CN108234614A - 一种基于自定义协议及Netty框架的交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于自定义协议及Netty框架的交互方法，利用终端采集模块对终端设备的检测数据进行采集，把采集到的各类信号模拟量转换成数字信号，并经自定义协议通过通信模块发送至云平台服务器，同时电脑或移动端通过业务处理模块对远程终端进行控制，实现远程终端探测数据实时展示与分析，同时还能实现对终端设备的远程控制。本发明适用于大批量PLC嵌入式互联网数据交互，在进行数据传输的过程中，通过简明的自定义协议及心跳信号，可实现数据高效、稳定地传输，面对海量小体量、高并发的信号数据，并且成熟的Netty框架技术可以使通信资源配置最优化。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，涉及一种基于自定义协议及Netty框架的交互 方法。
背景技术
物联网是指通过RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等资讯传感设备， 按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行资讯交换和通讯，以实现 智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。随着互联网、物联网等技 术的不断发展，物联网技术应用越来越广泛。
物联网主要有两个特征，即规模性和实时性。一是规模性，只有具备了规 模，才能使物品的智能发挥作用。二是实时性，通过嵌入或附着在物品上的感 知器件或外部资讯获取技术，每隔极短的时间都可以反映物品状态，包括静止 或运动、安全或危险、良好或腐烂，都可以实时反映出来，如机场周界、文物 监护、桥梁监控、环境监测、食品溯源等。
在现有物联网应用中，大多采集数据具有小体量、高并发等特点，传统的 物联网云平台服务器能够确保数据的有效传输，但当并发量很大的时候，就会 出现响应缓慢，连接超时等问题。高性能、高稳定的物联网架构是当前技术发 展的需求，高性能、高稳定的物联网架构有助于构建更优异的物联网系统，为 人们提供更为智能与便捷的服务。其中，为实现高性能、高稳定要求，如何提 高物联网架构的合理性是本领域技术人员需要考虑和解决的一项问题。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于自定义协 议及Netty框架的交互方法，该方法以云计算技术来构建海量结构化、半结构化 数据的高性能计算，并有效整合双向传输协议，提高数据传输稳定性，减少传 统数据移动带来的开销。在接收数据的同时，也能向数据产生端口提供控制指 令，克服了传统数据采集单向不可控的不足。
为实现以上目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于自定义协议及Netty框架的交互方法，包括如下步骤：
S1、利用PLC连接终端采集模块检测终端设备的实时环境，采集各类开关 量、模拟量的实时数据，将采集到的模拟信号转换成数字信号；所述PLC为可 编程逻辑控制器；
S2、由步骤S1中获得数字信号后，利用PLC连接通信模块通过自定义协议 与云平台服务器建立TCP/IP连接，登记维护该连接，将实时数据发送至云平台 服务器，同时建立心跳包，所述心跳包用于检测各远程终端的连接情况并传输 数据；所述自定义协议为TCP/IP应用层的协议，即PLC与云平台服务器的通信 规则；
S3、由步骤S2中PLC与云平台服务器建立连接后，云平台服务器及时处理 来自远程终端的接入，登记和维护与远程终端的连接，利用成熟的Netty线程 模型，为远程终端的接入分配相应的线程处理响应，向已注册的对应线程处理 发送请求以及应答；
S4、由步骤S3云平台服务器分配好计算资源后，云平台服务器对终端采集 模块实时采集到的数据进行分类筛选，在云平台服务器上对海量数据进行处理 与存储，对统计数据在电脑或移动端进行实时展示并对数据进行统计分析，在 宏观上掌握各终端设备的状况；
