CN101395861B - 用于将无线设备与分布式控制系统相集成的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种方法包括分别确定从多个叶节点(122、124、126、128、130)中的叶节点到多个网关节点(106、108、110、112、114)中的第一和第二网关节点的第一和第二通信路径。所述第一和第二通信路径可以分别包括多个中间节点(116、118、120)中的第一和第二中间节点。从所述叶节点分别经由所述第一和第二通信路径将无线消息发送给所述第一和第二网关节点。从所述第一和第二网关节点中的至少一个向过程控制系统(102、104)的组件传送无线消息中的信息。

Description

用于将无线设备与分布式控制系统相集成的方法和系统

技术领域

本公开内容大体上涉及分布式控制系统，更具体地涉及用于将无线设备与分布式控制系统相集成的方法和系统。

背景技术

加工厂(process plant)是复杂的、多层面的实体，是物理要素的结构化组织，是针对经济准则以及通常是产业特定的其他准则而运营的。加工厂有许多能够影响其运营且也能够受其运营所影响的不同的股东(stakeholder)。现今，许多加工厂运营的关键是过程控制系统，过程控制系统确保适当的参数被测量和被采取动作、工厂人员被保持告知、异常情况被识别和被解决，以及经营过程被集成。自动控制系统被在不同应用中使用，所述不同应用诸如精炼和石化厂、石油和天燃气供应链、纸浆和纸制造、发电、化工生产、食品生产、废水处理、分立的产品制造、电缆敷设船、隧道通风控制和采矿作业。

在许多过程控制应用中，从诸如传感器、致动器(actuator)和用户接口之类的节点到过程控制系统的工作线路的费用限制了初始部署的这种节点的数量和位置。布线装设的费用和困难也可能会限制附加节点在已经运营的工厂中的部署。无线通信技术-例如蓝牙、802.11、RFID和其他的近来开发预示了对这样的布线费用的解决方案，但是却并非没有把新的难题引入到过程控制系统的可靠性和安全性上来。

加工厂的周围环境可能会干扰或者妨碍在传感器、致动器或者用户接口位置和过程控制系统之间的无线通信，使得连接无线节点很困难。个别消息可能会被丢失，或者物理工厂或者电气环境的变化可能会妨碍先前可能进行通信之处的通信，导致了不可靠的通信。安全性也是无线通信的问题。外部各方可能会截取、改变或者干扰无线通信，或者使用无线通信设备来获得对过程控制系统的资源和信息的访问。

发明内容

本公开内容提供了用于将无线设备与分布式控制系统相集成的方法和系统。

在第一实施例中，一种方法包括确定从多个叶节点中的叶节点到多个网关节点中的第一网关节点的第一通信路径。该方法还包括确定从所述叶节点到所述多个网关节点中的第二网关节点的第二通信路径。该方法进一步包括分别经由第一和第二通信路径从叶节点向第一和第二网关节点发送无线消息。该无线消息包括消息信息。该方法包括将消息信息从第一和第二网关节点中的一者或者两者传给过程控制系统组件。

在特定实施例中，第一通信路径经由多个中间节点中的第一中间节点被确定，且第二通信路径经由所述多个中间节点中的第二中间节点被确定。所述无线消息分别经由第一和第二中间节点而被发送给第一和第二网关节点。

在第二实施例中，一种系统包括多个网关节点和多个叶节点。网关节点能够与过程控制系统通信并且能够与叶节点无线地通信。叶节点能够与网关节点无线地通信。多个叶节点中的叶节点和多个网关节点中的第一网关节点能够交换无线消息以确定从叶节点到第一网关节点的第一通信路径。叶节点和所述多个网关节点中的第二网关节点也能够交换无线消息以确定从叶节点到第二网关节点的第二通信路径。叶节点还能够分别经由第一和第二通信路径向第一和第二网关节点发送无线消息。所述无线消息包括消息信息。第一和第二网关节点中的一个或者两者也能够将消息信息传给过程控制系统组件。

