名及端口，建立與應用服務器11211號端口的TCP通信鏈路，然后檢查TCP通信鏈路連接狀態(tài)，若連接正常則接收來自基于SaaS的智能設備的數據并存入發(fā)送緩沖區(qū)，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議，對緩存區(qū)數據進行處理，然后根據MemCached通信協(xié)議對數據進行封裝，最后將封裝后的數據發(fā)送至云端應用服務層分布式緩存中暫存。
所述云端數據接收線程的具體流程是，首先檢查是否接收到本線程的退出信號， 否則建立與云端服務器層5005號端口的TCP通信鏈路，若鏈路狀態(tài)正常且數據格式正確， 則將接收到網絡數據并存入接收緩沖區(qū)后，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議對數據進行封裝，最后將封裝后的數據通過通信接口單元發(fā)送給相應的基于SaaS的智能設備。
所述智能設備調試升級線程的具體流程是，首先檢查是否接收到本線程的退出信號，否則建立與云端服務器層5005號端口的TCP通信鏈路，若鏈路狀態(tài)正常且數據格式正確，則將接收到網絡數據并存入接收緩沖區(qū)后，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議對數據進行封裝，最后將封裝后的數據通過UART2通信接口發(fā)送給CPLD控制電路，CPLD控制電路則根據收到的數據調用相應的編程算法對基于SaaS的智能設備進行編程調試，調試信息同樣通過UART2通信接口返回核心控制模塊。
所述負載均衡器單元為云端應用服務層的入口，包括若干個路由器和負載均衡器，當有來自互聯網的連接請求時，負載均衡器單元根據應用服務器負載狀況動態(tài)分配網絡負載，當某臺應用服務器過載或故障時依然能夠保證整個系統(tǒng)的正常運行；
所述應用服務器單元為應用服務器集群，應用服務器裝配Ubuntu服務器版操作系統(tǒng)，具備Apache網頁服務器、PHP支持庫以及MemCached分布式緩存系統(tǒng),應用服務器根據用戶服務請求，驅動云應用服務終端執(zhí)行相應的設備服務；4/7頁
所述數據服務器單元為數據服務器集群，數據服務器裝配Ubuntu服務器版操作系統(tǒng)，具備MySQL數據庫，由于采用SaaS多租戶架構，設計對數據庫進行水平切分，即分為租戶物理數據庫、集中式租戶數據庫，在用戶登錄時，通過查詢集中式租戶數據庫中相應的關系表，確定其對應租戶業(yè)務數據存儲在物理數據庫中的具體位置。
所述云端應用服務層采用SaaS應用服務架構，實現應用服務器和數據服務器信息承載能力的動態(tài)拓展，云端應用服務器上的程序包括數據接收模塊、系統(tǒng)監(jiān)控器模塊、客戶端模塊以及后臺數據管理模塊。所述數據接收模塊監(jiān)聽11211號端口云應用服務終端的連接請求并新建一個線程，若通信鏈路連接狀態(tài)正常，則接收智能設備的實時監(jiān)控數據，然后將接收到的實時數據存入分布式緩存，分布式緩存作為實時數據庫僅保存幾組最新的監(jiān)控數據。若連接斷開則結束該線程，等待云應用服務終端重連請求；所述系統(tǒng)監(jiān)控器模塊為服務器守護程序，監(jiān)聽5005號端口云應用服務終端的連接請求，若接收到連接請求則新建一個線程，若通信鏈路連接狀態(tài)正常則將待發(fā)送數據發(fā)送至云應用服務終端，否則結束該進程，然后根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議解析分布式緩存中的數據，并依據用戶定制的監(jiān)控服務策略(數據入庫頻率、數據約束等)處理分布式緩存中的數據，定時將緩存數據存入數據庫，對故障數據和特征數據則直接存入數據庫并產生相應異常處理服務；所述客戶端模塊提供用戶基于瀏覽器的應用程序操作界面，通過向云應用服務終端發(fā)送服務請求，提供智能設備的遠程管理、監(jiān)控和調試等服務；所述后臺數據管理模塊提供系統(tǒng)管理員遠程數據庫管理和系統(tǒng)維護等功能。
所述用戶應用層WEB應用監(jiān)控程序設計為具備HTML5. O風格的可視界面，能監(jiān)控和顯示協(xié)議約定的相關數據。能遠程升級固件程序，遠程配置軟件，支持本地和遠程圖形化界面配置與維護。具有設備管理功能功能，出現故障時，系統(tǒng)能自動/遠程復位，方便用戶控制。
