一种网络协同制造中信息互联的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种网络协同制造中信息互联的系统及方法，该系统中包括授权管理模块、节点管理模块、监控管理模块、基础信息模块、OPC‑UA通讯模块、数据处理模块以及业务管理模块；所述授权管理模块、节点管理模块、监控管理模块、基础信息模块、OPC‑UA通讯模块、数据处理模块以及业务管理模块均部署在应用服务器上，该系统中还配备有数据库服务器用于承载系统数据。本发明专利技术通过优化传统ESB、设计可视化业务流程，采用数据加密与压缩、构建基于优化的消息队列，避免数据混淆，提高工作效率，优化信息数据传输带宽吞吐率和能耗，实现工业应用软件之间业务数据的互联互通，并为网络协同制造提供一种安全、高效、稳定的信息互联方法。

A System and Method of Information Interconnection in Network Cooperative Manufacturing

【技术实现步骤摘要】
一种网络协同制造中信息互联的系统及方法
本专利技术涉及工业互联网和智能制造领域，尤其涉及一种网络协同制造中信息互联的系统及方法。
技术介绍
网络协同制造，基于“互联网+”思维，以实现制造业创新发展与转型升级，是敏捷制造、智能制造、云制造的核心内容。然而现阶段制造企业所采用的工业应用软件大多为不同厂商提供，接口协议复杂多样、数据格式也各不相同，造成工业应用软件之间的信息数据难以互联互通，普遍存在“信息孤岛”的现象。因此，如何使工业应用软件之间的信息数据更安全高效地互联互通是亟需解决的问题。在研究技术解决方案的过程中，通常从接口协议、数据格式、耦合度及业务流程作为切入点，来解决上述问题。现阶段，业内通常采用对工业应用软件进行二次开发或传统ESB接入方式，一方面二次开发采用独立服务器部署，开发难度较低，但其开发成本高、维护难度大，另一方面传统ESB接入方式能够减少开发成本、降低维护难度、实现松耦合，但其易产生数据混淆、安全性低、信息拥堵和数据处理效率低的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术一种网络协同制造中信息互联的系统及方法。具体方案如下：一种网络协同制造中信息互联的系统，包括：授权管理模块、节点管理模块、监控管理模块、基础信息模块、OPC-UA通讯模块、数据处理模块以及业务管理模块；所述授权管理模块用于对信息互联的请求和用户进行认证；所述节点管理模块用于维护工业应用软件与信息互联节点之间的对应关系；所述对应关系包括节点唯一标识、节点名称、节点公钥以及与节点公钥配对的节点私钥；所述监控管理模块用于对信息互联中的数据和行为进行监控，并对信息互联过程中的操作进行记录；所述基础信息模块用于记录系统运行信息、系统服务信息以及系统版本描述信息；所述OPC-UA通讯模块用于处理基于OPC-UA协议的信息互联请求；所述的数据处理模块包括数据校验单元、数据转换单元、数据映射单元、数据加密与压缩单元、数据路由单元以及数据传输单元；所述数据校验单元用于对源数据进行合法性和完整性校验；所述数据转换单元用于将源数据格式转换为目标数据格式；所述数据映射单元用于维护源数据结构与目标数据结构之间对应关系；所述数据加密与压缩单元用于对数据进行加密和压缩；所述数据路由单元用于对信息互联的请求进行路由分发；所述数据传输单元采用基于消息中间件的方式进行数据传输，并构建基于优化的消息队列和数据缓冲区；所述的业务管理模块包括可视化流程设计单元和自定义流程规则单元，通过自定义流程规则单元设定信息互联业务流程，通过可视化流程设计单元设定用于显示设定的信息互联业务流程的可视化界面。进一步的，所述数据加密与压缩单元对数据进行加密和压缩的具体步骤包括：S110：发送端节点获取节点的唯一标识所对应的公钥；S120：发送端节点根据获取的公钥对其唯一标识进行加密，获得发送端节点的唯一标识密文；S130：发送端节点将唯一标识密文发送至接收端节点；S140：接收端节点根据接收自发送端节点的唯一标识密文和与发送端节点的公钥对应的私钥对该唯一标识密文进行解密，获得原文；S150：接收端节点根据获得的原文与存储于接收端节点的发送端节点的唯一标识进行匹配，如匹配成功，则将匹配成功信息发送至发送端节点，进入S160，否则结束；S160：发送端节点根据公钥对传输数据进行数据加密，生成密文；S170：对生成的密文进行压缩；S180：发送端节点将压缩完的密文发送至接收端节点；S190：接收端节点根据接收的密文进行解压缩和解密操作，获得原文。