一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，通过基于内网穿透技术和数字孪生技术，部署了主要由远程终端、云服务器、本地终端和现场设备构成的全新工业数字孪生智造实训平台，在远程终端、云服务器和本地终端之间利用Frp内网穿透工具实现远程终端对本地终端的内网穿透访问，从而使得远程终端可以在外部网络也能够访问本地内网中现场设备的数据，达到用户可以在现场设备对应的数字孪生体这一模拟仿真软件中，通过公网访问内网中现场设备的数据，进而驱动数字孪生体实时协同现场设备执行数字孪生实训任务并实现了现场设备共享使用，解决了实训系统所存在的设备使用率低的问题，系统实时性也得到了大幅提升。也得到了大幅提升。也得到了大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统


[0001]本专利技术涉及智造实训设备
，特别是涉及一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统。

技术介绍

[0002]随着职业教育与技能培训越来越受到关注，实训教学变得日益重要，在当前的职业教育与技能培训技术中，面对不同行业、不同产品领域和不同应用场景，搭建了不同类型的实训设备，例如锂电池装配实训装置，可模拟整个锂电池装配的工作流程，或者例如其他产品方面的智造实训设备，用于模拟其相应的工艺流程等。然而，当前职业教育机构/高校中的智造实训设备普遍存在着使用率低的问题。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要提供一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，能够有效提高实训设备使用率以实现设备共享的同时改善系统实时性。
[0004]一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，包括远程终端、云服务器、本地终端和现场设备，云服务器分别通信连接远程终端和本地终端，现场设备通信连接本地终端；
[0005]远程终端部署有相互通信的数字孪生仿真模块和基于Socket的Socket TCP客户端，Socket TCP客户端使用Frp内网穿透工具通过云服务器远程访问本地终端采集的实时设备数据，数字孪生仿真模块用于对现场设备进行数字孪生实训；
[0006]云服务器位于公网，用于通过Frp内网穿透工具执行远程终端对本地终端的内网穿透；本地终端位于现场设备所在的本地内网且部署有基于Socket的Socket TCP服务端模块，Socket TCP服务端模块通过Modbus TCP协议连接和采集现场设备的实时设备数据，以及通过Socket编程接口连接Socket TCP客户端并根据TCP协议传输实时设备数据。
[0007]在其中一个实施例中，远程终端在获得输入的公网IP地址以及暴露给公网IP地址的客户端口号后，远程终端向云服务器发起连接请求；
[0008]在远程终端向云服务器根据公网IP地址和客户端口号连接成功后，云服务器通过Frp内网穿透工具通知本地终端启用配置的内网IP地址以及暴露给外网访问的服务端口号，建立云服务器与本地终端的连接，为远程终端提供内网穿透。
[0009]在其中一个实施例中，现场设备包括工业机器人和CNC系统，本地终端通过MODBUS TCP协议分别与工业机器人和CNC系统通信。
[0010]在其中一个实施例中，Socket TCP服务端模块在获取现场设备的PLC数据采集器采集的实时设备数据之前，Socket TCP服务端模块中添加有PLC数据采集器的设备信息，设置有数据读取方式、数据读取周期、分配的数据缓存区、需要采集的数据变量和PLC数据采集器的数据寄存器地址。
[0011]在其中一个实施例中，本地终端通过串口连接现场设备。
[0012]在其中一个实施例中，本地终端通过以太网连接现场设备。
[0013]在其中一个实施例中，上述一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统还包括VR设备，VR设备通信连接远程终端的Socket TCP客户端和数字孪生仿真模块，VR设备用于可视化数字孪生实训过程。
[0014]在其中一个实施例中，上述一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统还包括AR设备，AR设备通信连接远程终端的Socket TCP客户端和数字孪生仿真模块，AR设备用于可视化数字孪生实训过程。
[0015]在其中一个实施例中，工业机器人为六轴机器人。
[0016]在其中一个实施例中，本地终端还用于根据远程终端通过云服务器发送的控制指令，控制六轴机器人在动态时的空间动作及精度，将六轴机器人的实时运动数据通过云服务器回传到远程终端。
[0017]上述的一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，通过基于内网穿透技术和数字孪生技术，部署了主要由远程终端、云服务器、本地终端和现场设备构成的全新工业数字孪生智造实训平台，在远程终端、云服务器和本地终端之间利用Frp内网穿透工具实现远程终端对本地终端的内网穿透访问，从而使得远程终端可以在外部网络也能够访问本地内网中的服务，即访问本地内网中现场设备的数据，达到用户可以在现场设备对应的数字孪生体这一模拟仿真软件中，通过公网访问内网中现场设备的数据，实现远程访问，进而驱动数字孪生体实时协同现场设备执行数字孪生实训任务，并且实现了现场设备共享使用，解决了实训系统所存在的设备使用率低的问题，系统实时性也得到了大幅提升。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为一个实施例中的一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统的结构组成示意图；
[0021]图2为一个实施例中远程终端的内部模块示意图；
[0022]图3为一个实施例中内网穿透的访问流程示意图；
[0023]图4为一个实施例中一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统的应用结构示意图。
具体实施方式
[0024]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不
用于限定本申请。
[0025]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0026]需要说明的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
[0027]本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0028]随着物联网技术的发展，数字孪生的概念被逐渐应用。现在可以很容易地将传感器和执行器件连接到物理对象(即各现场设备)，以获知物理对象所处的环境及其操作数据，并可以从该物理对象的数字孪生体控制该物理对象，其过程通常被表征为从物理对象到数字孪生体再到物理对象的双向数据流。在实际应用中，每个数字孪生体将涉及多个信息线程，这不仅在物理对象及其数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，其特征在于，包括远程终端、云服务器、本地终端和现场设备，所述云服务器分别通信连接所述远程终端和所述本地终端，所述现场设备通信连接所述本地终端；所述远程终端部署有相互通信的数字孪生仿真模块和基于Socket的Socket TCP客户端，所述Socket TCP客户端使用Frp内网穿透工具通过所述云服务器远程访问所述本地终端采集的实时设备数据，所述数字孪生仿真模块用于对所述现场设备进行数字孪生实训；所述云服务器位于公网，用于通过所述Frp内网穿透工具执行所述远程终端对所述本地终端的内网穿透；所述本地终端位于所述现场设备所在的本地内网且部署有基于Socket的Socket TCP服务端模块，所述Socket TCP服务端模块通过Modbus TCP协议连接和采集所述现场设备的所述实时设备数据，以及通过Socket编程接口连接所述Socket TCP客户端并根据TCP协议传输所述实时设备数据。2.根据权利要求1所述的一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，其特征在于，所述远程终端在获得输入的公网IP地址以及暴露给所述公网IP地址的客户端口号后，所述远程终端向所述云服务器发起连接请求；在所述远程终端向所述云服务器根据所述公网IP地址和所述客户端口号连接成功后，所述云服务器通过所述Frp内网穿透工具通知所述本地终端启用配置的内网IP地址以及暴露给外网访问的服务端口号，建立所述云服务器与所述本地终端的连接，为所述远程终端提供内网穿透。3.根据权利要求1或2所述的一种基于内网穿透与数字孪生的智造实训设备实时通信与在线共享系统，其特征在于，所述现场设备包括工业机器人和CNC系统，所述本地终端通过MODBUS TCP协议分别与所述工业机器人和所述CNC系统通信。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：万能文，陈红林，李潭，陈萌，陈南江，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：