本發(fā)明實現智能設備基于SaaS平臺的遠程監(jiān)控、管理和信息綜合等應用服務，有效解決監(jiān)控對象規(guī)?；鶐淼膯栴}，能夠根據用戶數量動態(tài)部署服務器和信息承載能力，使服務器硬件資源得到充分利用，從而減低運營成本。


圖I
圖2
圖3
圖4
圖具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
如圖2所示，根據系統(tǒng)物理結構，系統(tǒng)可以分為智能設備層、云端應用服務層及其應用服務終端、用戶應用層。智能設備層為用戶提供直接設備服務；云應用服務終端建立云端應用服務層與智能設備層統(tǒng)一通信接口 ；云端應用服務層處理設備服務請求，對設備信息進行綜合處理并通過云應用服務終端具體執(zhí)行；用戶應用層實現對智能設備的遠程管8理、監(jiān)控和使用等服務。圖I對系統(tǒng)結構作了更為清晰的描述。
首先，智能設備層由若干個智能設備組成。智能設備的形式各異，提供的服務也千差萬別，比如家用設備智能洗衣機、智能空調、智能冰箱等，或者工業(yè)上的智能控制器，這些都屬于智能設備。雖然存在這些差異，但依然可以將其模型抽象為智能控制單元、服務執(zhí)行單元、通信接口單元3部分。智能控制單元，采用ARM、DSP、MCU或FPGA等智能控制芯片，根據一定的設備服務要求提供相應的控制策略；服務執(zhí)行單元，將智能控制單元提供的控制策略予以具體執(zhí)行，產生相應的服務動作。通信接口單元，采用wifi、CAN或串口等通信接口，依據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議，與云應用服務終端建立連接，實現數據的實時交互，采用JTAG調試接口完成對智能設備的遠程編程調試和固件升級。
現有的智能設備通過簡單軟硬件設計即可改造成符合本系統(tǒng)標準的設備。智能設備在軟件開發(fā)設計階段必須加入基于SaaS的智能設備通信協(xié)議處理模塊。
其次，云應用服務終端輸入云端應用服務層，由核心控制模塊、通信接口模塊、調試及拓展接口模塊3部分組成。
核心控制模塊，使用三星公司的S3C6410低功耗、高性價比RISC處理器，外拓IG 字節(jié)NAND FLASH、128M字節(jié)的SDRAM存儲器，NAND FLASH存儲LINUX操作系統(tǒng)鏡像，SDRAM 則作為系統(tǒng)運行內存，兩種存儲器均通過地址和數據總線與ARMll相連；系統(tǒng)需要多個獨立的供電電路來保障系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行，包括I. IV ARM Core PowerU. 2V VDD Alive PowerU. 3V VDD INT Power,1. 8V SDRAM Power,1. 2V PLL Power ;配置一顆紐扣電池，當系統(tǒng)掉電是提供實時時鐘；結合看門狗電路和復位電路等為控制器及設備運行提供基礎電路運行環(huán)境。該模塊功能是完成對云應用服務操作指令的解析，并協(xié)調通信接口模塊、調試及拓展接口模塊的工作。
通信接口模塊硬件電路包括以太網接口電路、CAN總線接口電路、RS232串口接口電路。以太網接口電路采用DM9000A快速以太網MAC控制器，并通過地址和數據總線與 S3C6410相連，使終端具備互聯網通信能力；CAN總線接口電路采用MCP2551高速CAN收發(fā)器進行接口轉換，S3C6410通過UARTO與MCP2551相連，使終端具備CAN網絡通信能力； RS232串口接口電路采用MAX202E標準RS232電平轉換器通過UARTl通信接口與控制器相連，使終端能夠通過RS232通信接口與單個設備進行通信。通信接口模式由通信接口模式撥碼開關的狀態(tài)決定，即以太網通信接口狀態(tài)、CAN通信接口狀態(tài)和RS232通信接口狀態(tài)。 通信接口模塊的功能是提供多種方式的通信接口，完成與智能設備信息的實時交互。
調試及拓展接口模塊，采用Altera公司MAX3000A系列的EPM3128A CPLD作為接口模塊控制器。CPLD具有時序嚴格、硬件靈活性大的特點，用它能夠可靠實現智能芯片的編程和調試算法。CPLD控制電路通過UART2通信接口與核心控制器相連，核心控制器通過該總線對CPLD控制電路發(fā)出編程和調試指令；CPLD根據指令加載存儲器中的編程調試算法，并通過JTAG接口電路實現對智能設備的遠程編程和調試；核心控制通過讀寫存儲器中的編程調試算法數據能夠靈活實現自定義接口的拓展工作。
