基于多PLC协同的边缘计算网关测试平台设计

在工业企业数字化转型的大趋势下,边缘计算网关作为数据采集与转发的重要设备,需求快速上升。但目前国内工业企业自动化程度较低,工业互联网标准碎片化问题突出,边缘计算网关需要面对异构设备接入数量不一、工业协议多样、多数据并行采集的工业现场环境。然而,目前缺乏实验室环境下对边缘计算网关异构设备接入能力、工业协议兼容能力及并行数据采集能力快速验证方法的相关研究。设计了一种多PLC协同测试方法实现对工业数据采集现场环境的模拟,采用可视化测试用例开发、多协议融合、多PLC并行管控技术,在实验室条件下实现了对边缘计算网关的多设备、多协议、多数据采集边缘计算能力的快速测试验证。并搭建了一套基于多PLC协同的边缘计算网关测试平台,通过并行数据采集和协议融合等实验,证明该平台能够为工业企业提供快捷有效的边缘计算网关验证,能够极大地降低工业企业试错成本,助力企业数字化转型。     

基于标识映射的工业互联网终端异构设备安全接入方法

针对工业互联网平台终端设备数据异构问题，提出一种基于标识映射的工业互联网终端异构设备安全接入方法，通过标识映射机制对不同设备异构数据统一进行编码，同时引入数据字典机制，实现设备动态数据和静态数据的分离，保障企业关键数据不出内网，在一定程度上提高数据的安全性。     

基于微服务架构的灾害应急管控平台设计

管控平台作为灾害应急示范应用的枢纽,需要向下连接海量灾害数据采集设备,向上为示范应用层提供应用开发支持,使得应用层和终端IOT设备能够充分解耦。为了解决管控平台在扩展能力和异构设备持续集成方面的问题,设计了一种基于分布式微服务架构的城市灾害应急管控平台。接入层采用协议解析代理服务实现多种不同协议的适配;服务接口层基于微服务设计对模块进行解耦,降低耦合性,采用微服务治理技术,实现管控平台具备负载均衡、集群容错等能力,有效保证平台的稳定性、扩展性和高可用性。     

基于区块链的工业互联网平台安全管理方法

随着越来越多的设备接入工业互联网平台，发现传统中心化的组网模式导致生产设备直接面临网络攻击，存在用户数据泄露等问题，因此提出一种基于区块链的工业互联网平台安全管理方法。首先在工业互联网平台采集层中将工控系统与区块链技术融合，搭建可信边缘设备接入系统；其次在工业互联网平台平台层中利用云边链协同技术构建区块链系统；最后在工业互联网平台应用层中以区块链平台提供的加密功能为基础，建设工业设备管控系统。该方法不仅实现了设备互联关系、操作记录、联动记录等关键数据的上链，而且保证工业控制系统、边缘设备高可靠接入工业互联网平台，确保工业数据的安全传输。     

基于可配置协议的智慧管网物联接入系统

智慧管网产业包含多个业务应用系统,各系统独立来处理物联感知设备的接入和数据包解析的工作会造成开发冗余,同时各个系统解析后的数据格式封装不一致,对数据共享造成影响,因此提出可配置协议的智慧管网物联接入系统来解决以上问题,高效、合理、有序的对协议进行管理,同时具备对物联接入设备的统一化管理。在此基础上,进一步实现可配置的设备接入与数据解析功能。将各种不同的协议模式进行封装处理,对需要新配置的协议通过系统可视化的操作方式将各参数协议配置成功,以实现智能的协议管理,简化协议解析程序的开发流程。     

工业互联网云网关架构及实现

针对工业生产数据通信协议复杂、工业设备与云端通信困难的问题,提出一种工业互联网云网关架构。针对传输协议复杂多样的问题,提出了一种多协议数据解析方法,能够对多种协议下的数据进行解析,并转换为MQTT协议,实现数据统一协议并上传至云平台。针对协议转换中的实时可靠性问题,提出一种支持断点续传并可以快速处理并发任务的异步处理机制来保证协议转换的实时可靠性。在保证实时可靠的基础上,提出一种三层加密方式以提高数据传输的安全性。在软硬件上实现了上述云网关架构,并在工业过程控制设备上进行了实验。实验结果表明,该架构能够有效解决工业系统与云平台的数据融合问题。     