在特定实施例中，所述系统也包括多个中间节点。中间节点能够与网关节点和叶节点无线地通信。所述多个中间节点中的第一中间节点还能够与叶节点和第一网关节点交换无线消息以经由第一中间节点确定从叶节点到第一网关节点的第一通信路径。所述多个中间节点中的第二中间节点进一步能够与叶节点和第二网关节点交换无线消息以经由第二中间节点确定从叶节点到第二网关节点的第二通信路径。叶节点还能够分别经由第一和第二中间节点向第一和第二网关节点发送无线消息。

在第三实施例中，一种系统包括过程数据消费者(dataconsumer)、密钥服务器、多个网关节点、多个中间节点和多个叶节点。网关节点能够与过程数据消费者通信且能够与中间节点和叶节点无线地通信。中间节点能够与网关节点和叶节点无线地通信。叶节点能够与中间节点和网关节点无线地通信。过程数据消费者能够向多个网关节点中的第一和第二网关节点发送预订消息。该预订消息识别多个叶节点中的叶节点、请求由所识别的叶节点提供的信息并且请求以第一速率发布该信息。

叶节点能够加载由密钥服务器创建的安全密钥。叶节点还能够以第二速率使用安全密钥对当前叶节点信息重复地加密，并分别经由多个中间节点中的第一和第二中间节点将无线消息发送给第一和第二网关节点。该无线消息包括加密的叶节点信息。第一和第二网关节点能够以第二速率接收由叶节点发送的无线消息、使用密钥服务器对加密的叶节点信息解密并且以第一速率将该加密的叶节点信息发送给过程数据消费者。

对于本领域技术人员来说，通过下面的附图、描述和权利要求，其他技术特征会是很明显的。

附图说明

为了对本公开内容有更完全的理解，现在结合附图参照下面的描述，其中：

图1图示了依据本公开内容的一个实施例的用于分布式过程控制系统的示例性系统；

图2图示了在图1的示例性系统的一部分中的示例性信息流；

图3图示了在图1的示例性系统的一部分中的被中断的无线通信；

图4图示了依据本公开内容的一个实施例的用于鉴别无线设备的示例性方法；

图5图示了依据本公开内容的一个实施例的用于从叶节点向传过程控制系统组件传送信息的示例性方法；

图6图示了依据本公开内容的一个实施例的用于把由叶节点提供的非周期性的信息高速缓存至过程数据消费者的示例性方法；

图7图示了依据本公开内容的一个实施例的用于把由叶节点以第一速率发布的信息以第二速率提供给过程数据消费者的示例性方法。

具体实施方式

图1图示了依据本公开内容的一个实施例的用于过程控制的示例性系统100。图1所示的系统100的实施例仅是为了举例说明。在不偏离本公开内容的范围的情况下可以使用系统100的其他实施例。

在该例子中，系统100包括经由网络132进行通信的过程控制系统组件102和104。网络132可以是以太网、容错以太网或者其他合适的网络。系统100还包括网关节点106-114，它们经由网络132彼此通信并且与过程控制系统组件102和104通信。网关节点也可以彼此无线地通信。在图1中，无线通信路径由虚线表示。中间节点116-120，也被称作i节点，能够与网关节点无线地通信并且能够彼此无线地通信。叶节点122-130能够与网关节点和中间节点无线地通信。系统100还包括密钥服务器134，密钥服务器134参与对网关节点106-114、中间节点116-120和叶节点122-130的鉴别，以及参与在叶节点122-130与过程控制系统组件102和104之间的安全通信，将在后面描述。

过程控制系统组件102和104可以是过程控制器，过程控制器既向叶节点122-130发送信息又从叶节点122-130接收信息。过程控制系统组件102和104还可以是过程数据消费者，例如，仅消费(consume)由叶节点122-130发送的过程数据的组件。这样的组件特别包括人-机接口和工厂历史库(historian)。过程控制器也是过程数据消费者。

叶节点122-130可以是传感器、致动器或者通常通过有线连接被耦合到过程控制器或者过程数据消费者的其他设备的无线版本。叶节点122-130还可以是无线用户接口设备，诸如显示器或者控制面板。叶节点122-130还可以是当前没有与非无线过程控制系统一起使用的设备，例如便携式计算机、个人数字助理或者移动传感器或者致动器。