S5、由步骤S4云平台服务器通过终端采集模块对终端设备实时监控，通过 显示控制端与云平台服务器进行连接，发送自定义指令到终端控制模块，对终 端设备的各类智能硬件设施进行远程控制。
作为优选的技术方案，所述PLC为可编程逻辑控制器，由电源、CPU、存储 器、I/O输入输出单元、通信单元组成，负责对远程终端数据的采集、A/D转换、 与云平台服务器的通信、以及对终端设备进行控制；所述终端设备包括厕所设 备、传感器、RFID读写器、激光扫描器、以及嵌入式设备。
作为优选的技术方案，所述远程终端包括终端采集模块和终端控制模块； 所述终端采集模块为终端设备检测仪表，用于采集终端设备信号；终端采集模 块具体包括红外感应仪、GPS、以及氨气检测仪；所述终端控制模块用于对采集 到的信号进行存储、A/D转换、连接云平台服务器，以及接收显示控制端经云平 台服务器发来的执行机构动作，对终端设备进行远程控制；终端控制模块具体 通过PLC将终端设备检测仪表和执行机构与云平台服务器连接起来，接收云平 台服务器的操作指令，控制终端设备的执行机构动作；所述显示控制端包括电 脑或移动端；所述终端控制模块具体包括PLC和执行机构，所述执行机构为电 动执行器，对终端设备进行阀门开关操作和介质流量的调节。
作为优选的技术方案，步骤S1中具体包括以下步骤：
S11、采集卡通过终端采集模块检测到模拟信号并对其进行采样；
S12、采集卡对采集到的信号通过A/D转换为模拟量，把这个模拟量分为n 个组分量来组成数字量以便数字系统识别，用数字量精确表示模拟量，并进行 编码，将离散幅值经过量化以后变为二进制数字；
S13、采集卡加电上网后，获取DHCP即动态主机配置协议的地址，此时采 集卡通过PLC串口向通信模块发送一次AT指令，并通过Arduino对PLC编写微 处理器嵌入式系统控制程序以完成信号的采集和处理任务。
作为优选的技术方案，步骤S2中具体包括以下步骤：
S21、远程终端要发送采集数据时，首先由云平台服务器通过自定义协议向 PLC发送云平台服务器请求报文，该报文的第一个字符是消息类型，PLC根据消 息类型辨认是否应该读取该报文以及该报文属于哪一个命令集；在消息类型之 后是设备编号，以两个字符代表，用以辨别所属设备；设备编号之后是要解读 的命令或数据；
S22、PLC在确认云平台服务器请求报文之后，向云平台服务器返回采集卡 回应报文；同样，采集卡回应报文被送出时会在报文之前加上消息类型和设备 编号，云平台服务器也由此辨别数据来自何处，在返回的数据中，包含该设备 的唯一硬件ID信息；在云平台服务器接收到采集卡回应报文后，远程终端与云 平台服务器成功建立连接，并向云平台服务器发送采集数据报文；
S23、云平台服务器通过非阻塞方式读取采集数据报文，读函数不停地进行 读动作，利用length判断循环读写什么时候结束，再根据length的长度数值 去读采集数据报文；如果云平台服务器没有接收到采集数据报文，指定超时时 间，等待一段时间后超时返回；
S24、云平台服务器收到远程终端发送回来的采集数据报文，即进行解读检 查的操作；当检查完成后，再送一个确定的字符串给远程终端，用以说明云平 台服务器已成功收到采集数据报文；而若读取失败，云平台服务器在回送的字 符串中要求远程终端重新发送采集数据报文；另外采集数据报文发送时，在采 集数据报文最后加上校验字符，所述校验字符用于收发双方检查判断采集数据 报文的正确性；
S25、在远程终端收发数据之前，云平台服务器向远程终端发起连接请求， 远程终端接受云平台服务器连接，双方建立TCP/IP连接，其中需要把远程终端 与云平台服务器头部的connection设为keep-alive，即长链接模式；