基于SaaS的智能設備通信過程由云應用服務終端主動發(fā)起，以廣播的形式將信息發(fā)送至智能設備層的所有設備，通信信號幀格式包括起始段、設備網絡地址、設備ID、命令描述字段、數據段、數據校驗段、結束段。起始段為2字節(jié)16進制數“OxFE OxFE”;設備網絡地址字段為4字節(jié)16進制數，假如設備實際網絡為“192. 168. 0. 3”，則該字段值為“0xC090xA8 0x00 0x03” ；設備ID字段為8字節(jié)16進制數，描述設備分類及其在網絡中的標識。 數據段和數據校驗段的長度不確定，結束段為2字節(jié)16進制數“OxFF OxFF”。智能設備與該格式信號幀中設備網絡地址的值相比較，倘若其值相同，則對該請求進行解析、執(zhí)行和應答操作；否則，丟棄該信號。
云應用服務終端上使用定制的LINUX操作系統(tǒng)，并運行智能設備監(jiān)控程序，該程序能夠根據通信接口模式，實時獲取智能設備運行參數，然后將數據進行封裝后發(fā)送至云端應用服務層，同時能夠接收來自云端應用服務層的服務指令，通過通信端口傳遞給智能設備，智能設備根據指令產生相應的服務動作。為實現上述功能，該程序包括3個線程 云端數據發(fā)送線程、云端數據接收線程、智能設備調試升級線程。
云端數據發(fā)送線程為主線程，完成與云端應用服務層分布式緩存守護程序 MemCached的通信。MemCached是一個高性能的分布式內存對象緩存系統(tǒng)，通常用于動態(tài) Web應用以減輕數據庫負載。它通過在內存中緩存數據和對象來減少讀取數據庫的次數， 從而提供動態(tài)、數據庫驅動網站的速度。MemCached基于一個存儲鍵/值對的hashmap。其在操作系統(tǒng)上運行一個守護進程，不斷監(jiān)聽11211端口的連接請求。客戶端可以用任何語言來編寫，只要符合MemCached通信協(xié)議，即可完成與分布式緩存系統(tǒng)的讀寫操作。云端數據發(fā)送線程正是這樣的一個客戶端程序。其具體流程是，首先根據通信接口模式撥碼開關狀態(tài)，設置與智能設備的通信接口(太網接口或CAN總線接口或RS232串口接口三選其一)，并初始化接口單元設備。設置云端應用服務域名及端口，建立與MemCached的TCP通信鏈路。然后檢查TCP通信鏈路連接狀態(tài)，若連接正常則接收來自智能設備的數據并存入發(fā)送緩沖區(qū)。根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議，對發(fā)送緩存區(qū)數據進行處理。然后根據 MemCached通信協(xié)議對數據進行封裝。最后將封裝后的數據發(fā)送至云端應用服務層分布式緩存中暫存。
云端數據接收線程主要功能是接收來自云端應用服務層的指令，并依據指令驅動智能設備執(zhí)行相應的服務任務。具體流程是，首先檢查是否接收到本線程的退出信號，否則建立與云端服務器層5005號端口的TCP通信鏈路，若鏈路狀態(tài)正常且數據格式正確，則將接收到網絡數據并存入接收緩沖區(qū)。云端服務器層5005號端口由一個系統(tǒng)監(jiān)控器守護程序監(jiān)控，只要與該守護程序建立TCP通信鏈路，即可實現數據的雙向傳輸。然后接 收緩沖區(qū)中的數據則根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議對數據進行封裝。最后將封裝后的數據通過通信接口單元發(fā)送給相應的智能設備。
智能設備調試升級線程主要功能是接收來自云端應用服務層的編程調試指令，并通過調試及拓展接口模塊的通信，調用存儲于CPLD的編程算法，將調試程序下載至智能設備。具體流程是，首先檢查是否接收到本線程的退出信號，否則建立與云端服務器層5005 號端口的TCP通信鏈路，若鏈路狀態(tài)正常且數據格式正確，則將接收到網絡數據并存入接收緩沖區(qū)后，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議對數據進行封裝。最后將封裝后的數據通過UART2通信接口發(fā)送給CPLD，CPLD則根據收到的數據調用相應的編程算法對智能設備進行編程調試，調試信息同樣通過UART2通信接口返回核心控制器。
