TWI673981B

TWI673981B - 遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法與其系統

Info

Publication number: TWI673981B
Application number: TW107119954A
Authority: TW
Inventors: 林宏洲; 林忠杰; 陳泰安
Original assignee: 三泰科技股份有限公司
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2019-10-01
Also published as: TW202002588A

Abstract

一種遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法與系統，其特徵在於對遠端設備的連接辨識與操作的控制，其係包括：閘道器網路連接於雲伺服端與至少一中介設備；由閘道器接收中介設備的裝置資訊，並轉發裝置資訊至雲伺服端；雲伺服端根據裝置資訊生成對應的虛擬通訊介面；虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備，並設定虛擬設備的虛擬存取模型；從些虛擬設備選擇任一，由雲伺服端將所選的虛擬設備加載為遠端設備；雲伺服端透過虛擬存取模型將設備命令發送至閘道器與中介設備；中介設備將所接收的網路封包轉換為設備命令；中介設備將終端設備的回覆響應發送至雲伺服端；由虛擬存取模型將第網路封包轉換為回覆響應。

Description

遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法與系統

一種電子設備的行為處理方法與系統，特別有關遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法與系統。

隨著工廠智慧化與物聯網(Internet to Things,IoT)等議題的興起，各家廠商希望能從雲伺服端(後台主機或雲端)可以即時的收集底層終端設備(device)的各項運作時的訊息，以便將所收集的訊息應用於大數據分析之中。而如何讓終端設備連接至網路才是跨入雲端的首要工作。

習知的終端設備所採的通訊協議並不相容現行的乙太網路(Ethernet)與TCP/IP協議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，簡稱TCP/IP)，因此無法直接將資訊上傳至雲端。所述的基礎網路(Filed bus)指的是終端設備所使用的通訊網路，例如：Modbus協議的基礎網路係為RS-485。一般而言，習知技術的終端設備的基礎網路的傳輸距離有限，而且基礎網路的架設方式固定。例如：環狀、菊鏈或星狀等。所以有新終端設備加入時，工作人員不易調整現有的基礎網路的拓樸結構。

以Modbus-TCP協議為例，Modbus-TCP協議原是以主從式架構(Master/Salve)的方式並透過TCP通訊。當Master端(意即雲伺服端)與任一Slave端(意即終端設備)輪詢(polling)時，其他終端設備僅能等待Master端釋放後才能進行連接。當擴增終端設備的數量時，會使得Master輪詢的時間也會隨之增加。這是由於Modbus-TCP協議對於終端設備的控制行為並無相應的變化。因此大量佈建終端設備時，會使得有越多的終端設備會發出中斷要求的次數變多。但每一個訪詢的時間仍是固定，所以就會造成總體的訪詢時間過長。而且新增加的終端設備也會額外加重雲伺服端的工作負載。

此外，工作人員除了需要設定終端設備本身的參數，還需要另外設定網路位址。Modbus-TCP協議的雲伺服端是透過查找表(table)與UID來定義所連接的終端設備。工作人員需要設定偵測裝置的相關參數。當設定錯誤的參數時，雲伺服端將無法順利控制終端裝置。而且各家廠商雖然是透過Modbus-TCP協議發展相關的終端設備，但是各家廠商的設定方式是各有差異的。

此外，其他種類的終端設備可能是透過所屬的通訊協議，例如：EtherNet/IP或Profinet。當同一工廠中存在多種不同的通訊協議時，基礎網路的佈建難度會隨之增加。對於上層的開發人員而言，在多種通訊協議間的轉換與資料擷取是相當繁雜的工作。

基於前述各種多種協議的佈線與設備參數的問題，使得雲伺服端不易連接至底層的終端設備而造成底層設備的資料採集不易，使得物聯網與大數據分析無法進一步的推近。

本發明提供一種遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其特徵在於對遠端設備的連接辨識與操作的控制。

遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法包括：閘道器網路連接於雲伺服端與至少一中介設備；由閘道器接收每中介設備的裝置資訊，並轉發裝置資訊至雲伺服端；雲伺服端根據裝置資訊生成對應的虛擬通訊介面；對虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備，並設定虛擬設備的虛擬存取模型；從些虛擬設備選擇任一，由雲伺服端將所選的虛擬設備加載為遠端設備；雲伺服端透過虛擬存取模型將設備命令封裝成第一網路封包；閘道器接收第一網路封包並轉發至相應的中介設備，中介設備將所接收的第一網路封包轉換為設備命令；中介設備將回覆響應轉換為第二網路封包；發送第二網路封包至閘道器，由閘道器轉發至雲伺服端；由虛擬存取模型將第二網路封包轉換為回覆響應。

本發明另提供一種遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統包括中介設備、雲伺服端與閘道器。中介設備包括第一處理單元、第一網路單元、第一儲存單元與實體通訊介面，第一處理單元電性連接於第一網路單元、第一儲存單元與實體通訊介面，第一網路單元電性連接終端設備，第一處理單元將第一網路封包轉換為設備命令並發送至終端設備，第一處理單元將終端設備的回覆響應轉換為第二網路封包，第一儲存單元存儲裝置資訊，裝置資訊記錄中介設備的實體通訊介面的種類與數量；雲伺服端包括第二處理單元、第二網路單元與第二儲存單元，第二處理單元電性連接於第二網路單元與第二儲存單元，第二網路單元連接於中介設備，第二處理單元根據所連結的中介設備建立連線清單，第二處理單元根據裝置資訊並建立相應的虛擬通訊介面，第二處理單元對虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備，第二處理單元將所選的虛擬設備掛載為遠端設備，第二處理單元設定遠端設備所對應的虛擬存取模型，第二處理單元透過虛擬存取模型傳輸設備命令或回覆響應；閘道器包括第三處理單元、第三網路單元、第四網路單元與第三儲存單元，第三處理單元電性連接於第三網路單元、第四網路單元與第三儲存單元，第三網路單元連接於中介設備，第四網路單元網路連接於雲伺服端，第三處理單元用於轉換第一網路封包與第二網路封包的識別資訊。

本發明的遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法與系統提供由雲伺服端至終端設備的資料傳輸管道，用於實現物聯網的資料採集與設備控制的需求。後台的工作人員不需要在工作現場設定終端設備完成才能讓雲控制端選擇所連接的終端設備。而且中介設備毀損時，工作人員只要將毀損的中介設備替換成新的中介設備後，在雲伺服端只要載入相應的環境設定檔即可驅動新裝設的中介設備。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