S26、在远程终端与与平台服务器建立连接的过程中，为防止中间节点出现 故障导致远程终端与与平台服务器断开连接，需建立心跳包，用于维持长连接； 云平台服务器接收远程终端连接生成数字字典OnlinCounter<User,int>,若远 程终端返回心跳相应，则数字字典OnlinCounter[User]++，否则 OnlinCounter[User]＝0，当OnlinCounter[User]＝0的次数大于自定义阈值，判 断为远程终端断开连接，云平台服务器重新发起连接；其中，设置自定义协议 中的SO_KEEPALIVE，用setsockopt将SOL_SOCKET.SO_KEEPALIVE设置为1，同 时设置三个参数tcp_keepalive_time/连接闲置开始发keepalive的ACK包时 间、tcp_keepalive_probes/发ACK包不回复即认为连接断开的数量、以及 tcp_keepalive_intvl/两个ACK包之间的时间间隔。
作为优选的技术方案，步骤S3中具体包括以下步骤：
S31、用户线程初始化远程终端资源，发起连接操作；
S32、NioEventLoop随机选取一个线程作为接收器，监听远程终端连接，同 时返回，不阻塞用户线程；
S33、将远程终端的SocketChannel注册到主线程池的其它Reactor线程上， 由所述其它Reactor线程负责接入认证、IP黑白名单过滤、以及握手的操作；
S34、随机选取一个线程为IO线程，处理网络读写事件，调用内核的select 函数检查socket状态，执行系统消息队列及定时消息队列；
S35、由IO线程专门处理网络的I/O读写事件。
作为优选的技术方案，步骤S4中具体包括以下步骤：
S41、终端采集模块实时采集到的数据以二进制码的形式传送到云平台服务 器之后，根据自定义协议解析各字节含义；
S42、对采集卡数据所包含的ID、型号、时间、次数、以及开启原因的数据 进行整合，封装到recordInfo中；
S43、根据recordInfo，把数据更新在显示控制端显示，并存入数据库中； 数据写入数据库，为实现数据持久化，用Redis做数据缓存，使得第一次之后 的每次相同查询都通过数据缓存获取，对于更新数据，将数量或者时间的修改 缓存起来，最终进行一次I/O操作，而数据的更新将异步地保存到磁盘上；
S44、当数据传输到云平台服务器后，通过显示控制端进行展示与控制，对 存储的数据进行统计分析，在宏观上掌握远程终端状况；其中，图表数据采用 Echart分析展示；
S45、数据传输的整个周期过程被记录到日志记录模块，满足云平台服务器 的性能测试工作和维护工作的需要，根据需要设置日志的输出内容、输出级别 和输出方式，所述输出级别包括：info、debug、warn和error；所述输出方式 包括：控制台和文件。
作为优选的技术方案，步骤S5中具体包括以下步骤：
S51、显示控制端与云平台服务器建立TCP/IP连接，发送握手请求，随后 云平台服务器发送握手响应，完成握手；
S52、Websocket协议通过序列化数据帧传输指令控制数据报文；
S53、云平台服务器通过显示控制端发送指令到终端控制模块，对终端设备 进行远程控制；其远程控制信号量在远程终端是通过终端控制模块，经过PLC 驱动执行机构，控制终端设备。
作为优选的技术方案，在步骤S1中，所述通信模块包括2/3/4G模块或wifi 模块。
作为优选的技术方案，所述自定义协议包括云平台服务器请求报文、采集卡 回应报文、采集数据报文、以及指令控制数据报文。
本发明相对于现有技术具有如下的优点和效果：
(1)本发明的方法在上层设计应用协议栈，有效解决了TCP/IP数据包的一 包多数据、一数据多包等粘包和拆包问题，解决了传统数据移动带来的开销大 的问题；
(2)本发明的方法利用Netty技术优化了通信框架，增强系统的异步高性能、 高可靠性；
(3)本发明的方法利用了心跳包技术，增强了远程终端与云平台服务器通 信连接的稳定性；
(4)本发明的方法提出了对远程终端的数据采集与指令控制的双向数据传 输交互技术，改进了现有数据采集单向不可控的不足；
(5)本发明的方法所采用PLC及通信传输模块，具有安装操作简单灵活、 跨网段、适用于电脑、移动平台的特点，适用于不同场景的数据采集。
附图说明
图1为本发明的系统整体结构图。