进一步的，步骤S170的压缩过程具体为：S171：初始化哈希链表，设定字符数i＝1，密文中字符总数为s；S172：利用哈希函数计算密文中从第i个字符开始连续三个字符的哈希值；S173：判断哈希链表中是否存在第i个字符的哈希值，如果存在，则设定匹配长度n＝1，进入S174，否则，进入S177；S174：判断哈希链表中是否存在从第i个字符开始两个连续字符的哈希值，如果存在，则令匹配长度n＝n+1，进入S175，否则，进入S176；S175：判断哈希链表中是否存在从第i个字符开始三个连续字符的哈希值，如果存在，则令匹配长度n＝n+1，进入S176，否则，直接进入S176；S176：计算第i个字符的起始位置和密文中与该第i个字符的哈希值相同的字符的起始位置之间的距离，通过距离和匹配长度构建索引来表示该字符，进入S178；S177：输出第i个字符；S178：将从第i个字符开始连续n个字符的哈希值存储至哈希链表中；S179：判断i<s是否成立，如果成立，则令i＝i+1，返回S172，否则输出压缩结果。进一步的，基于优化的消息队列包括紧急消息队列和优先级消息队列；所述紧急消息队列，采用先进先出原则，用于存放优先级最高的紧急消息；所述优先级消息队列，按优先级从高到底的顺序存放非紧急的普通消息，按优先级出队。进一步的，所述消息队列的调度策略包括以下步骤：S210：判断当前紧急消息队列中是否存在紧急消息，如果存在，则进入步骤S220，否则，进入步骤S230；S220：推送紧急消息队列中的紧急消息，紧急消息出队，返回步骤S210；S230：判断当前优先级消息队列中是否存在优先级消息，如果存在，则进入步骤S240，否则，返回步骤S210；S240：推送优先级消息队列中的优先级消息，消息出队，返回步骤S210。进一步的，所述数据传输的具体过程为：S310：初始化参数，设数据初始总能量E＝1000nj，最大迭代次数H＝20；S320：建立数据传输概率分布函数；设节点x在时间T内发送数据传输请求，则节点x被选中的概率分布Px的计算公式：其中：a为概率分布的约束阈值；S330：计算耗能约束控制参数μ：μ＝ρs(1-Px)Tm其中：ρ为单位时间内x节点被选中的平均次数，s为x节点的传输速率，Px为x发生数据传输的概率，Tm为节点x传输持续时间的平均值；S340：计算网络耗能N：其中：ex为节点x的通信耗能，εx为节点x的剩余能量，其中ex通过簇间与簇头间的多跳路由进行实际测量，εx＝E-ex；S340：迭代运算；修改传输速率s＝s+(s*0.1)，重复步骤S320至步骤S340，直到算法达到最大迭代次数H，确定最小的网络耗能N，将最小的网络耗能N所对应的耗能约束控制参数μ设定为最优耗能约束控制参数μ，将该最优耗能约束控制参数μ作为数据传输的约束条件。进一步的，所述可视化流程设计单元包括表输入/输出模块、XML输入/输出模块、Json输入/输出模块、文件目录发送/接收模块、发送类作业输入/输出模块以及Java扩展程序模块。进一步的，所述自定义流程规则单元采用OpenSymphonyQuartz调度框架。进一步的，所述授权管理模块、节点管理模块、监控管理模块、基础信息模块、OPC-UA通讯模块、数据处理模块以及业务管理模块均部署在应用服务器上，系统中还配备有数据库服务器用于承载系统数据。一种网络协同制造中信息互联的方法，包括以下步骤：步骤1：接收信息互联请求，判断信息互联节点是否已经授权，若已授权则进入步骤2，否则，进入步骤7；步骤2：进行信息互联请求的路由分发；步骤3：根据信息互联请求获取源数据；步骤4：对源数据进行数据校验；步骤5：对数据校验后的数据进行数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络协同制造中信息互联的系统，其特征在于，包括：授权管理模块、节点管理模块、监控管理模块、基础信息模块、OPC‑UA通讯模块、数据处理模块以及业务管理模块；所述授权管理模块用于对信息互联的请求和用户进行认证；所述节点管理模块用于维护工业应用软件与信息互联节点之间的对应关系；所述对应关系包括节点唯一标识、节点名称、节点公钥以及与节点公钥配对的节点私钥；所述监控管理模块用于对信息互联中的数据和行为进行监控，并对信息互联过程中的操作进行记录；所述基础信息模块用于记录系统运行信息、系统服务信息以及系统版本描述信息；所述OPC‑UA通讯模块用于处理基于OPC‑UA协议的信息互联请求；所述的数据处理模块包括数据校验单元、数据转换单元、数据映射单元、数据加密与压缩单元、数据路由单元以及数据传输单元；所述数据校验单元用于对源数据进行合法性和完整性校验；所述数据转换单元用于将源数据格式转换为目标数据格式；所述数据映射单元用于维护源数据结构与目标数据结构之间对应关系；所述数据加密与压缩单元用于对数据进行加密和压缩；所述数据路由单元用于对信息互联的请求进行路由分发；所述数据传输单元采用基于消息中间件的方式进行数据传输，并构建基于优化的消息队列和数据缓冲区；所述的业务管理模块包括可视化流程设计单元和自定义流程规则单元，通过自定义流程规则单元设定信息互联业务流程，通过可视化流程设计单元设定用于显示设定的信息互联业务流程的可视化界面。...