110、a、b、c‧‧‧中介設備

111‧‧‧第一處理單元

112‧‧‧第一網路單元

113‧‧‧第一儲存單元

114‧‧‧第一輸出緩存單元

115‧‧‧實體通訊介面

116‧‧‧第一管理程序

117‧‧‧裝置資訊

120‧‧‧雲伺服端

121‧‧‧第二處理單元

122‧‧‧第二網路單元

123‧‧‧第二輸出緩存單元

124‧‧‧第二儲存單元

125‧‧‧作業系統

126‧‧‧第二管理程序

127‧‧‧連線列表

130‧‧‧閘道器

131‧‧‧第三處理單元

132‧‧‧第三網路單元

133‧‧‧第四網路單元

134‧‧‧第三儲存單元

140‧‧‧終端設備

511‧‧‧第一中介設備

512‧‧‧第二中介設備

513‧‧‧第三中介設備

521‧‧‧警示燈

522‧‧‧讀卡機

523‧‧‧溫度計

524‧‧‧電子磅秤

第1圖係為本發明的系統架構示意圖。

第2A圖係為本發明的運作流程示意圖。

第2B圖係為本發明的中介設備識別示意圖。

第3A圖係為本發明的雲伺服端對中介設備的傳輸示意圖。

第3B圖係為本發明的雲伺服端與中介設備的分層控制示意圖。

第3C圖係為本發明的虛擬存取模型的動作機制示意圖。

第4A圖係為本發明的處理系統的連接示意圖。

第4B圖係為本發明的處理系統的設定示意圖。

第4C圖係為本發明的處理系統的控制示意圖。

第5A圖係為本發明的中介設備更換前示意圖。

第5B圖係為本發明的中介設備更換後示意圖。

本發明所揭示遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統包括中介設備110、雲伺服端120、閘道器130與終端設備140。請配合第1圖所示，其係為本發明的系統架構示意圖。中介設備110網路連接於閘道器130。另外，中介設備110可選擇是否電性連接於終端設備140。閘道器130網路連接於雲伺服端120。在本發明中閘道器130用於區分兩個不同的網路區段。閘道器130與中介設備110在本發明中設定為區域網段，閘道器130與雲伺服端120則設定為外部網段。雲端伺服器往閘道器130與中介設備110所發送的網路封包定義為第一網路封包，而中介設備110或閘道器130發往雲伺服端120的網路封包則定義為第二網路封包。

中介設備110包括第一處理單元111、第一網路單元112、第一儲存單元113、第一輸出緩存單元114與實體通訊介面115。第一處理單元111電性連結第一網路單元112、第一儲存單元113、第一輸出緩存單元114與實體通訊介面115。第一網路單元112連結於閘道器130。第一網路單元112與閘道器130係以媒體存取控制位址層(Media Access Control Address Layer，簡稱MAC Layer)封裝傳輸的網路封包。

第一儲存單元113存儲第一管理程序116與裝置資訊117。第一處理單元111運行第一管理程序116。第一管理程序116除了提供中介設備110的裝置資訊117，也將設備命令或回覆響應轉換為網路封包。裝置資訊117中記載中介設備110的型號資訊與所搭載的實體通訊介面115(種類與數量)。裝置資訊117也記錄至少一組的介面通道與中介設備 110的位址資訊。在區域網段中的位址資訊係為媒體存取控制位址。

實體通訊介面115電性連接於終端設備140，終端設備140接收設備命令或發送回覆響應。實體通訊介面115可以是但不限定為串列介面(serial)、並列介面(parallel)、類比輸入/輸出介面(analog I/O)、數位輸入/輸出介面(digital I/O)或通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)。裝置資訊117的每一組介面通道均對應實體通訊介面115。舉例而言，第一組的介面通道對應RS-232，第二組的介面通道對應串列介面。此外，其他組的介面通道也可以對應至已存在的實體通訊介面115。

雲伺服端120包括第二處理單元121、第二網路單元122、第二輸出緩存單元123與第二儲存單元124。第二處理單元121電性連結於第二網路單元122、第二輸出緩存單元123與第二儲存單元124。

第二網路單元122網路連接閘道器130。第二儲存單元124存儲作業系統125、第二管理程序126與連線列表127。連線列表127記錄所連接的閘道器130與所屬的中介設備110。第二處理單元121用於運行作業系統125並執行第二管理程序126。作業系統125可以是微軟(Microsoft)的視窗作業系統125或UNIX相關作業系統125。第二處理單元121另根據所連接的中介設備110與所選的介面通道，進而生成相應的虛擬通訊介面及虛擬存取模型。第二輸出緩存單元123用於暫存發送至中介設備110的相關資料，藉以保證發送至中介設備110的資料完整性。雲伺服端120與閘道器130之間係以傳輸控制協議/網路傳輸協議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，簡稱TCP/IP)的方式封裝傳輸的網路封包。換言之，雲伺服端120與閘道器130之間的封包識別是透過IP位址。而閘道器130與中介設備110之間的封包識別則是透過MAC位址。

閘道器130可以透過個人電腦(PC)或是單晶片微計算機(ASIC)等各種型態實現。閘道器130包括第三處理單元131、第三網路單元132、第四網路單元133與第三儲存單元134。第三處理單元131電性連結第三網路單元132與第三儲存單元134。第三網路單元132連接於中介設備110，第四網路單元133連接於雲伺服端120。第三處理單元131用於轉換第一網路封包與第二網路封包的識別資訊。第三儲存單元134儲存識別資訊與暫存通過閘道器130的網路封包。因此識別資訊在區域網段中係為MAC位址，而在外部網段則為IP位址。