图2为本发明的功能模块图。
图3为本发明的Netty线程模型图。
图4为本发明的心跳包流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例 仅仅用于解释本发明，并不限于本发明。
如图1所示，为本发明的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，包括以 下步骤：
S1、利用PLC(可编程逻辑控制器)连接终端采集模块检测远程终端实时环 境，采集各类开关量、模拟量的实时数据，将采集到的模拟信号转换成数字信 号；具体包括下述步骤：
S11、采集卡通过红外感应仪、GPS、以及氨气检测仪即终端采集模块检测 到模拟信号并对其进行采样；
S12、采集卡对采集到的信号通过A/D转换为模拟量，把这个模拟量分为很 多小份的量来组成数字量以便数字系统识别，用数字量精确表示模拟量，并进 行编码，将离散幅值经过量化以后变为二进制数字；
S13、采集卡加电上网后，获取DHCP即动态主机配置协议的地址，此时采 集卡通过PLC串口向通信模块发送一次AT指令，并通过Arduino对PLC编写微 处理器嵌入式系统控制程序以完成信号的采集和处理任务。
S2、如图2所示，由步骤S1中获得数字信号后，利用PLC连接通信模块通 过自定义协议(如表1所示)向云平台服务器建立连接，登记维护该连接，将 实时数据发送至云平台服务器，同时建立如图4所示的心跳包，所示心跳包用 于检测各远程终端的连接情况并传输数据；所述TCP/IP为网络通讯协议，它包 含应用层、传输层、互连网络层、网络接口层；所述自定义协议为TCP/IP应用 层的协议，即双方的通信规则。依据所述通信规则，在TCP包中读出特定的数 据，就是上层应用的数据包。步骤S2具体包括下述步骤：
S21、远程终端要发送数据时，首先由云平台服务器通过自定义协议向PLC 发送云平台服务器请求报文(报文格式如表1所示)，该报文的第一个字符是 消息类型，PLC根据消息类型辨认是否应该读取该报文以及该报文属于哪一个命 令集；在消息类型之后是设备编号，以两个字符代表，以RJ-45进行网络连接， 用以辨别所属设备；设备编号之后是要解读的命令或数据；
S22、PLC在确认云平台服务器请求报文之后，向云平台服务器返回采集卡 回应报文(报文格式如表1所示)；同样，采集卡回应报文被送出时会在报文 之前加上消息类型和设备编号，云平台服务器也由此辨别数据来自何处，在返 回的数据中，包含该设备的唯一硬件ID信息；在云平台服务器接收到采集卡回 应报文后，远程终端与云平台服务器成功建立TCP/IP连接，并向云平台服务器 发送采集数据报文；
表1自定义协议格式
S23、云平台服务器通过非阻塞方式读取采集数据报文，读函数不停地进行 读动作，利用length判断循环读写什么时候结束，再根据length的长度数值 去读采集数据报文；如果云平台服务器没有接收到采集数据报文，指定超时时 间，等待一段时间后超时返回；
S24、云平台服务器收到远程终端发送回来的采集数据报文，即进行解读检 查的操作；当检查完成后，再送一个确定的字符串给远程终端，用以说明云平 台服务器已成功收到该字符串；而若读取失败，云平台服务器在回送的字符串 中要求远程终端重新发送采集数据报文；另外采集数据报文发送时，在采集数 据报文最后加上校验字符，所述校验字符用于收发双方检查判断采集数据报文 的正确性；
S25、在远程终端收发数据之前，远程终端向云平台服务器发起连接请求， 云平台服务器接受远程终端连接，双方建立TCP/IP连接，其中把远程终端与云 平台服务器头部的connection设为keep-alive，即长链接模式；