如图1所示，依据本公开内容的分布式控制系统的无线设备可以按物理接近性(physical proximity)或者按频率分配而被编组到相互分离的网络中。例如，叶节点122和124以及网关节点106和108形成了子网络，所述子网络与由网关节点110-114、中间节点116-120和叶节点126-130所形成的子网络是分离的。在叶节点被分布在大的区域内的情况下，网关节点和i节点可以在物理上被定位以提供与所有叶节点的无线通信。在替换方案中，在大量的叶节点被定位成彼此接近的情况下，所述叶节点可以按频率分配被分成子网络以防止大量的无线业务例如增加从过程控制器向致动器发送的消息的等待时间或者减小传感器能够向过程控制系统组件供给更新信息的速率(rate)。

优选地，当系统100被安装时，每个叶节点122-130将与网关节点106-114中的指定网关节点对绑定(bound)。这样，可以使寻找叶节点和它的网关节点中的每一个之间的通信路径的过程更为高效，并且叶节点至网关的固定映射可以被存储在与网络132相连接的节点中以供尝试建立与叶节点的通信的任意过程控制系统组件快速访问。在替换方案中，叶节点可以确定至任意两个可到达的网关节点的通信路径，并且那些网关节点然后报告：它们能够提供到该叶节点的通信。

从图1中还能够看出，在可能之处提供冗余的(redundant)无线通信通路(pathway)以便改进过程控制系统组件和叶节点之间的通信的可靠性。尽管图1中的一些中间节点仅能够与单个网关节点(例如i节点116和网关节点110)无线地通信，但是依据本公开内容的无线通信网络通常使得每个叶节点都能够与两个或者更多i节点通信并且与两个或者更多网关节点通信。这样，在过程控制系统中的单点故障(single point offailure)被减少或者消除。

图2图示了在图1的示例性系统的一部分中的示例性信息流。叶节点122经由无线链路202与网关节点106无线地通信，并且经由无线链路204与网关节点108无线地通信。类似地，叶节点124经由无线链路206与网关节点106无线地通信，并且经由无线链路208与网关节点108无线地通信。在依据本实施例的无线通信系统中，其中叶节点122和124是传感器，它们将它们的信息发送给网关节点106和108这二者。这样，网关节点106或者108形成冗余对，并且过程控制系统组件102和104可以从任一网关节点接收叶节点信息。

然而，过程控制系统组件102例如可以具有通过网络132仅到达网关节点108的路径。在把来自叶节点122的信息例如作为一系列分组来发送的情况下，无线信号的暂时丢失(dropout)、干扰或者其他问题可致使一些分组被网关节点106而不是被网关节点108所接收。不需多说，网关节点108中的丢失的分组会阻止过程控制系统组件102获取来自叶节点122的信息。

在依据本公开内容的系统中，网关节点106和108交换从叶节点接收到的所有信息，使得网关节点108能够利用仅由网关节点106接收的分组补充它所接收的分组，以便填补由于信息丢失、干扰或者其他无线通信问题所引起的未接收到的任何分组。在图2中，该交换可以经由网关节点106和108之间的无线路径210来进行，如箭头220所指示的那样。在替换方案中，该交换可以经由网络132来进行，如箭头222所指示的那样。通过对所接收到的分组的这种交换，过程控制系统组件102在网关节点108中可以访问来自叶节点122的完整信息。

图3图示了在图1的示例性系统的一部分中的被中断的无线通信。如参照图1所描述的，依据本实施例的系统试图提供从叶节点126-130中的每一个至网关节点110-114中的至少两个的无线通信路径。例如，叶节点126与i节点116和118交换无线消息，i节点116和118进而与网关节点110和112交换无线消息以确定从叶节点126到网关节点110和112的通信路径。叶节点126使用无线链路302和318经由i节点116与网关节点110进行通信。叶节点126使用无线链路304和320经由i节点118与网关节点112进行通信。