對外部網段而言，閘道器130在初次連接網路時會發送連線要求至雲伺服端120。對區域網段而言，閘道器130根據識別資訊查詢相應的中介設備110的MAC位址，並將所查詢到的MAC位址對第一網路封包的標頭重新設定。由於雲伺服端120的第一網路封包的標頭僅提供閘道器130的IP位址與MAC位址。因此閘道器130無法直接從第一網路封包標頭的MAC位址直接映射至中介設備110的MAC位址。當從外部網段的封包發送至區域網段時，第三處理單元131會從第一網路封包文本中解析目的地的中介設備110的識別資訊，並重新封裝封包標頭。中介設備110在發送第二網路封包至閘道器130時，則由閘道器130根據雲端服務器的位址重新封裝第二網路封包的標頭與相關資訊。

為進一步說明中介設備110與雲伺服端120的處理流程，請配合第2A圖所示，其係為本發明的運作流程示意圖。本發明的遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法包括以下步驟：步驟S210：閘道器網路連接於雲伺服端與至少一中介設備；步驟S220：由閘道器接收每一中介設備的裝置資訊，並轉發裝置資訊至雲伺服端；步驟S230：雲伺服端根據裝置資訊生成對應的虛擬通訊介面；步驟S240：對虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備，並設定虛擬設備的虛擬存取模型；步驟S250：從虛擬設備選擇任一，由雲伺服端將所選的虛擬設備加載為遠端設備；步驟S260：雲伺服端透過虛擬存取模型將設備命令封裝成第一網路封包；步驟S270：閘道器接收第一網路封包並轉發至相應的中介設備，中介設備將所接收的第一網路封包轉換為設備命令；步驟S280：中介設備將回覆響應轉換為第二網路封包；步驟S290：發送第二網路封包至閘道器，由閘道器轉發至雲伺服端；以及步驟S300：由虛擬存取模型將第二網路封包轉換為回覆響應。

首先，中介設備110可以選擇是否連接終端設備140。閘道器130分別網路連接雲伺服端120與中介設備110。閘道器130將所連接的兩個網段分別定義為區域網段與外部網段。在區域網段中，中介設備110與閘道器130係以MAC位址作為裝置搜尋與封包傳輸的方式。在外部網段，閘道器130與雲伺服端120係以IP位址作為網路封包的傳輸方式。

在中介設備110連接於閘道器130時，閘道器130會開始廣播識別要求，如第2B圖所示。中介設備110接獲識別要求，中介設備110將裝資訊以第二網路封包的方式傳送至閘道器130。閘道器130再將裝置資訊117轉發至雲伺服端120，雲伺服端120根據裝置資訊117將中介設備110新增至連線列表127中。當有任一中介設備110被更換時，則雲伺服端120也會根據新的中介設備110更新連線列表127與相關的環境參數。在裝置資訊117中記錄中介設備110所搭載的實體通訊介面115的種類與數量。

另外，雲伺服端120接獲裝置資訊117時，第二處理單元121根據裝置資訊117的介面通道與種類在作業系統125中加載虛擬通訊介面。第二處理單元121根據虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備與相應的虛擬存取模型。於載入虛擬通訊介面的過程中，第二管理程序126同時會根據虛擬通訊介面的種類生成相應的虛擬存取模型。在本發明中對於各虛擬通訊介面與虛擬存取模型的建立處理稱之為物件化(Object)。虛擬存取模型用於配置遠端設備的存取設定。

舉例來說，裝置資訊117記載一組RS-232介面與一組RS-485介面。第二管理程序126將會根據裝置資訊117所載的介面種類在作業系統125中加載前述的RS-232與RS-485的虛擬通訊介面。在另外的實施態樣中，裝置資訊117也可以記錄多組相同的介面。例如，在另一實施態樣中裝置資訊117可以記錄兩組(或多組)相同的通訊介面。

換言之，虛擬存取模型可以對實體通訊介面115的設備控制方式與資料的傳輸相關設定。特別是中介設備110與雲伺服端120之間的存取、連線維持(connection maintain)、管理、資料傳輸交握(handshake)、資料重傳與異常回報等。使用者可以透過雲伺服端120從所述的虛擬通訊介面中選擇其一，並將所選的遠端設備映射(mapping)至終端設備140。所述映射的方式係透過作業系統125、驅動程式與第二管理程序126的組合建立終端設備140相對遠端設備的傳輸管道。