S26、云平台服务器接收远程终端连接生成数字字典 OnlinCounter<User,int>,若远程终端返回心跳相应，则数字字典 OnlinCounter[User]++，否则OnlinCounter[User]＝0，当OnlinCounter[User]＝0 的次数大于自定义阈值，判断为远程终端断开连接，云平台服务器重新发起连 接；其中，设置自定义协议中的SO_KEEPALIVE，用setsockopt将 SOL_SOCKET.SO_KEEPALIVE设置为1，同时设置三个参数tcp_keepalive_time/ 连接闲置开始发keepalive的ACK包时间、tcp_keepalive_probes/发ACK包不 回复即认为连接断开的数量、以及tcp_keepalive_intvl/两个ACK包之间的时 间间隔。
S3、由步骤S2中PLC与云平台服务器建立连接后，云平台服务器及时处理 来自远程终端的接入，登记和维护与远程终端的连接，利用成熟的Netty线程 模型，为其分配相应的线程处理响应，向已注册的对应线程处理发送请求以及 应答，建立如图3所示的Netty线程模型图；具体包括下述步骤：
S31、用户线程初始化远程终端资源，发起连接操作；
S32、NioEventLoop随机选取一个线程作为接收器，监听远程终端连接，同 时返回，不阻塞用户线程；
S33、将远程终端的SocketChannel注册到主线程池的其它Reactor线程上， 由所述其它Reactor线程负责接入认证、IP黑白名单过滤、握手等操作；
S34、随机选取一个线程为IO线程，处理网络读写事件，调用内核的select 函数检查socket状态，执行系统消息队列及定时消息队列，防止并发操作时锁 的竞争问题；
S35、由IO线程专门处理网络的I/O读写事件，即一个线程在同一时间只 处理一个通道的I/O操作。
S4、由步骤S3云平台服务器分配好计算资源后，云平台服务器对终端采集 模块实时采集到的数据进行分类筛选，在云平台服务器上对海量数据进行处理 与存储，所述处理包括对海量结构化、半结构化数据进行分布式并行处理，并 集成结构化的数据查询接口与半结构化的数据查询接口；再对统计数据在电脑 端或移动端实时展示并对数据进行统计分析，在宏观上掌握各远程终端状况； 如图1所示，云平台服务器对终端采集模块实时采集到的数据进行分类筛选， 具体包括下述步骤：
S41、终端采集模块实时采集到的数据以二进制码的形式传送到云平台服务 器之后，根据自定义协议解析各字节含义；
S42、对采集卡数据所包含的ID、型号、时间、次数、以及开启原因的数据 进行整合，封装到recordInfo中；
S43、根据recordInfo，把数据更新显示控制端显示，并存入数据库中；数 据写入数据库，为实现数据持久化，用Redis做数据缓存，使得第一次之后的 每次相同查询都通过缓存中获取，极大的提高应用的性能和健壮性；对于需要 更新数据，可将一定数量或者一定时间的修改缓存起来，最终进行一次I/O操 作，对数据的更新将异步地保存到磁盘上；
S44、当数据传输到云平台服务器后，通过显示控制端进行展示与控制，其 图表采用Echart分析展示，对存储的数据进行统计分析，在宏观上掌握各远程 终端状况；
S45、数据传输的整个周期过程被记录到日志记录模块，满足服务器的性能 测试工作和维护工作的需要，可根据需要设置日志输出内容、输出级别(info、 debug、warn、error等)、输出方式(控制台、文件等)；
S5、由步骤S4云平台服务器对远程终端发送请求，利用浏览器与云平台服 务器进行连接，通过显示控制端发送指令到终端控制模块，对终端设备的各类 智能硬件设施进行远程控制；如图1所示，通过显示控制端发送指令到终端控 制模块，具体包括下述步骤：
S51、显示控制端与云平台服务器建立TCP/IP连接之后，发送握手请求， 随后云平台服务器发送握手响应，完成握手；
S52、Websocket协议通过序列化数据帧传输控制指令数据报文(格式如1 所示)；
S53、云平台服务器通过显示控制端发送指令到终端控制模块，对终端设 备进行远程控制；其远程控制信号量在远程终端是通过终端控制模块，经过PLC 驱动执行机构，控制终端设备；
在本实施例中，所述微处理器为ARM32位工业级MCU，网口规格为RJ-45；
所述通信模块包括2/3/4G模块或wifi模块；
所述自定义协议包括云平台服务器请求报文、采集卡回应报文、采集数据 报文、以及指令控制数据报文；