云端應用服務層，由云應用服務終端、負載均衡器單元、應用服務器單元、數據服務器單元4部分組成。負載均衡器單元為云端應用服務層的入口，由若干個路由器和負載均衡器組成，當有來自互聯網的連接請求時，能夠根據應用服務器負載狀況動態(tài)分配網絡負載，當某臺應用服務器過載或故障時依然能夠保證整個系統(tǒng)的正常運行；應用服務器單元為應用服務器集群，應用服務器裝配Ubuntu服務器版操作系統(tǒng)，具備Apache網頁服務器、PHP支持庫以及MemCached分布式緩存系統(tǒng)。應用服務器根據用戶服務請求，驅動云應用服務終端執(zhí)行相應的設備服務；數據服務器單元為數據服務器集群，數據服務器裝配 Ubuntu服務器版操作系統(tǒng)，具備MySQL數據庫。由于采用SaaS多租戶架構，設計對數據庫進行水平切分，即分為租戶物理數據庫、集中式租戶數據庫。在用戶登錄時，通過查詢集中式租戶數據庫中相應的關系表，確定其對應租戶業(yè)務數據存儲在物理數據庫中的具體位置。
云端應用服務層采用SaaS應用服務架構，實現應用服務器和數據服務器信息承載能力的動態(tài)拓展。應用服務器上的程序包括數據接收模塊、系統(tǒng)監(jiān)控器模塊、客戶端模塊、后臺數據管理模塊。
數據接收模塊監(jiān)聽11211號端口云應用服務終端的連接請求并新建一個線程，若通信鏈路連接狀態(tài)正常，則接收智能設備的實時監(jiān)控數據，然后將接收到的實時數據存入分布式緩存，分布式緩存作為實時數據庫僅保存幾組最新的監(jiān)控數據。若連接斷開則結束該線程，等待云應用服務終端重連請求。
系統(tǒng)監(jiān)控器模塊為服務器守護程序，監(jiān)聽5005號端口云應用服務終端的連接請求，若接收到連接請求則新建一個線程。若通信鏈路連接狀態(tài)正常則將待發(fā)送數據發(fā)送至云應用服務終端，否則結束該進程，然后根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議解析分布式緩存中的數據，并依據用戶定制的監(jiān)控服務策略(數據入庫頻率、數據約束等)處理分布式緩存中的數據，定時將緩存數據存入數據庫，對故障數據和特征數據則直接存入數據庫并產生相應異常處理服務。
客戶端模塊提供用戶基于瀏覽器的應用程序操作界面，通過向云應用服務終端發(fā)送服務請求，提供智能設備的遠程管理、監(jiān)控和調試等服務。后臺數據管理模塊提供系統(tǒng)管理員遠程數據庫管理和系統(tǒng)維護等功能。用戶應用層WEB應用監(jiān)控程序設計為具備 HTML5. O風格的可視界面，能監(jiān)控和顯示協(xié)議約定的相關數據。能遠程升級固件程序，遠程配置軟件，支持本地和遠程圖形化界面配置與維護。具有設備管理功能功能，出現故障時， 系統(tǒng)能自動/遠程復位，方便用戶控制。
本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.、一種基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括 智能設備層包括各種基于智能處理器的電子電氣設備，且具備通信、調試接ロ，其功能是為用戶提供直接設備服務； 云端應用服務層包括云應用服務終端、負載均衡器単元、應用服務器單元、數據服務器単元，其功能是處理設備服務請求，對設備信息進行綜合處理并通過云應用服務終端具體執(zhí)行； 用戶應用層包括任何可接入互聯網并搭載網頁瀏覽器的設備以及用戶，其功能是用戶通過網頁瀏覽器定制云端應用服務層提供的設備服務，實現對智能設備的遠程管理、監(jiān)控和使用服務。
2.如權利要求I所述的基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于 所述智能設備層包括智能控制單元、服務執(zhí)行單元以及通信接ロ単元， 智能控制單元采用ARM、DSP、MCU或FPGA智能控制芯片，根據設備服務要求提供相應的控制策略； 服務執(zhí)行単元將智能控制單元提供的控制策略予以具體執(zhí)行，產生相應的服務動作； 通信接ロ單元采用wifi、CAN或串ロ通信接ロ，依據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議，與云應用服務終端建立連接，實現數據的實時交互，采用JTAG調試接ロ完成對智能設備的遠程編程調試和固件升級； 所述基于SaaS的智能設備通信協(xié)議的制定方法是通信過程由云應用服務終端主動發(fā)起，以廣播的形式將信息發(fā)送至智能設備層的所有設備，通信信號幀格式包括起始段、設備網絡地址、設備ID、命令描述字段、數據段、數據校驗段以及結束段，所述基于SaaS的智能設備與該格式信號幀中設備網絡地址的值相比較，倘若其值相同，則對該請求進行解析、執(zhí)行和應答操作；否則，丟棄該信號。