接著，第二處理單元121對虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備。第二管理程序126根據虛擬通訊介面的種類與數量提供遠端設備列表。例如：在RS-232的虛擬通訊介面可以分別對應條碼讀卡機522(barcode reader)或印表機(printer)等虛擬設備。使用者可以從虛擬設備的列表中選擇任一。在本說明書中對所選的虛擬設備另定義為遠端設備。基於所述的傳輸管道，第二管理程序126將設備命令與回覆響應的各種處理行為抽象化為虛擬通訊介面，工作人員即可直接對虛擬出來的遠端設備進行操作。

第二管理程序126根據中介設備110與遠端設備定義出存取的定址機制，如第3A圖所示。本發明中採用通道(channel)與位移(offset)的方式定義中介設備110與遠端設備的相關位址(address)。對於雲伺服端120而言，每一種不同的遠端設備可以被視為不同的物件。在第3A圖中，雲伺服端120根據中介設備110的虛擬通訊介面指定通道，並在指定的通道中以記憶體的位移量作為不同的遠端設備。第3圖的雲伺服端120根據「GW_x：Dev_m：CH_n」的通道與位移作為中介設備110110與遠端設備的識別(以黑虛線表示所指定的設備)，其中「GW_x」表示閘道器130、「Dev_m」表示中介設備110的設備編號、「CH_n」表示第m個位移量(意即遠端設備)。

第3B圖係為本發明的物件與實體通訊介面115的對應示意圖。在第3B圖中左方代表雲伺服端120，右方表示中介設備110，雲伺服端120與中介設備110之間經由乙太網路作為傳輸的媒介。雲伺服端120的上層具有多個物件，而中介設備110上層也對應有多個實體通訊介面115。在第3B圖中的雙方均設兩物件與兩實體通訊介面115。而雲伺服端120的物件與乙太網路之間更可以劃分為資料轉換層(data transform layer)。資料轉換層的作用在於處理設備命令與回覆響應的網路封包的轉換。在雲伺服端120的各物件均各自對應實體通訊介面115，在第3B圖中係以物件A與物件B分別對應實體通訊介面115與實體通訊介面115。

此外，虛擬存取模型針對設備的控制與資料的存取定義相應的處理機制係分別為事件(event)、指令(command)與資料(data)，並請配合第3C圖。「事件」用於中介設備110對雲伺服端120的中斷處理要求。「指令」用於雲伺服端120對中介設備110的操作控制。「資料」用於中介設備110與雲伺服端120之間的資料傳輸與交換。本發明的中介設備110在接獲事件發生時將會事件種類即時的回報至雲伺服端120。相較習知技術的終端設備140的通訊協議，雲伺服端120不需要等待所有的終端設備140被遍詢後才能得知某一終端設備140有事件發生。當雲伺服端120欲操作遠端設備時，雲伺服端120可以透過虛擬存取模型轉發指令至閘道器130與中介設備110，再由中介設備110將指令發送至終端設備140。

為確保網路封包的傳輸時的完整性，第一管理程序116在發送第二網路封包前，第一處理單元111會將第二網路封包預儲存在第一輸出緩存單元114。第一輸出緩存單元114將現有的第二網路封包發送完成後，才會載入新的第二網路封包。因此第一管理程序116除了根據網路的傳輸狀態調整第一輸出緩存單元114的資料發送速率，藉以避免雲伺服端120發生資料溢出(overflow)的情況。

所述的資料溢出的發生情況，主要發生在網路傳輸速率不穩定時，接收方的緩存單元還未處理完所接收的封包，但後續的網路封包還是會被持續的接收。這樣將會使得接收方的網路封包轉換回資料(或指令)，產生資料(或指令)的片段遺漏或轉譯錯誤。同理，第二管理程序126在發送第一網路封包前，第二處理單元121會將第一網路封包預儲存在第二輸出緩存單元123。