当与发送信息到叶节点126或者从叶节点126接收信息的速率相比时，由于确定新的通信路径可能是冗长的过程，所以这些通信路径是在叶节点126开始向过程控制系统组件102和104发送数据或者开始从过程控制系统组件102和104接收数据之前被确定的。这样，即使通信路径中的一个出现故障，叶节点也能够使用其他通信路径继续进行通信，而不会在确定新路径时而延迟通信。出于类似的原因，当这两个通信路径中的一个出现故障时，系统100开始确定替换路径的过程。替换路径一确定，叶节点126就开始经由替换路径以及经由仍然工作着的原始路径进行通信。

例如，如果无线链路304出现故障，如在330所指示的，至网关112的新的通信路径可以使用无线链路302、314和320经由i节点116和118被确定。虽然这样的替换通信路径允许叶节点将信息发送给网关节点110和112这二者，但是系统100现在对于与叶节点126的通信而言具有两个单点故障：无线链路302和中间节点116。同样地，系统100可以向系统操作员生成通知，所述通知识别故障的无线链路并且警告：不能再建立完全冗余的通信通路。

在另一个例子中，通信路径可以被确定为从叶节点128经由无线链路306和320至网关节点112，从叶节点128经由无线链路308和324至网关节点114。如果无线链路320出现故障，如在332所指示的，新的通信路径可以被确定为使用无线链路306、314和318经由i节点118和116终止于网关节点110。在这种情况下，经由网关节点112与叶节点128通信的过程控制系统组件会被通知所述改变并且会经由网关节点110或者网关节点114重新建立与叶节点128的通信。

图4图示了依据本公开内容的一个实施例的用于鉴别无线设备的示例性方法400。这样，通过阻止未授权的无线设备向系统100的授权的无线设备传送而使得系统100更为安全。

方法400开始于步骤402：将网关安全密钥加载到网关节点106-114中的每一个中。密钥服务器134可以为每个网关节点生成单独安全密钥。在依据本公开内容的一个示例性方法中，安全密钥首先被加载到便携式设备中，诸如所谓的‘密钥卡(keyfob)’，其能够与密钥服务器134和网关节点106-114进行有线的或安全的点对点无线通信。这样的安全的点对点无线通信例如可以由低能、视线(line-of-sight)的红外通信来提供。技术人员然后可以将密钥卡带到网关节点106-114中的每一个并且向网关节点加载其安全密钥。密钥服务器134此后可以用密钥卡来确认：网关节点106-114中的每一个都被加载了其安全密钥。

方法400继续至步骤404：网关节点106-114中的每一个使用它们的单独安全密钥制备(prepare)鉴别信息并且将该鉴别信息经由网络132发送给密钥服务器134。在步骤406中，密钥管理器134通过使用每个节点的单独安全密钥来检查从每个节点接收的鉴别信息，从而鉴别网关节点106-114。一旦网关节点106-114已经被鉴别，则网关节点106-114和密钥服务器134之间的后续通信就是可信的(trusted)通信，并且网关节点106-114可以在对中间节点116-120和叶节点122-130的鉴别中被使用。

使用与被用在步骤402和408中的过程类似的过程，单独安全密钥被加载到i节点116-120中。在步骤410中，i节点116-120使用它们的安全密钥来制备鉴别信息并将鉴别信息发送给密钥服务器134。在步骤412中，密钥服务器134通过使用所分配的单独安全密钥来评估所接收到的鉴别信息，从而鉴别i节点116-120。一旦中间节点116-120已经被鉴别，它们也就是可信的并且能够与网关节点106-114一起参与对叶节点122-130的鉴别。

以类似的方式，在步骤414中，向叶节点122-130中的每一个加载其单独安全密钥。在步骤416中，叶节点使用它的安全密钥来制备鉴别信息并发送该鉴别信息。最后，在步骤418中，密钥服务器134鉴别叶节点122-130中的每一个。在这点上，系统100中的所有授权的无线设备都被授权，并且获得了无线通信的更好的安全性。

在依据本实施例的可替换的过程中，可以将中间节点和叶节点带到在物理上接近密钥服务器，且可以通过无线或者非无线方法直接从密钥服务器向它们加载它们的单独安全密钥。在这样的过程中，无线设备可以被保持在安全储藏器中，直到被部署在系统100中且通过向密钥服务器发送鉴别信息而被鉴别为止，如上所述的那样。