工业互联网安全态势感知平台建设的研究

在“两化融合”新形势下，安全态势感知是解决工业互联网当前边界不明晰、角色内容多和业务关联复杂的重要手段。平台的主要内容包括工业数据采集、工业协议识别、工业资产探测和工业威胁监测。其中的风险预防和检测、关键数据的保护、云平台以及标识解析节点的防护都是其重要的问题。护航工业互联网业务一方面需要汇总工业互联网网络安全数据，从整体方面掌握网络安全态势；另一方面也需要建立工业互联网平台安全预警和应急响应流程体系，促进工业平台企业安全整改，发现长期潜伏在工业互联网平台中的安全威胁和风险，为企业提供感知和决策支持。     

面向服务的物联汇聚平台的研究与开发

针对离散制造业现场设备层与上层应用系统(如ERP,MES,PLM系统)之间信息流不顺畅、数据结构异构、信息中转次数多、系统集成复杂度高的问题,提出了一种面向服务的物联汇聚平台,采用OPC UA技术使工业异构系统互联,为智能制造体系提供工业物联网平台系统解决方案。设计了灵活多样的驱动模块解决现场设备及系统异构问题,基于OPC UA地址空间的数据组态模块解决数据结构不统一的问题,最终实现数据及文件的跨层传输,简化系统集成复杂度。通过OPC UA客户端程序与Modbus模拟器程序测试,系统运行良好。     

异构网络测控系统集成设计及发电实验应用

为了将基于IEEE 802.15.4a的工业无线网络和典型工业以太网同时集成到现场总线Profibus-DP中,设计了主从式结构化层的新型异构网络集成架构和多协议转换模型,提出了虚拟从站映射的多协议转换方法,并开发了多协议网关.同时,利用WinCC、WebAccess等组态监控软件,构建了针对发电过程实验平台的有线/无...     

油库多源设备数据采集和处理系统设计研究

为解决大规模成品油库异构设备的数据采集和实时处理问题,创新性地设计了一种针对成品油库的通用化、高可用性的工业实时数据采集和处理系统,以定义异构数据采集的四层架构,并规范油库设备设计的四层级编码和数据格式化处理规则。按照开放平台通信统一架构(OPC UA)标准协议,对油库多源异构设备进行数据采集和协议转换。利用消息队列遥测传输(MQTT)协议与云平台进行数据转发和传输,同步提出采集的高可用性策略,实现多源异构设备设施与平台端大规模数据的实时采集和交互。云平台端利用Kafka、Storm、MySQL和Redis实现大规模实时数据的高速处理。该系统在多座大型成品油库试点应用,实现对油库安全生产的实时数据采集、处理和预警推送,采集监控点超过5 000个,测试数据采集和处理最大时延低于1.5 s。应用结果证实了该系统的有效性。     

基于Windows平台设备驱动模块的开发

为缩短设备驱动模块的开发周期,对工业实时监控组态软件中常用的设备接口及其数据读写流程进行了研究分析,归类出3类通用硬件接口,给出了基于Windows平台下开发设备驱动模块的程序框架及数据结构,并以串口通讯类为例,简述其程序框架中的主要调用函数.实际开发和工业现场的应用结果表明,在此程序框架及数据结构下,不仅对开发同种类...     

基于核电工业互联网平台的时序数据实时接入研究

在核电领域,时间序列数据主要是核电厂内的各类型实时监测、检查与分析设备所采集、产生的数据,一般来讲,时序数据主要来源于PI数据库和现场传感器等。通过接入结构化数据、非结构化数据、时序数据,提供相应的数据服务,核电工业互联网平台可以构建核电工业大数据服务平台。在核电工业互联网平台建设过程中,时序数据的实时接入是核电工业互联网平台数据接入方面一项重要的内容。介绍了核电工业互联网平台时序数据实时接入流程以及一些细节,总结了时序数据接入技术的优势以及在工程项目中的应用情况。     

通用实物设备接入技术研究与实现

综合试验验证技术正朝着“虚实融合”的方向发展,将实物试验设备接入虚拟试验的支撑平台进行统一试验,成为综合试验验证的一大关键技术;文章提出一种通用的实物设备接人技术,一方面通过用户界面配置,自动生成与实物设备传输协议相匹配的接入网关,解决传输协议异构性问题;另一方面,通过采用嵌入式的硬件协议转换器,实现高效率的实时设备接入;实验证明,该技术具有良好的实时性,协议转换耗时不到1 ms,同时提高了开发效率,节省了应用开发的人力和时间成本,降低了应用人员的技术门槛,为高效可靠地实现“虚实融合”的综合试验验证奠定了基础.     