所述远程终端包括终端采集模块和终端控制模块；所述终端采集模块为终 端设备检测仪表，用于采集终端设备信号；所述终端采集模块具体包括红外感 应仪、GPS、以及氨气检测仪；所述终端控制模块用于对采集到的信号进行存储、 A/D转换、连接云平台服务器，以及接收显示控制端经云平台服务器发来的执行 机构动作，对终端设备进行远程控制；终端控制模块具体通过PLC将终端设备 检测仪表和执行机构与云平台服务器连接起来，接收云平台服务器的操作指令， 控制终端设备的执行机构动作；
所述显示控制端包括电脑或移动端；
所述终端控制模块具体包括PLC和执行机构；
所述执行机构为电动执行器，对终端设备进行阀门开关操作和介质流量的 调节；它包括开关型电动执行器和调节型电动执行器两种，开关型电动执行器 在执行阀门操作时只有开、关两个动作，只能令阀门处于全开或全关的状态。 开关型电动执行器不能控制阀门开关的幅度，也不能对介质流量进行精确控制。 调节型电动执行器除了具有对阀门开关的控制功能以外，还能对阀门的开启量 做精确的控制，以达到对介质流量的精确控制；在本实施例中，两种电动执行 器均用到。
所述PLC为可编程逻辑控制器，由电源、CPU、存储器、I/O输入输出单元、 通信单元组成，负责对远程终端数据的采集、A/D转换、与云平台服务器的通信、 以及对终端设备进行控制；所述终端设备包括厕所设备、传感器、RFID读写器、 激光扫描器、以及嵌入式设备。
在本实施例中，所述厕所设备，包括厕所灯光、抽风机、消毒灯、风幕机 和音响等；
本实施例中的智慧厕所要对传统厕所进行改造，安装所需的传感器包括信 号发射器、智能水表、智能电表、显示屏等。
本发明的系统有三个层次：
1、感知层：利用光线传感器、红外感应仪等及时获取用户和厕所的信息， 传感器获取相关的信息后，比如人流量、用水量、用电量后通过PLC进行收集。
2、网络层：把模拟信号转换成数字信号经自定义协议通过通信模块发送到 云平台服务器，并将分散的数据加以组织利用转换成大数据；
3、应用层：智能公厕数据分析云平台服务器，可以对智能公厕硬件设施的 运行数据进行采集、分析，监测硬件设施的运行状态，及时发现异常行为，并 可以对硬件设施进行远程控制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发 明。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，但对于本领域的技术人员 而言，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分 技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替 换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、利用PLC连接终端采集模块检测终端设备的实时环境，采集各类开关量、模拟量的实时数据，将采集到的模拟信号转换成数字信号；所述PLC为可编程逻辑控制器；
S2、由步骤S1中获得数字信号后，利用PLC连接通信模块通过自定义协议与云平台服务器建立TCP/IP连接，登记维护该连接，将实时数据发送至云平台服务器，同时建立心跳包，所述心跳包用于检测各远程终端的连接情况并传输数据；所述自定义协议为TCP/IP应用层的协议，即PLC与云平台服务器的通信规则；
S3、由步骤S2中PLC与云平台服务器建立连接后，云平台服务器及时处理来自远程终端的接入，登记和维护与远程终端的连接，利用成熟的Netty线程模型，为远程终端的接入分配相应的线程处理响应，向已注册的对应线程处理发送请求以及应答；
S4、由步骤S3云平台服务器分配好计算资源后，云平台服务器对终端采集模块实时采集到的数据进行分类筛选，在云平台服务器上对海量数据进行处理与存储，对统计数据在电脑或移动端进行实时展示并对数据进行统计分析，在宏观上掌握各终端设备的状况；