第一處理單元111根據第一網路封包所轉譯的「事件」、「資料」或「指令」的優先權高低，第一處理單元111在決定將相應的設備命令依序的發送至相應的終端設備140。一般而言，「事件」的優先順序高於「指令」與「資料」。「指令」的優先順序高於「資料」。當中介設備110接獲「事件」時，中介設備110將會中斷當前處理中的「指令」或「資料」，以便優先執行「事件」。

終端設備140運行所接獲的設備命令後，終端設備140在完成相關操作後可能返回所述的回覆響應。中介設備110將回覆響應轉換為第二網路封包，並將第二網路封包傳送至雲伺服端120。舉例來說，當終端設備140的讀卡機522在讀取卡片時，將會返回讀取卡片時的回覆響應。終端設備140透過中介設備110與閘道器130將回覆響應傳送至雲伺服端120。

在中介設備110與雲伺服端120傳輸的過程中，兩方均會監控封包接收完整率是否匹配。封包接收完整率係為網路封包的完整程度。由於網路封包的傳輸過程中可能會遭遇碰撞或斷線等情況，使得發送方發出過量的網路封包使得接收方來不及處理，進而造成封包溢出。當任一方的封包接收完整率超過流量門檻時，則調整中介設備110或雲伺服端120的資料輸出量。封包接收完整率係為第一網路封包對設備命令的完整度，或是第二網路封包對回覆響應的完整度。

在雲伺服端120發送設備命令的過程中會將設備命令轉換為若干個第一網路封包。因此中介設備110可以判斷設備命令與第一網路封包的數量的接收完整率。當接收方的處理速度趕不上封包發送的時候，可能會導致發送方所發出的封包並未能讓接收方收取。因此本發明於發生所述狀況時，發送方將會降低封包的傳送速度，以使接收方可以確保封包的解析處理。由於中介設備110、閘道器130與雲伺服端120均可能是發送方或接收方，因此中介設備110、閘道器130與雲伺服端120都會配置所述的緩存處理機制。

為清楚說明本發明的整體運作方式，以下係以雲伺服端120、閘道器130、中介設備110與所連接的終端設備140的相關操作作為說明。請參考第4A圖~第4C圖所示，其係分別為本發明的多個區域網路的處理系統的連接、設定與控制之示意圖。第4A圖中具有兩個不同的區域網路，分別由第一閘道器130與第2閘道器130連接於雲伺服端120。第一閘道器130連接第一中介設備511與第二中介設備512，第2閘道器130連接第三中介設備513。

第一中介設備511電性連接於兩個終端設備140，在此假設分別為警示燈521(RS-485)與讀卡機522(RS-232)。第二中介設備512連接溫度計523(Digital I/O)。第三中介設備513電性連接電子磅秤524(RS-232)，前文括號中代表終端設備140所連接的實體通訊介面115。

首先，第一閘道器130連通至外部網段時，第一閘道器130會發送連線要求至雲伺服端120，用於建立第一閘道器130與雲伺服端120的連線。另外，第一閘道器130連通區域網路時，第一閘道器130會廣播發送識別要求至中介設備110。當任一中介設備110接獲識別要求時，中介設備110會根據識別要求回覆所屬的裝置資訊117給雲伺服端120。假設第一中介設備511接獲識別要求時，第一中介設備511將會返回所屬的裝置資訊117給雲伺服端120。雲伺服端120將會把第一中介設備511加入現有的連線列表127中。同理，雲伺服端120也會將第二中介設備512與第三中介設備513加入連線列表127中。若是有非法的中介設備110被安裝於該網路區段中，雲伺服端120也會收到相應的裝置資訊117。雲伺服端120可以決定是否將中介設備110新增至現有的連線列表127中。若是雲伺服端120不添加此中介設備110至連線列表127，則雲伺服端120將不會與所述的中介設備110建立網路連線。