接入云平台的吸收式制冷机组远程控制

本文针对新型吸收式制冷机组,设计了接入云平台的制冷机组远程监控系统.重点解决控制现场传感器分布分散、多网络协议异构与本地设备云平台接入的问题,实现了云平台与控制现场的数据共享及远程监控.控制现场采用现场总线技术,设计智能节点,搭建CAN传感器网络.通过嵌入式技术,设计了一款嵌入式云网关,网关采用数据缓存帧作为多协议转换的缓存器,采用无线模块建立与云平台的通路并使用EDP协议,实现控制现场信息对云平台的接入.在云平台设计了制冷机组云监控平台,通过设备信息的云注册与监控界面的设计,建立接入设备在云平台映射,完成机组运行参数在云平台的实时更新.本设计采用本地控制设备接入云平台的方法,实现了新型吸收式制冷机组本地实验数据远程共享和远程监控.     

基于标识解析体系的电力行业企业节点系统

工业互联网标识解析体系是实现工业信息共享和共管的信息基石,是支撑工业互联网互联互通的神经枢纽,也是驱动工业互联网创新发展的核心设施。标识解析企业节点作为体系的基础数据来源以及数据标准化的第一道工序尤为重要。针对基于标识解析体系的企业节点和电力行业所面临的资产信息、数据信息“数量大、门类多、范围广”的特点进行研究,提出电力行业工业互联网标识解析企业节点的解决方案,包含多源异构数据处理、标识解析中间件以及与行业关切的应用等关键技术。对企业来说,通过对电力设备的精细化管控、预测性维护等应用,能够实现提质降本增效以及对业务数据的掌控权;对产业链来说,从根源上打通“产-输-变-配-用”各个环节的“数据孤岛”,最终实现电力产业链的协同发展。     

免编程物联网云平台的研究与实现

为应对硬件和协议种类的千变万化,降低因需求变更导致的开发周期剧增,提高开发效率并降低开发难度,文章利用Socket编程和自定义规则引擎技术,通过文件配置的方式接入和解析多种数据协议,实现免编程物联网云平台.经过实践论证,免编程物联网云平台可实现,并能大幅度降低开发成本.     

一种多协议转换工业智能加密网关

为了解决工业现场不同通信规约的设备无法通信以及明文数据通信过程中的安全隐患问题，设计了一种基于嵌入式技术的多协议转换工业智能加密网关设备。从系统设计角度介绍了网关主要子系统：核心控制器模块、协议通信模块、通信加密模块和人机界面的设计原理和设计策略；从软件功能设计角度介绍了核心控制器实现协议转换的策略和方法。该网关可连接不同种通信规约设备，实现多种协议互转功能，且对数据进行加密传输，完成异构网络之间的信息交换。     

基于区块链的工业互联网平台设备安全接入方法

针对传统工业互联网平台中的终端设备数据安全和终端设备接入安全问题，提出一种基于区块链的工业互联网平台设备安全接入方法，引入区块链分布式账本技术，通过数字签名算法验证接入设备的合法性，保障终端设备的安全接入，采用非对称加密算法对消息摘要进行加密和解密，保障数据的安全性。     

异构感知数据的动态适配接入方法

开放地理空间信息联盟的传感器网整合框架（ SWE）定义了异构传感器统一描述标准,却未定义底层的异构数据接入该框架的过程,导致不同类型的感知数据接入时需要人工提供不同的数据接入方式。针对以上问题,设计了异构传感器信息模型（ HSIM）,描述了传感器的自身属性、观测能力等特征,同时概括了传感器数据结构和数据传输协议的特征;提出了一种异构感知数据动态适配接入方法,该方法通过动态生成适配器实现异构感知数据的自动解析和接入SWE的过程。气象异构数据适配接入系统表明：该方法能够在较少的人工干预下实现物理传感器与虚拟传感器异构感知数据的自动解析与接入,为异构感知数据动态集成提供了高效率的解决方案。     

基于PHM的数字化生产线健康管理体系结构研究

针对数字化生产线的自动化控制与诊断要求,结合当前的智能制造背景,以数字化生产线设备群为研究对象,对设备群健康管理体系结构做出分析,并设计开发了基于PHM的数字化生产线健康管理系统。首先借鉴了OSA-CBM的PHM技术体系结构,提出数字化生产线设备群PHM体系结构,然后应用组态技术在结构上对设备群监测系统进行设计研究,实现对异步、异构数据的集成应用,最后重点分析了对故障进行诊断的综合诊断平台和健康管理平台