3.如權利要求I所述的基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述云端應用服務層包括云應用服務終端、負載均衡器単元、應用服務器單元以及數據服務器単元， 所述云應用服務終端包括核心控制模塊、通信接ロ模塊和調試及拓展接ロ模塊，最多可以承載200個基于SaaS的智能設備的監(jiān)控任務，其中 核心控制模塊硬件電路以ARMll為核心處理器，外拓了 NAND FLASH、SDRAM存儲器，NAND FLASH存儲LINUX操作系統(tǒng)鏡像，SDRAM則作為系統(tǒng)運行內存，兩種存儲器均通過地址和數據總線與核心處理器ARMll相連，供電電路、實時時鐘電路、看門狗電路為核心控制模塊及設備運行提供基礎電路運行環(huán)境，核心模塊功能是完成對云應用服務操作指令的解祈，并協(xié)調通信接ロ模塊、調試及拓展接ロ模塊的工作； 通信接ロ模塊硬件電路包括以太網接ロ電路、CAN總線接ロ電路、RS232串ロ接ロ電路，以太網接ロ電路通過地址和數據總線與核心控制模塊相連，使終端具備互聯網通信能力；CAN總線接ロ電路通過UARTO通信接ロ與核心控制模塊相連，使終端具備CAN網絡通信能力，RS232串ロ接ロ電路通過UARTl通信接ロ與核心控制模塊相連，使終端能夠通過RS232通信協(xié)議與單個設備進行通信；通信接ロ模塊的功能是提供多種方式的通信接ロ，完成與基于SaaS的智能設備信息的實時交互； 調試及拓展接ロ模塊包括CPLD控制電路、JTAG接ロ電路和拓展接ロ電路，CPLD控制電路具有時序嚴格、硬件靈活性大的特點，用它能夠可靠實現智能芯片的編程和調試算法，CPLD控制電路通過UART2通信接ロ與核心控制模塊相連，核心控制模塊通過該總線對CPLD控制電路發(fā)出編程和調試指令，CPLD根據指令加載存儲器中的編程調試算法，并通過JTAG接ロ電路實現對基于SaaS的智能設備的遠程編程和調試，核心控制模塊通過讀寫存儲器中的編程調試算法數據能夠靈活實現自定義接ロ的拓展工作； 所述負載均衡器單元為云端應用服務層的入ロ，包括若干個路由器和負載均衡器，當有來自互聯網的連接請求時，負載均衡器単元根據應用服務器負載狀況動態(tài)分配網絡負載，當某臺應用服務器過載或故障時依然能夠保證整個系統(tǒng)的正常運行； 所述應用服務器單元為應用服務器集群，應用服務器裝配Ubuntu服務器版操作系統(tǒng)，具備Apache網頁服務器、PHP支持庫以及MemCached分布式緩存系統(tǒng)，應用服務器根據用戶服務請求，驅動云應用服務終端執(zhí)行相應的設備服務； 所述數據服務器單元為數據服務器集群，數據服務器裝配Ubuntu服務器版操作系統(tǒng)，具備MySQL數據庫，由于采用SaaS多租戶架構，設計對數據庫進行水平切分，即分為租戶物理數據庫、集中式租戶數據庫，在用戶登錄時，通過查詢集中式租戶數據庫中相應的關系表，確定其對應租戶業(yè)務數據存儲在物理數據庫中的具體位置。
4.如權利要求I所述的基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述用戶應用層的WEB應用監(jiān)控程序設計為具備HTML5. O風格的可視界面，能監(jiān)控和顯示協(xié)議約定的相關數據，能遠程升級固件程序，遠程配置軟件，支持本地和遠程圖形化界面配置與維護，具有設備管理功能功能，出現故障吋，系統(tǒng)能自動/遠程復位，方便用戶控制。
