[发明专利]一种利用Modbus协议远程控制水阀设备的方法

权利要求书

1.一种基于GPRS和Modbus协议的远程水阀控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，分析和列举要实现的基本函数功能，根据实际场景，确定要实现的基本功能，包括如下几点：

(1)设置水阀的打开程度；

(2)设置水阀设备的开关；

(3)查询水阀设备的软件与硬件版本号；

(4)查询水阀的运行次数；

(5)查询水阀设备的ID；

(6)查询水阀的状态字1和状态字2；

(7)查询水阀的故障字1和故障字2；

(8)查询水阀的当前打开程度；

(9)查询水阀设备的本机时间；

(10)查询水阀的事件信息；

(11)查询水阀的故障信息；

其中，状态字和故障字都是位数据，为设备定义，每个字包含两个字节，共有16位；水阀设备的事件信息记录了最近20次事件，每次事件用4个字存储，记录了事件码、事件年和月、事件日和时、事件的分和秒；

在确定上述基本功能后，通过程序确定与水阀交互的基本命令，基于Modbus协议实现基本命令的Modbus指令，通过调用Modbus指令进行远程操控；

步骤2，远程水阀控制系统整体设计，远程水阀控制系统的目标是服务器根据外部控制要求，发出对应的Modbus指令到GPRS DTU设备，GPRS DTU设备将该指令发送到对应的水阀设备，水阀设备完成相应操作；

根据远程水阀系统的目标，分为基础硬件部分和服务器部分进行设计，具体如下：

在基础硬件部分，通过利用水阀设备和GPRS DTU设备连接，从而使得水阀设备能够连接到网络，在水阀设备上安装控制设备，当有外部命令传送到GPRS DTU设备，该设备进一步将命令传递给控制设备，控制设备对水阀进行操控；

在服务器部分，首先确定服务器和GPRS DTU设备的通信协议使用Modbus协议，利用Java Socket技术，创建服务器监听来自GPRS DTU设备的连接，再者，设计服务器接口，根据步骤1中设计的函数，为实际控制提供支持；

步骤3，部分详细设计

对于基础硬件部分，远程水阀控制系统实现从GPRS DTU设备到控制设备再到水阀设备的基本连接，GPRS DTU接收到网络上传输Modbus命令后，将该命令发给控制设备，控制设备对水阀进行操控；

所述方法将服务器部分分为三个部分，具体如下：

(31)服务器创建一个ServerSocket开启端口监听，对每个收到的连接，创建一个网络设备DeviceImpl对象，由网络设备DeviceImpl对象处理连接，网络设备DeviceImpl对象是对一个GPRS DTU设备的抽象，其通过总线连接了多个水阀设备；

(32)设计实现网络设备DeviceImpl对象类，网络设备DeviceImpl对象类会以遍历的方式查询所有总线设备并将其记录下来，且网络设备DeviceImpl对象类能够收集远程网络设备下所有水阀设备信息并提供API接口允许远程水阀控制系统对水阀设备进行控制与查询操作；网络设备DeviceImpl对象类处理每条数据连接的流程：

1)检查是否有命令要发送，如果有命令，将该命令发送出去；

2)检查是否有数据到来，如果有，对收到的数据进行处理；

3)检查连接是否超时，如果在规定的时间内既没有收到心跳包又没有收到数据，则判定连接失效并关闭当前连接；

(33)网络设备DeviceImpl对象类能够将收到的数据通知系统，将数据交给远程水阀控制系统进行处理，包括对接收到的数据进行处理，网络设备DeviceImpl对象类向外发送指令时会记录该指令，当收到一条数据时，通过总线地址比对，确定这是发送到哪一个水阀设备的指令；根据指令访问的地址，确定接收到的数据的含义；

步骤4，整合、调试与运行

在步骤3的基础上，将各部分连结起来，打开GPRS DTU设备，开启服务器，GPRS DTU设备和服务器建立连接，连接建立后，服务区根据外部控制需要发送对应命令，GPRS DTU设备收到对应命令后，执行响应操作并返回相应数据，通过在运行与调试中发现潜在的问题并改进，最后，程序能够正常运行，成功通过了先前进行的测试。