【技术特征摘要】
1.一种网络协同制造中信息互联的系统，其特征在于，包括：授权管理模块、节点管理模块、监控管理模块、基础信息模块、OPC-UA通讯模块、数据处理模块以及业务管理模块；所述授权管理模块用于对信息互联的请求和用户进行认证；所述节点管理模块用于维护工业应用软件与信息互联节点之间的对应关系；所述对应关系包括节点唯一标识、节点名称、节点公钥以及与节点公钥配对的节点私钥；所述监控管理模块用于对信息互联中的数据和行为进行监控，并对信息互联过程中的操作进行记录；所述基础信息模块用于记录系统运行信息、系统服务信息以及系统版本描述信息；所述OPC-UA通讯模块用于处理基于OPC-UA协议的信息互联请求；所述的数据处理模块包括数据校验单元、数据转换单元、数据映射单元、数据加密与压缩单元、数据路由单元以及数据传输单元；所述数据校验单元用于对源数据进行合法性和完整性校验；所述数据转换单元用于将源数据格式转换为目标数据格式；所述数据映射单元用于维护源数据结构与目标数据结构之间对应关系；所述数据加密与压缩单元用于对数据进行加密和压缩；所述数据路由单元用于对信息互联的请求进行路由分发；所述数据传输单元采用基于消息中间件的方式进行数据传输，并构建基于优化的消息队列和数据缓冲区；所述的业务管理模块包括可视化流程设计单元和自定义流程规则单元，通过自定义流程规则单元设定信息互联业务流程，通过可视化流程设计单元设定用于显示设定的信息互联业务流程的可视化界面。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述数据加密与压缩单元对数据进行加密和压缩的具体步骤包括：S110：发送端节点获取节点的唯一标识所对应的公钥；S120：发送端节点根据获取的公钥对其唯一标识进行加密，获得发送端节点的唯一标识密文；S130：发送端节点将唯一标识密文发送至接收端节点；S140：接收端节点根据接收自发送端节点的唯一标识密文和与发送端节点的公钥对应的私钥对该唯一标识密文进行解密，获得原文；S150：接收端节点根据获得的原文与存储于接收端节点的发送端节点的唯一标识进行匹配，如匹配成功，则将匹配成功信息发送至发送端节点，进入S160，否则结束；S160：发送端节点根据公钥对传输数据进行数据加密，生成密文；S170：对生成的密文进行压缩；S180：发送端节点将压缩完的密文发送至接收端节点；S190：接收端节点根据接收的密文进行解压缩和解密操作，获得原文。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：步骤S170的压缩过程具体为：S171：初始化哈希链表，设定字符数i＝1，密文中字符总数为s；S172：利用哈希函数计算密文中从第i个字符开始连续三个字符的哈希值；S173：判断哈希链表中是否存在第i个字符的哈希值，如果存在，则设定匹配长度n＝1，进入S174，否则，进入S177；S174：判断哈希链表中是否存在从第i个字符开始两个连续字符的哈希值，如果存在，则令匹配长度n＝n+1，进入S175，否则，进入S176；S175：判断哈希链表中是否存在从第i个字符开始三个连续字符的哈希值，如果存在，则令匹配长度n＝n+1，进入S176，否则，直接进入S176；S176：计算第i个字符的起始位置和密文中与该第i个字符的哈希值相同的字符的起始位置之间的距离，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维龙，杨开益，潘钟强，郭文水，
申请(专利权)人：厦门嵘拓物联科技有限公司，厦门数孪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35