接著，雲伺服端120根據各不同的中介設備110的裝置資訊117分別各自所屬的加載虛擬通訊介面。換言之，在雲伺服端120的作業系統125中會加載中介設備110的虛擬通訊介面。在此一示例中，雲伺服端120會加載RS-485、RS-232與Digital I/O的虛擬通訊介面。而每一種的虛擬通訊介面可能被賦予不同的虛擬存取模型用於區別各類的遠端設備。使用者可以選擇不同的虛擬存取模型並且根據遠端設備的需求調整虛擬存取模型的相關屬性。舉例來說，RS-232的虛擬存取模型需要設定傳輸率(Baud Rate)才能正確驅動讀卡機522。但對溫度計523而言，Digital I/O的虛擬存取模型不需設定傳輸率也可以取得溫度的數值。因此對於不同類型的遠端設備，使用者可以經由設定虛擬存取模型的各種屬性，用於配合各式的遠端設備與實體通訊介面115。

當完成前述的虛擬通訊介面的加載後，在第二管理程序126的畫面中將會顯示已經完成連接的中介設備110，如第4B圖所示。在第4B圖的第二管理程序126中分別顯示第一中介設備511、第二中介設備512與第三中介設備513。由於尚未設定相關的虛擬存取模型，因此在第二管理程序126中僅會顯示前述所連接的各中介設備110。

使用者在第二管理程序126的介面選擇第一中介設備511，並針對第一中介設備511的各種虛擬通訊介面分別指定相應的遠端設備。設定遠端設備的過程中，使用者僅需指派遠端設備的名稱、類型與設定虛擬存取模型即可完成遠端設備的相關加載與設定，而第二管理程序126的介面如第4C圖所示。對於第二中介設備512與第三中介設備513也進行相同的選擇處理。

當使用者完成前述的遠端設備的相關設定後，第二管理程序126將會透過遠端設備與所屬的虛擬存取模型對虛擬通訊介面進行資料存取或指令的控制。在第4C圖中係以選擇第一中介設備511與溫度計523為說明，在第二管理程序126的顯示畫面中遠端設備的溫度計523透過虛擬存取模型取得終端設備140的實際數值並顯示於第二管理程序126的畫面中。在第4C圖中，當使用者選擇溫度計523時，則右方畫面將會顯示溫度與時間的變化關係。

此外，本發明在更換新的中介設備110時另可實現快速佈署的目的。於前文中述及在安裝新的中介設備110時，雲伺服端120會將新的中介設備110加入連線列表127中。此外，連線列表127也會記錄中介設備110與所連接的終端設備140的相關環境參數，如第5A圖所示。因此使用者可以隨時的匯出(export)連線列表127。假設任一區域網段中存在中介設備a、b、c，且中介設備b發生故障。在工作人員更換中介設備b時，雲伺服端120對更換目標的中介設備b禁能(disable)。工作人員只要將舊的中介設備b取下並替換為新的中介設備d。在更換完成新的中介設備d後，閘道器130也會取得中介設備d的相關裝置資訊117並傳送至雲伺服端120。雲伺服端120的連線列表127也會添加新的中介設備d，如第5B圖所示。使用者可以從已存在的連線列表127中調取被更換下來的中介設備b的環境參數，並將環境參數套用至新增的中介設備d與所屬的終端設備140。