如参照图1-3所描述的，依据本实施例的系统100试图在叶节点122-130与过程控制系统组件102和104之间提供冗余通信路径。图5图示了依据本公开内容的一个实施例的用于从叶节点向过程控制系统组件传送信息的示例性方法500。

方法500开始于步骤502：确定从叶节点(例如叶节点130)至第一网关节点的第一通信路径。叶节点可以直接与网关节点交换无线消息，例如，像在叶节点130和网关节点114之间那样交换。在替换方案中，通信路径可以由与与中间节点交换无线消息的叶节点来确定，所述中间节点又与网关节点交换无线消息，例如，像在叶节点130、i节点120与网关节点112之间那样交换。

以类似的方式，在步骤504中，在叶节点130和第二网关节点之间确定第二通信路径。第二通信路径优选地被确定为与第一通信路径不相重叠。也就是说，参与第二通信路径的中间节点和无线链路优选地与参与第一通信路径的那些不同。这样，一个通信路径的无线链路或者中间节点的故障不会妨碍其他通信路径的继续的功能。如果安全密钥已经被分配给叶节点，如参照图4所描述的，那么在步骤506中叶节点使用它的安全密钥来对它的信息进行加密。不管叶节点信息是否被加密，方法500都继续到步骤508：叶节点通过使用在步骤502和504中确定的第一和第二通信路径将它的信息发送给第一和第二网关。

在步骤510中，第一和第二网关、任意介入的i节点和叶节点确定在向一个网关节点(例如第二网关节点)发送无线消息的过程中是否遇到过错误。如果遇到了这样的错误，则在步骤502和504后面的相同的过程再次在步骤512中被执行：确定从叶节点至第二网关的可替换的通信路径。这样，在叶节点和第二网关之间的故障的通信路径被工作中的(working)通信路径代替。

在步骤512中确定可替换的通信路径的同时，如果叶节点信息被加密，则方法500继续至步骤514：第一和第二网关使用密钥服务器134对所接收到的消息中的叶节点信息进行解密。优选地，中间节点不能对通过它们的消息中的叶节点信息进行解密。不管叶节点信息是否被加密，方法500都终止于步骤516：第一和/或第二网关节点把来自所接收到的消息的叶节点信息传送给已经预订接收该信息的任意过程控制系统组件。

虽然示例性方法500描述了从叶节点向过程控制系统组件传送信息，但是应当理解，可以使用类似的方法从过程控制系统向叶节点传送信息。所述信息在被发送给叶节点并由叶节点进行解密之前可以由网关节点通过使用密钥服务器来对其进行加密。该信息可以由两个网关节点经由两个确定的、不相重叠的通信路径发送给叶节点，以确保可靠到达叶节点。一个通信路径可能被检测到出现了故障，就能够找到从受影响的网关到叶节点的可替换的路径。在来自这两个网关节点的无线消息被叶节点接收到的情况下，叶节点可以使用来自该消息的附加信息以防止对重复消息响应两次。

在过程控制系统组件和叶节点之间传送的一些信息是周期性的信息，例如传感器的数值、命令的致动器位置或者要在人接口设备(human interface device)中显示的数据。其他信息是非周期性的，例如叶节点的配置数据。图6图示了依据本公开内容的一个实施例的用于把由叶节点提供的非周期性的信息高速缓存至过程数据消费者的示例性方法600。

方法600开始于步骤602：过程数据消费者向与叶节点通信的网关节点请求特定叶节点的非周期性的信息的项目。在步骤604，网关节点确定该信息是否被存储在与网关节点相关联的高速缓存器中。如果否，则方法600继续至步骤606：网关节点经由预定的通信路径向叶节点发送对该信息的无线请求，所述预定的通信路径例如是在方法500的步骤502和504中所确定的那些通信路径。在步骤608中，网关节点接收由叶节点在响应中发送的信息。如参照图2所描述的，该信息可以直接从该叶节点接收，或者间接地经由该网关节点的冗余对网关节点而接收。在步骤610中，从叶节点接收到的信息被存储到高速缓存器中。

