基于互联网技术的分布式称重系统
梅特勒-托利多(常州)称重设备系统有限公司 戴 峰
【摘
要】 本文介绍了一种基于互联网智能分布式称重系统 (DWS, Distributed Weighing System)
的概念和设计过程.该系统允许分布于千里之外的多个称重设备进行可靠的组网工作,而且支持自 动故障报警和远程诊断和故障排除.该系统具备实施成本低,通讯实时,可靠性高等特点,在工业 过程,商业零售,高速公路车辆检重等领域有着广泛的应用. 【关键词】 称重系统 互联网 点对点
Key Words: Weighing System,Internet,Peer to Peer 一,背景 进入二十一世纪以来,随着技术的发展,除了贸易结算以外,传统的称重产品被应用到许多新 的领域,如:配料,包装,检重,公路收费计重,商业零售管理等等.另外,即便是传统的贸易结 算称重应用,比如电子汽车衡,也出现了车辆自动识别,自动配车,无人值守等新的应用要求.这 些应用要求对于称重系统提出了新的技术挑战. 应用于高速公路收费计重的轴重衡, 应用于小型零售连锁业的收银秤以及应用于大型钢铁企业 进料,出库的汽车衡,虽然应用各异,但有着许多近似的技术要求:1)称重点和管理中心距离较 远,信息需要实时传给管理中心作远程监控 2)现场条件恶劣或是场地狭小,设备需要轻便,因此 不可能配备计算机作为数据采集终端 3)称重设备的故障会导致现场无法继续工作,为了缩短维护 时间,设备需要具备重要部件的自诊断功能,定时向管理中心上传关键部件状态信息. 以上的技术要求都要求我们的设备具备网络通讯功能(可以是 RS-485,CAN,或是以太网) , 通过网络实现数据的远程交互.对于应用而言,高速公路的称重收费点往往极为分散,距离都在数 十公里以上,构建专用网络将耗资巨大.小型的零售连锁业也是如此,单店的设备主要就是称重收 银系统,要求能够直接通过低成本网络实现门店与门店之间以及门店与总部之间的信息实时交互. 分析已有的公用网络,我们可以发现两类传输媒介可被直接利用-电话网和互联网.通过 Modem 用 电话线传输数据速率较低( 18.181.0.31:1235 ) 的 数 据 包 到 了 互 联 网 上 变 为 了 ( 155.99.25.11:62000- > 18.181.0.31:1235) . 一旦 NAT 创建了一个 Session 后,NAT 会记住 62000 端口对应的是 10.0.0.1 的 1234 端口,以 后从 18.181.0.31 发送到 62000 端口的数据会被 NAT 自动的转发到 10.0.0.1 上. (注意:这里是说 18.181.0.31 发送到 62000 端口的数据会被转发,其他的 IP 发送到这个端口的数据将被 NAT 抛弃) 这样 Client A 就与 Server S1 建立以了一个连接. 四,不同内网的设备通过 Internet 实现 P2P 通讯 从上述表达可以看到,通过 NAT,内网的设备向外连结是很容易的(NAT 相当于透明的,内
网的和外网的设备不用知道 NAT 的情况) .那么我们如果想从外部发送一个数据报给内网的设备有 什么办法呢 内网内的主机必须在内网的 NAT 上打上一个"洞" (也就是前面我们说的在 NAT 上 建立一个 Session) 比如从内部某台主机 , (比如: 192.168.0.10) 向外部的某个 IP (比如: 219.237.60.1) 发送一个 UDP 包,那么就在这个内网的 NAT 设备上打了一个方向为 219.237.60.1 的"洞"(这就 , 是称为 UDP Hole Punching 的技术) 以后 219.237.60.1 就可以通过这个洞与内网的 192.168.0.10 联系 了. (但是其他的 IP 不能利用这个洞) . 实现两个内网的主机通讯还差最后一步了:两边都无法主动发出连接请求,谁也不知道谁的公 网地址,那我们如何来打这个洞呢 我们需要一个中间服务器来联系这两个内网主机.
首先,Client A 登录服务器,NAT A 为这次的 Session 分配了一个端口 60000,那么 Server S 收 到的 Client A 的地址是 202.187.45.3:60000, 这就是 Client A 的外网地址了. 同样, Client B 登录 Server S, NAT B 给此次 Session 分配的端口是 40000, 那么 Server S 收到的 B 的地址是 187.34.1.56:40000. 此时, Client A 与 Client B 都可以与 Server S 通信了. 如果 Client A 此时想直接发送信息给 Client B,那么他可以从 Server S 那儿获得 B 的公网地址 187.34.1.56:40000,是不是 Client A 向这个地址 发送信息 Client B 就能收到了呢 答案是不行,因为如果这样发送信息,NAT B 会将这个信息丢弃 (因为这样的信息是不请自来的,为了安全,大多数 NAT 都会执行丢弃动作) . 总结一下这个过程:如果 Client A 想向 Client B 发送信息,那么 Client A 发送命令给 Server S, 请求 Server S 命令 Client B 向 Client A 方向打洞,然后 Client A 就可以通过 Client B 的外网地址与 Client B 通信了. 五,系统实现 根据以上通信原理,对 DWS 的实现方式解释如下: 1. 为了帮助各个客户的控制中心服务器连接到他们各自 DWS 系统中的每一个称重设备, 需要 建立一个 P2P 连接服务器来处理公司销售的所有 DWS 设备的连接申请. 2.P2P 连接服务器具备一个固定的全球唯一 IP 地址,在 DWS 系统中的每个设备出厂前就被 缺省设定好唯一的接入代号(产品序列号) ,P2P 连接服务器的 IP 地址以及 P2P 连接密码.

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