5.如權利要求3所述的基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述云應用服務終端的核心處理器ARMll上運行3個線程云端數據發(fā)送線程、云端數據接收線程以及智能設備調試升級線程 云端數據發(fā)送線程該線程為主線程，完成與云端應用服務層分布式緩存守護程序MemCached的通信，具體流程是，首先根據通信接ロ模式撥碼開關狀態(tài)，設置與基于SaaS的智能設備的通信接ロ，并初始化接ロ単元設備，設置云端應用服務域名及端ロ，建立與應用服務器的通信鏈路，然后檢查通信鏈路連接狀態(tài)，若連接正常則接收來自基于SaaS的智能設備的數據并存入發(fā)送緩沖區(qū)，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議，對緩存區(qū)數據進行處理，然后根據MemCached通信協(xié)議對數據進行封裝，最后將封裝后的數據發(fā)送至云端應用服務層分布式緩存中暫存； 云端數據接收線程具體流程是，首先檢查是否接收到本線程的退出信號，否則建立與云端服務器層的通信鏈路，若鏈路狀態(tài)正常且數據格式正確，則將接收到網絡數據并存入接收緩沖區(qū)后，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議對數據進行封裝，最后將封裝后的數據通過通信接ロ單元發(fā)送給相應的基于SaaS的智能設備 智能設備調試升級線程具體流程是，首先檢查是否接收到本線程的退出信號，否則建立與云端服務器層的通信鏈路，若鏈路狀態(tài)正常且數據格式正確，則將接收到網絡數據并存入接收緩沖區(qū)后，根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議對數據進行封裝，最后將封裝后的數據通過通信接ロ發(fā)送給CPLD控制電路，CPLD控制電路則根據收到的數據調用相應的編程算法對基于SaaS的智能設備進行編程調試，調試信息同樣通過通信接ロ返回核心控制模塊。
6.如權利要求I所述的基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于 所述云端應用服務層采用SaaS應用服務架構，實現應用服務器和數據服務器信息承載能力的動態(tài)拓展，云端應用服務器上的程序包括數據接收模塊、系統(tǒng)監(jiān)控器模塊、客戶端模塊以及后臺數據管理模塊， 數據接收模塊監(jiān)聽11211號端ロ云應用服務終端的連接請求井新建ー個線程，若通信鏈路連接狀態(tài)正常，則接收智能設備的實時監(jiān)控數據，然后將接收到的實時數據存入分布式緩存，分布式緩存作為實時數據庫僅保存幾組最新的監(jiān)控數據，若連接斷開則結束該線程，等待云應用服務終端重連請求； 系統(tǒng)監(jiān)控器模塊為服務器守護程序，監(jiān)聽5005號端ロ云應用服務終端的連接請求，若接收到連接請求則新建ー個線程，若通信鏈路連接狀態(tài)正常則將待發(fā)送數據發(fā)送至云應用服務終端，否則結束該進程，然后根據基于SaaS的智能設備通信協(xié)議解析分布式緩存中的數據，并依據用戶定制的監(jiān)控服務策略處理分布式緩存中的數據，定時將緩存數據存入數據庫，對故障數據和特征數據則直接存入數據庫并產生相應異常處理服務； 客戶端模塊提供用戶基于瀏覽器的應用程序操作界面，通過向云應用服務終端發(fā)送服務請求，提供智能設備的遠程管理、監(jiān)控和調試服務； 后臺數據管理模塊提供系統(tǒng)管理員遠程數據庫管理和系統(tǒng)維護功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于SaaS的智能設備監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能設備層、云端應用服務層以及用戶應用層，智能設備層是一類監(jiān)控管理對象的集合；云端應用服務層是一組網絡服務器集群；用戶應用層包括任何可接入互聯網并搭載網頁瀏覽器的設備以及用戶。用戶可以使用網頁瀏覽器作為監(jiān)控終端，向云端應用服務層請求智能設備的監(jiān)控、管理等服務。云端應用服務層采用SaaS多租戶、分布式應用程序架構，依據用戶定制的監(jiān)控服務策略處理分布式緩存中的數據，定時將數據存入數據庫。云應用服務層驅動云應用服務終端，控制智能設備執(zhí)行相應服務動作。本發(fā)明實現智能設備基于SaaS平臺的遠程監(jiān)控、管理和信息綜合等應用服務，有效解決監(jiān)控對象規(guī)?；鶐淼膯栴}，能夠根據用戶數量動態(tài)部署服務器和信息承載能力，使服務器硬件資源得到充分利用，從而減低運營成本。
文檔編號G05B19/048GK102981440SQ20121043485
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權日2012年11月2日
發(fā)明者謝長君, 張智, 全書海, 石英, 黃亮, 全睿, 程洪 申請人:武漢理工大學