如果在步骤604中在网关节点缓存器中找到过程数据消费者所请求的信息，则可以从该缓存器检索该信息并在步骤612中将该信息发送给过程数据消费者。如果在步骤604中没有在网关节点高速缓存器中找到过程数据消费者所请求的信息，则可以从叶节点接收到的消息检索该信息或者从高速缓存器检索该信息并在步骤612中将其发送给过程数据消费者。

系统100可以配置传感器叶节点，用来以一秒的间隔发送它的当前值，原因在于系统100的某些元件需要该速率下的信息。相比而言，为了适当地控制相关联的致动器，过程数据消费者可以仅需要以五秒的间隔读取该值。图7图示了依据本公开内容的一个实施例，用于把由叶节点以第一速率发布的信息以第二速率提供给过程数据消费者的示例性方法700。

方法700开始于步骤702：过程数据消费者发送预订消息，所述预订消息请求以指定速率周期性更新来自特定叶节点的信息的项目。过程数据消费者向与叶节点通信的第一网关节点发送预订请求。如果安全密钥已被分配给叶节点，如参照图4所描述的，则在步骤704中叶节点使用它的安全密钥对它的信息进行加密。不管叶节点信息是否被加密，方法700都继续至步骤706：叶节点通过使用在步骤502和504中所确定的第一和第二通信路径将它的信息发送给第一和第二网关。如参照图2所描述的，在第一网关节点处可以直接从该叶节点接收该信息或者经由第二网关节点间接地从该叶节点接收该信息。

如果叶节点信息被加密，则方法700继续至步骤708：第一网关使用密钥服务器134来对所接收到的消息中的叶节点信息进行解密。不管叶节点信息是否被加密，方法700都终止于步骤710：第一网关节点把来自所接收到的消息的叶节点信息以所请求的更新速率传给过程数据消费者。

虽然上面所描述的依据本公开内容的示例性系统和方法阐述了叶节点确定至两个网关节点的两个通信路径，但是应该理解，在不偏离本公开内容的范围的情况下可以确定至其他数量的网关节点的其他数量的通信路径。例如，可以确定至单个网关节点的两个或者更多不相重叠的通信路径，从而即便在所确定的通信路径的任一个的一个或者多个中间节点和无线链路出现故障时也提供冗余性和可靠性。类似地，可以确定至三个或者更多相应的网关节点的三个或者更多通信路径，以提供比由两个通信路径和网关节点所提供的可靠性更大的可靠性。

正如在此所使用的，术语“无线”通信指示经由环境介质(例如空气)的数据传输。非无线通信包括通过经由线管(conduit)、信道或者其他定义的通信路径传送数据而实现的通信。用于非无线通信的这样定义的通信路径的例子包括铜或者其他导线、光纤、同轴的和其他电缆，以及众多的其他已知的(或者将被开发的)通信或者传输线中的任何一个。任一术语(无线或者非无线)既没有暗示任何特定的结构，也没有暗示使用特定频带、波长、比特率或者调制协议。

阐明本专利文献中通篇所使用的某些词和短语的定义是有利的。术语“包括”和“包含”以及其衍生词，意味着无限制地包括。术语“或者”是包含性的，意味着和/或。短语“与......相关联”和“与此相关联”以及其衍生词，可意味着包括、被包括在......内、与......互联、包含，被包含在内、连接到或者与......连接、耦合到或者与......耦合、与......可通信、与......协作、交错、并置、接近于、被绑定到或者与......绑定、具有、具有......的属性等等。术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任意设备、系统或者其部分。控制器可以以硬件、固件、软件或者它们中的至少两个的某一组合来实现。与任意特定控制器相关联的功能可以是集中式或者分布式的，不管是在本地还是远程都可以。

尽管本公开内容描述了某些实施例和通常相关联的方法，但是对于本领域技术人员来说对这些实施例和方法的改变和置换将会是很明显的。因此，上面描述的示例性实施例没有限定或者约束本公开内容。在不偏离如下述的权利要求所限定的本公开内容的精神和范围的情况下，也可以进行其他变化、替换和改变。

