一种工业互联网控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种工业互联网控制系统及方法，至少包括用于在工业生产现场进行数据采集的感知识别模块(1)，在所述感知识别模块(1)将采集的工业互联网数据传输至数据传输模块(2)的情况下，所述数据传输模块(2)进行消息队列权限认证并将相关联的工业互联网数据以差分的方式进行压缩，并将压缩后的工业互联网数据以字节流的方式传输至数据平台(3)，其中，所述数据传输模块(2)至少包括数据压缩单元(21)和消息队列管理单元(22)，所述数据压缩单元(21)能够将采集到的工业互联网数据以周期性分割的方式进行分段压缩；所述消息队列管理单元(22)通过规范主题和设备权限管理的方式进行数据回传和管理。数据回传和管理。数据回传和管理。

【技术实现步骤摘要】
一种工业互联网控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及工业互联网
，尤其涉及一种工业互联网控制系统及 方法。

技术介绍

[0002]工业互联网作为链接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能 化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴 业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济 拓展的核心载体。工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融 合的产物，是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体，也是全球新一轮 产业竞争的制高点。基于工业互联网的数字化生产管控系统作为新一代工业 互联网系统，在制造企业转型升级当中逐渐体现出其作用，为数字化车间的 信息化进程提供了重要的参考价值。传统的生产管控系统难以对设备进行整 体管理，都是面向特定领域某些产品进行开发，系统冗余度大、高度耦合、 低内聚，功能上面缺乏一个可扩展的方式。在对外连接方面，缺乏对各级系 统进行联动的接口。这会导致难以达到预定目标。
[0003]根据《2020年上半年工业互联网安全态势报告》显示，2020年1月1 日至2020年6月30日据对工业互联网平台、工业企业和互联网设备安全 监测结果显示，累计监测发现恶意网络行为1356.3万次，涉及2039家企 业。攻击方式以异常流量、非法外联和僵尸网络三类为主，均超过300万次， 累计占恶意行为总数的81％。异常流量中包含大量扫描、嗅探行为，表明当 前针对工业互联网的网络攻击大部分为实施攻击前的信息搜集，安全隐患不 容忽视。
[0004]现有的管控系统在数据传输方面未对数据进行合理的优化，巨大的数据 量导致带宽成本过高，传输效率低下等问题。在数据管理方面，缺少对异构 数据的动态解析和泛用性的数据处理平台。在应用服务层，缺少高效的设备 反向控制机制。
[0005]中国专利CN109491301A公开了一种基于边缘计算体系架构的工业互 联网智能控制器，其中，逻辑控制装置分别连接数据采集装置、数据分析装 置及互联网传输装置；数据采集装置在边缘侧采集设备数据；数据分析装置 在边缘侧计算分析设备数据，得到分析结果；互联网传输装置用于上传分析 结果，并且将控制信息传输到逻辑控制装置。通过将数据采集及分析放在靠 近数据源的边缘侧，从而将运算也分散在边缘侧，解决了工业设备与云端的 数据通路传输速率受限的问题，尤其是解决了由于传统PLC数据吞吐量差引 起的网络堵塞、加工节拍慢、效率低下等现象，配合互联网传输装置实现了 边缘计算与云计算的完美融合。但是该专利没有有效地对数据进行认证，也 无法保证接入设备是否安全。
[0006]因此，针对工业互联网控制系统在数据传输方面未对数据进行合理的优 化，巨大的数据量导致带宽成本过高，传输效率低下等问题；在数据管理方 面，缺少对异构数据的动态解析和泛用性的数据处理平台；在应用服务层， 缺少高效的设备反向控制机制；控制系统频繁遭受异常攻击，存在安全隐含 的问题，本申请提供一种能够有效地提高数据传输的效率和安全性的工业互 联网控制系统。
[0007]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发 明人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的 细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已 经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技 术之权利。