S5、由步骤S4云平台服务器通过终端采集模块对终端设备实时监控，通过显示控制端与云平台服务器进行连接，发送自定义指令到终端控制模块，对终端设备的各类智能硬件设施进行远程控制。
2.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，所述PLC为可编程逻辑控制器，由电源、CPU、存储器、I/O输入输出单元、通信单元组成，负责对远程终端数据的采集、A/D转换、与云平台服务器的通信、以及对终端设备进行控制；所述终端设备包括厕所设备、传感器、RFID读写器、激光扫描器、以及嵌入式设备。
3.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，所述远程终端包括终端采集模块和终端控制模块；所述终端采集模块为终端设备检测仪表，用于采集终端设备信号；终端采集模块具体包括红外感应仪、GPS、以及氨气检测仪；所述终端控制模块用于对采集到的信号进行存储、A/D转换、连接云平台服务器，以及接收显示控制端经云平台服务器发来的执行机构动作，对终端设备进行远程控制；终端控制模块具体通过PLC将终端设备检测仪表和执行机构与云平台服务器连接起来，接收云平台服务器的操作指令，控制终端设备的执行机构动作；所述显示控制端包括电脑或移动端；所述终端控制模块具体包括PLC和执行机构，所述执行机构为电动执行器，对终端设备进行阀门开关操作和介质流量的调节。
4.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，步骤S1中具体包括以下步骤：
S11、采集卡通过终端采集模块检测到模拟信号并对其进行采样；
S12、采集卡对采集到的信号通过A/D转换为模拟量，把这个模拟量分为n个组分量来组成数字量以便数字系统识别，用数字量精确表示模拟量，并进行编码，将离散幅值经过量化以后变为二进制数字；
S13、采集卡加电上网后，获取DHCP即动态主机配置协议的地址，此时采集卡通过PLC串口向通信模块发送一次AT指令，并通过Arduino对PLC编写微处理器嵌入式系统控制程序以完成信号的采集和处理任务。
5.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，步骤S2中具体包括以下步骤：
S21、远程终端要发送采集数据时，首先由云平台服务器通过自定义协议向PLC发送云平台服务器请求报文，该报文的第一个字符是消息类型，PLC根据消息类型辨认是否应该读取该报文以及该报文属于哪一个命令集；在消息类型之后是设备编号，以两个字符代表，用以辨别所属设备；设备编号之后是要解读的命令或数据；
S22、PLC在确认云平台服务器请求报文之后，向云平台服务器返回采集卡回应报文；同样，采集卡回应报文被送出时会在报文之前加上消息类型和设备编号，云平台服务器也由此辨别数据来自何处，在返回的数据中，包含该设备的唯一硬件ID信息；在云平台服务器接收到采集卡回应报文后，远程终端与云平台服务器成功建立连接，并向云平台服务器发送采集数据报文；
S23、云平台服务器通过非阻塞方式读取采集数据报文，读函数不停地进行读动作，利用length判断循环读写什么时候结束，再根据length的长度数值去读采集数据报文；如果云平台服务器没有接收到采集数据报文，指定超时时间，等待一段时间后超时返回；
S24、云平台服务器收到远程终端发送回来的采集数据报文，即进行解读检查的操作；当检查完成后，再送一个确定的字符串给远程终端，用以说明云平台服务器已成功收到采集数据报文；而若读取失败，云平台服务器在回送的字符串中要求远程终端重新发送采集数据报文；另外采集数据报文发送时，在采集数据报文最后加上校验字符，所述校验字符用于收发双方检查判断采集数据报文的正确性；
S25、在远程终端收发数据之前，云平台服务器向远程终端发起连接请求，远程终端接受云平台服务器连接，双方建立TCP/IP连接，其中需要把远程终端与云平台服务器头部的connection设为keep-alive，即长链接模式；