Claims (10)

1.一种用于分布式控制的方法，包括：

分别确定从多个叶节点(122、124、126、128、130)中的叶节点至多个网关节点(106、108、110、112、114)中的第一和第二网关节点的第一和第二通信路径；

分别经由第一和第二通信路径从叶节点向第一和第二网关节点发送无线消息，其中所述无线消息包括消息信息；

在所述第一和第二网关节点之间传送从叶节点接收的所有消息信息；和

从第一和第二网关节点中的至少一个向过程控制系统组件传送消息信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

确定第一和第二通信路径的步骤经由多个中间节点(116、118、120)中的第一中间节点确定第一通信路径和经由多个中间节点(116、118、120)中的第二中间节点确定第二通信路径；和

从叶节点向第一和第二网关节点发送无线消息的步骤进一步包括分别经由第一和第二中间节点发送无线消息。

3.如权利要求2所述的方法，其中，作为对在从叶节点向第二网关节点发送无线消息中出现的错误的响应，所述方法进一步包括：

经由多个中间节点(116、118、120)中的第三中间节点确定从叶节点至第二网关节点的第三通信路径；和

从叶节点向第二网关节点发送无线消息的步骤进一步包括经由第三中间节点发送无线消息。

4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：

将第一和第二网关安全密钥分别加载到第一和第二网关节点中；

把来自第一和第二网关节点的第一和第二网关鉴别信息分别传送给密钥服务器(134)，其中第一和第二网关鉴别信息是分别使用第一和第二网关安全密钥来制备的；

通过分别使用第一和第二网关鉴别信息在密钥服务器(134)中鉴别第一和第二网关节点；

将第一和第二中间节点安全密钥分别加载到第一和第二中间节点中；

把来自第一和第二中间节点的第一和第二中间节点鉴别信息分别传送给密钥服务器(134)，其中第一和第二中间节点鉴别信息是分别使用第一和第二中间节点安全密钥来制备的；

通过分别使用第一和第二中间节点鉴别信息在密钥服务器(134)中鉴别第一和第二中间节点；

将叶节点安全密钥加载到叶节点中；

将无线叶节点鉴别消息从叶节点发送给第一网关节点，其中所述无线叶节点鉴别消息包括叶节点鉴别信息；

从第一网关节点向密钥服务器(134)传送叶节点鉴别信息；

通过使用叶节点鉴别信息在密钥服务器中鉴别叶节点；和

在将无线消息发送给第一和第二网关节点之前通过使用叶节点安全密钥对叶节点中的消息信息进行加密，其中向过程控制系统组件传送消息信息的步骤进一步包括在密钥服务器(134)中对消息信息进行解密。

5.如权利要求1所述的方法，其中第一网关节点包括高速缓存器，所述方法进一步包括：

在第一网关节点中接收来自过程数据消费者(102、104)的、对消息信息的请求；

如果消息信息没有被存储在第一网关的高速缓存器中，则：

向叶节点发送请求消息信息的无线消息；

响应于来自网关节点的请求而接收来自叶节点的无线消息；和

把来自所接收的消息的消息信息存储在高速缓存器中；

如果消息信息被存储在第一网关的高速缓存器中，则从高速缓存器检索消息信息；和

响应于来自过程数据消费者(102、104)的请求，将消息信息传给过程数据消费者(102、104)。

6.一种分布式控制系统，包括：

多个网关节点(106、108、110、112、114)，能够与过程控制系统组件(102、104)通信且能够与叶节点无线地通信；和

多个叶节点(122、124、126、128、130)，能够与网关节点无线地通信；

其中：

所述多个叶节点(122、124、126、128、130)中的叶节点和所述多个网关节点(106、108、110、112、114)中的第一网关节点进一步能够交换无线消息，以确定从叶节点到第一网关节点的第一通信路径；