技术实现思路

[0008]针对现有技术之不足，本专利技术的技术方案提供的是一种工业互联网控制 系统，至少包括用于在工业生产现场进行数据采集的感知识别模块，在所述 感知识别模块将采集的工业互联网数据传输至数据传输模块的情况下，所述 数据传输模块进行消息队列权限认证并将相关联的工业互联网数据以差分 的方式进行压缩，并将压缩后的工业互联网数据以字节流的方式传输至数据 平台，其中，所述数据传输模块至少包括数据压缩单元和消息队列管理单元， 所述数据压缩单元能够将采集到的工业互联网数据以周期性分割的方式进 行分段压缩；所述消息队列管理单元通过规范主题和设备权限管理的方式进 行数据回传和管理。其优势在于，本申请通过设置高效的压缩算法和设备认 证模块，在保证系统访问的安全性的同时提高数据传输的效率。此外，基于 云计算的特点，针对异构工业数据设计了动态、可扩展的数据处理服务，使 得用户能够更加准确、快速且有效地获取需要的数据，并能够针对异常情况 及时获悉并能够进行远程的控制，设备的反向控制模块，提高了反向控制效 率，并对数据的处理结果进行了界面展示和用户交互接口的设计。改善了数 据传输的冗余问题、异构数据的动态解析问题和设备的高效反向控制问题， 提高了整个系统功能的可靠性和稳定性。
[0009]根据一种优选的实施方式，所述数据传输模块选择性地通过有线或者无 线的方式将所述感知识别模块的接入工业互联网体系并将采集的相关数据 传输到所述数据平台，所述数据传输模块按照规范数据传输的管理规则的方 式完成工业互联网数据的压缩与传输。
[0010]根据一种优选的实施方式，所述数据压缩单元按照其将单个所述感知识 别模块在设定周期时间内的采集的数据进行聚合的方式完成周期数据的压 缩，其中，所述数据压缩单元是在差分数据的字节形式上进行数据特征提取 的。其优势在于，本申请对需要进行传输的工业互联网数据进行预先的压缩， 从而降低工业物联网数据在传输时带宽资源占用和网络成本。此外，数据压 缩单元通过差分的方式进行变化特征的准确、有效提取，使得压缩操作不存 在迭代处理和占用时间的IO处理，更不需要依赖第三方的计算库，所以计 算时间很快，可以满足数据的及时上传，延时较低。
[0011]根据一种优选的实施方式，所述消息队列管理单元通过引入主题的方式 完成工业互联网数据的分拨操作，并通过建立规范化的主体方式追踪数据的 来源及对应的感知识别模块的工作状态。
[0012]根据一种优选的实施方式，所述消息队列管理单元的设备权限管理是按 照限定所述感知识别模块都是按照规范进行数据传输的方式对所述感知识 别模块进行权限管理，从而筛除配置错误的终端设备和/或非法接入的终端 设备。
[0013]根据一种优选的实施方式，所述数据平台通过数据聚合的方式将收到的 数据进行暂存，并预先设置有数据存储的触发条件，从而在暂存数据达到预 设的触发条件时，所
述数据平台将内存中暂存的数据一次性写入数据库。其 优势在于，本申请经过数据聚合后，数据库的连接次数大大减少，提高了数 据存储的效率。
[0014]根据一种优选的实施方式，所述数据平台还能够将其分类存储的数据传 输至数据分析模块，所述数据分析模块能够对数据进行深入分析和优化；所 述数据分析模块对不断增长和变化的异构工业传感数据能进行动态的、可配 置化的解析，并提供低错误率的数据告警服务。其优势在于，各个服务之间 低耦合，体现了微服务构架的优势。
[0015]根据一种优选的实施方式，所述控制系统还包括应用服务模块，所述应 用服务模块通过预设的交互接口连接所述数据平台，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业互联网控制系统，至少包括用于在工业生产现场进行数据采集的感知识别模块(1)，其特征在于，在所述感知识别模块(1)将采集的工业互联网数据传输至数据传输模块(2)的情况下，所述数据传输模块(2)进行消息队列权限认证并将相关联的工业互联网数据以差分的方式进行压缩，并将压缩后的工业互联网数据以字节流的方式传输至数据平台(3)，其中，所述数据传输模块(2)至少包括数据压缩单元(21)和消息队列管理单元(22)，所述数据压缩单元(21)能够将采集到的工业互联网数据以周期性分割的方式进行分段压缩；所述消息队列管理单元(22)通过规范主题和设备权限管理的方式进行数据回传和管理。2.如权利要求1所述的工业互联网控制系统，其特征在于，所述数据传输模块(2)选择性地通过有线或者无线的方式将所述感知识别模块(1)的接入工业互联网体系并将采集的相关数据传输到所述数据平台(3)，所述数据传输模块(2)按照规范数据传输的管理规则的方式完成工业互联网数据的压缩与传输。3.如权利要求1所述的工业互联网控制系统，其特征在于，所述数据压缩单元(21)按照其将单个所述感知识别模块(1)在设定周期时间内的采集的数据进行聚合的方式完成周期数据的压缩，其中，所述数据压缩单元(21)是在差分数据的字节形式上进行数据特征提取的。4.如权利要求1所述的工业互联网控制系统，其特征在于，所述消息队列管理单元(22)通过引入主题的方式完成工业互联网数据的分拨操作，并通过建立规范化的主体方式追踪数据的来源及对应的感知识别模块(1)的工作状态。5.如权利要求1所述的工业互联网控制系统，其特征在于，所述消息队列管理单元(22)的设备权限管理是按照限定所述感知识别模块(1)都是按照规范进行数据传输的方式对所述感知识别模块(1)进行权限管理，从而筛除配置错误的终端设备和/或非法接入的终端设备。6.如权利要求5所述的工业互联网控制系统，其特征在于，所述数据平台(3)通过数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国宇，李铭锋，
申请(专利权)人：广东三水合肥工业大学研究院，
类型：发明
国别省市：