對於開發系統的廠商而言，廠商只要提供各式的通訊介面與相應的虛擬存取模型，不需要建立所有的終端設備140與相關的參數。因此廠商只要針對通訊介面提供相應的虛擬存取模型，即可由使用者針對實際的終端設備140進行設定。而在雲伺服端120的一方，使用者只需要提供終端設備140所要連接各種參數，並設定相應的虛擬存取模型，即可驅動遠端設備的運作。本發明的基於乙太網路的遠端設備之物件化與控制機制之處理系統其方法可以提供雲伺服端120快速佈署基礎網路，也可以實現對終端設備140的資料存取與設備控制與設備控制。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其特徵在於對遠端設備的連接辨識與操作的控制，遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法包括：一閘道器網路連接於一雲伺服端與至少一中介設備；由該閘道器接收每一該中介設備的一裝置資訊，並轉發該裝置資訊至該雲伺服端；該雲伺服端根據該裝置資訊生成對應的一虛擬通訊介面；對該虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備，並設定該虛擬設備的一虛擬存取模型；從該些虛擬設備選擇任一，由該雲伺服端將所選的該虛擬設備加載為一遠端設備；該雲伺服端透過該虛擬存取模型將一設備命令封裝成一第一網路封包；該閘道器接收該第一網路封包並轉發至相應的該中介設備，該中介設備將所接收的該第一網路封包轉換為該設備命令；該中介設備將一回覆響應轉換為一第二網路封包；發送該第二網路封包至該閘道器，由該閘道器轉發至雲伺服端；以及由該虛擬存取模型將該第二網路封包轉換為該回覆響應。
如請求項1所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其中該虛擬存取模型封裝該設備命令更包括：設定該設備命令的一處理機制，其中該處理機制包括指令、資料與事件。
如請求項2所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其中將該回覆響應轉換該第二網路封包更包括：設定該回應響應的一處理機制，其中該處理機制包括指令、資料與事件。
如請求項3所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其中該虛擬存取模型接收該回覆響應包括：該虛擬存取模型根據該操作屬性決定該回覆響應的順序，其中事件優先於指令，指令優先於資料。
如請求項1所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其中該第二網路封包係以媒體存取控制層做為封裝與識別。
如請求項1所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理方法，其中在發送該第一網路封包前更包括：該雲伺服端與該中介設備各自偵測傳輸過程的一封包接收完整率；當該封包接收完整率超過一流量門檻，則該雲伺服端降低該第一網路封包的資料輸出量；以及當該封包接收完整率超過該流量門檻，則該中介設備降低該第二網路封包的資料輸出量。
一種遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統，其特徵在於對一遠端設備的連接與控制，遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統包括：一中介設備，其係包括一第一處理單元、一第一網路單元、一第一儲存單元與一實體通訊介面，該第一處理單元電性連接於該第一網路單元、該第一儲存單元與該實體通訊介面，該第一網路單元電性連接一終端設備，該第一處理單元將一第一網路封包轉換為一設備命令並發送至該終端設備，該第一處理單元將該終端設備的一回覆響應轉換為一第二網路封包，該第一儲存單元存儲一裝置資訊，該裝置資訊記錄該中介設備的一實體通訊介面的種類與數量；一雲伺服端，其係包括一第二處理單元、一第二網路單元與第二儲存單元，該第二處理單元電性連接於該第二網路單元與該第二儲存單元，該第二網路單元連接於該中介設備，該第二處理單元根據所連結的該中介設備建立一連線清單，該第二處理單元根據該裝置資訊並建立相應的一虛擬通訊介面，該第二處理單元對該虛擬通訊介面建立至少一虛擬設備，該第二處理單元將所選的該虛擬設備掛載為一遠端設備，該第二處理單元設定該遠端設備所對應的一虛擬存取模型，該第二處理單元透過該虛擬存取模型傳輸該設備命令或該回覆響應；以及一閘道器，其係包括一第三處理單元、一第三網路單元、一第四網路單元與一第三儲存單元，該第三處理單元電性連接於該第三網路單元、該第四網路單元與該第三儲存單元，該第三網路單元連接於該中介設備，該第四網路單元網路連接於該雲伺服端，該第三處理單元用於轉換該第一網路封包與該第二網路封包的一識別資訊，該第三儲存單元暫存該識別資訊。
如請求項7所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統，其中該閘道器根據欲發送的該中介設備對該第一網路封包以媒體存取控制層重新封裝，該閘道器對該第二網路封包以傳輸控制層重新封裝。
如請求項7所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統，其中該中介設備更包括一第一輸出緩存單元，該第一處理單元電性連接於該第一輸出緩存單元，該第一輸出緩存單元用於暫存欲發送的該第二網路封包，該雲伺服端更包括一第二輸出緩存單元，該第二處理單元電性連接於該第二輸出緩存單元，該第二輸出緩存單元用於暫存欲發送的該第一網路封包。
如請求項7所述之遠端設備的抽象化與模擬行為的處理系統，其中該雲伺服端與該中介設備相互監控雙方的一封包接收完整率，並該封包接收率低於一流量門檻時，該雲伺服端與該中介設備調整網路封包的輸出量。