叶节点和所述多个网关节点(106、108、110、112、114)中的第二网关节点进一步能够交换无线消息，以确定从叶节点到第二网关节点的第二通信路径；

叶节点进一步能够分别经由第一和第二通信路径向第一和第二网关节点发送无线消息，其中所述无线消息包括消息信息；

所述第一和第二网关节点进一步能够彼此交换从叶节点接收的所有消息信息；和

第一和第二网关节点中的至少一个进一步能够向过程控制系统组件(102、104)传送消息信息。

7.如权利要求6所述的系统，还包括：

多个中间节点(116、118、120)，能够与网关节点和叶节点无线地通信，

其中：

所述多个中间节点(116、118、120)中的第一中间节点进一步能够与叶节点和第一网关节点交换无线消息以经由第一中间节点确定从叶节点至第一网关节点的第一通信路径；

所述多个中间节点(116、118、120)中的第二中间节点进一步能够与叶节点和第二网关节点交换无线消息以经由第二中间节点确定从叶节点至第二网关节点的第二通信路径；和

叶节点进一步能够分别经由第一和第二中间节点向第一和第二网关节点发送无线消息。

8.如权利要求7所述的系统，还包括：

密钥服务器(134)能够：

与所述多个网关节点(106、108、110、112、114)通信；和

通过使用从节点接收的鉴别信息来鉴别节点，

其中：

第一和第二网关节点进一步能够：

分别加载第一和第二网关安全密钥；

通过分别使用第一和第二网关安全密钥来制备第一和第二网关鉴别信息；和

将第一和第二网关鉴别信息分别传给密钥服务器(134)以用于鉴别；

第一和第二中间节点进一步能够：

分别加载第一和第二中间节点安全密钥；

通过分别使用第一和第二中间节点安全密钥来制备第一和第二中间节点鉴别信息；和

将第一和第二中间节点鉴别信息分别传给密钥服务器(134)以用于鉴别；并且

叶节点进一步能够：

加载叶节点安全密钥；

经由第一中间节点向第一网关节点发送无线叶节点鉴别消息，所述无线叶节点鉴别消息包括通过使用叶节点安全密钥而制备的叶节点鉴别信息，其中第一网关节点进一步能够将叶节点鉴别信息传给密钥服务器(134)以用于鉴别；和

在分别经由第一和第二中间节点向第一和第二网关节点发送无线消息之前通过使用叶节点安全密钥对消息信息进行加密；和

密钥服务器(134)进一步能够对消息信息进行解密。

9.如权利要求6所述的系统，其中第一网关节点包括高速缓存器并且其中：

第一网关节点进一步能够：

接收来自过程数据消费者(102、104)的、对消息信息的请求；

如果信息没有被存储在第一网关的高速缓存器中，则：

向叶节点发送请求消息信息的无线消息；

响应于来自网关节点的请求而接收来自叶节点的无线消息；和

把来自所接收的消息中的消息信息存储在高速缓存器中；

如果消息信息被存储在第一网关的高速缓存器中，则从高速缓存器中检索消息信息；和

响应于来自过程数据消费者(102、104)的请求，将消息信息传给过程数据消费者(102、104)。

10.一种分布式控制系统，包括：

过程数据消费者(102、104)；

密钥服务器(134)；

多个网关节点(106、108、110、112、114)，能够与过程数据消费者通信且能够与中间节点和叶节点无线地通信；

多个中间节点(116、118、120)，能够与网关节点和叶节点无线地通信；和

多个叶节点(122、124、126、128、130)，能够与中间节点和网关节点无线地通信；

其中：

过程数据消费者(102、104)能够将预订消息发送给所述多个网关节点(106、108、110、112、114)中的第一和第二网关节点中的一个，其中所述预订消息识别所述多个叶节点(122、124、126、128、130)中的叶节点、请求由所识别的叶节点提供的信息并且请求以第一速率发布所述信息；

叶节点能够：

加载由密钥服务器创建的安全密钥；

通过使用安全密钥以第二速率对当前叶节点信息进行重复地加密，并分别经由所述多个中间节点中的第一和第二中间节点将无线消息发送给第一和第二网关节点，其中所述无线消息包括加密的叶节点信息；和

第一和第二网关节点能够：

以第二速率接收由叶节点发送的无线消息；

通过使用密钥服务器对加密的叶节点信息进行解密；和

以第一速率将解密的叶节点信息发送给过程数据消费者(102、104)。

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