S26、在远程终端与与平台服务器建立连接的过程中，为防止中间节点出现故障导致远程终端与与平台服务器断开连接，需建立心跳包，用于维持长连接；云平台服务器接收远程终端连接生成数字字典OnlinCounter<User,int>,若远程终端返回心跳相应，则数字字典OnlinCounter[User]++，否则OnlinCounter[User]＝0，当OnlinCounter[User]＝0的次数大于自定义阈值，判断为远程终端断开连接，云平台服务器重新发起连接；其中，设置自定义协议中的SO_KEEPALIVE，用setsockopt将SOL_SOCKET.SO_KEEPALIVE设置为1，同时设置三个参数tcp_keepalive_time/连接闲置开始发keepalive的ACK包时间、tcp_keepalive_probes/发ACK包不回复即认为连接断开的数量、以及tcp_keepalive_intvl/两个ACK包之间的时间间隔。
6.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，步骤S3中具体包括以下步骤：
S31、用户线程初始化远程终端资源，发起连接操作；
S32、NioEventLoop随机选取一个线程作为接收器，监听远程终端连接，同时返回，不阻塞用户线程；
S33、将远程终端的SocketChannel注册到主线程池的其它Reactor线程上，由所述其它Reactor线程负责接入认证、IP黑白名单过滤、以及握手的操作；
S34、随机选取一个线程为IO线程，处理网络读写事件，调用内核的select函数检查socket状态，执行系统消息队列及定时消息队列；
S35、由IO线程专门处理网络的I/O读写事件。
7.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，步骤S4中具体包括以下步骤：
S41、终端采集模块实时采集到的数据以二进制码的形式传送到云平台服务器之后，根据自定义协议解析各字节含义；
S42、对采集卡数据所包含的ID、型号、时间、次数、以及开启原因的数据进行整合，封装到recordInfo中；
S43、根据recordInfo，把数据更新在显示控制端显示，并存入数据库中；数据写入数据库，为实现数据持久化，用Redis做数据缓存，使得第一次之后的每次相同查询都通过数据缓存获取，对于更新数据，将数量或者时间的修改缓存起来，最终进行一次I/O操作，而数据的更新将异步地保存到磁盘上；
S44、当数据传输到云平台服务器后，通过显示控制端进行展示与控制，对存储的数据进行统计分析，在宏观上掌握远程终端状况；其中，图表数据采用Echart分析展示；
S45、数据传输的整个周期过程被记录到日志记录模块，满足云平台服务器的性能测试工作和维护工作的需要，根据需要设置日志的输出内容、输出级别和输出方式，所述输出级别包括：info、debug、warn和error；所述输出方式包括：控制台和文件。
8.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，步骤S5中具体包括以下步骤：
S51、显示控制端与云平台服务器建立TCP/IP连接，发送握手请求，随后云平台服务器发送握手响应，完成握手；
S52、Websocket协议通过序列化数据帧传输指令控制数据报文；
S53、云平台服务器通过显示控制端发送指令到终端控制模块，对终端设备进行远程控制；其远程控制信号量在远程终端是通过终端控制模块，经过PLC驱动执行机构，控制终端设备。
9.根据权利要求书1所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，在步骤S2中，所述通信模块包括2/3/4G模块或wifi模块。
10.根据权利要求书5所述的基于自定义协议及Netty框架的交互方法，其特征在于，所述自定义协议包括云平台服务器请求报文、采集卡回应报文、采集数据报文、以及指令控制数据报文。
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