CN108512873B - 一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，制造资源根据工艺特征向消息总线订阅主题消息，并将产生的消息发送到消息总线；消息总线采用基于TES‑FRA‑DNTB算法对接收到的消息进行过滤和路由处理；将处理后的消息加入到消息簇，并对消息簇进行消息压缩；将压缩后的消息簇发布到对应订阅主题的制造资源。本发明采用的自组织体系结构具有负载均衡功能，各制造资源为独立的消息节点，具有较强的容错性与扩展性，对于非正常退出的故障节点实现自动重启，具有较强的鲁棒性；基于订阅用户主题与特征值相似度的消息过滤与路由算法TES‑FRA‑DNTB能够处理大规模消息并具有较高的实时性，满足智能制造中的性能需求。

Description

一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法
技术领域
本发明涉及计算机系统数据传输领域，具体地说是一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法。
背景技术
未来工业制造市场主要以智能制造为核心，全面打造智能生产线，完成制造向智造的转变是大势所趋。
传统的制造管控系统多采用中心控制体系结构或层次控制体系结构。它们都采用主从指令控制的内部控制方式，即被控对象要向上级控制器汇报其状态并完全依据上级所发出的指令采取行动。中央控制单元在收集各下级控制器的状态报告后拥有全局信息，再依此计算为完成制造任务并优化系统性能各下级所应采取的行动，然后中央控制单元生成指令发送给各下级控制器。虽然主从指令控制具有稳定性较好，可实现全局优化以及性能可预测等优点，但固定的主从关系使制造管控系统难以实现资源共享，难以实现运行状态的快速切换，难以变更配置，难以迅速改变产品品种，制造管控系统的柔性、敏捷性、可扩展性、可改进性和容错性都受到大大限制。
通过计算、物理的相互影响、反馈，实现对物理实体的安全可靠及高效、协同、实时的感知、监测与控制，最终实现信息和物理的完全融合，构建一个可信、可控、安全、高效的信息物理融合网络是智能制造的基础。核心是支持语义的消息总线技术，其是集成各制造资源的中心纽带，其将系统中各制造资源对象通过消息总线连接，消息总线承担参与集成的各对象之间的通信，通过消息订阅、发布、事件触发等机制实现数据共享，消息总线依靠消息通道来发送和接收消息，每一对交互对象需要一条匹配的消息通道，然而，随着参与交互的对象数量的增加，消息通道的数量也会随之增加，系统结构会越来越复杂，消息总线中的多播传递方式容易引起网络拥塞，导致系统的处理速度降低，系统响应实时性差，无法支撑制造管控系统的有效运行，消息的过滤与路由必须突破消息处理对高可靠性、高速实时性的要求，因此支持大规模消息高效实时传输的过滤与路由算法是本发明研究的重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，考虑到传统的管控系统中心控制或层次控制体系结构在处理效率、系统柔性和扩展性等方面并不适用于智能制造系统中，在智能制造生产过程管控系统中，各制造资源对象之间需要大量频繁的数据交互，本发明方法提供基于订阅用户主题与特征值相似度的消息过滤与路由算法TES-FRA-DNTB，对消息簇内的消息整体高效压缩并直接发送到网卡传送缓冲区，能够使其传输速度接近网络的极限，大幅提高消息处理的规模以及传输的时效性。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，包括以下步骤：
步骤1：制造资源根据工艺特征向消息总线订阅主题消息，并将产生的消息发送到消息总线；
步骤2：消息总线采用基于TES-FRA-DNTB算法对接收到的消息进行过滤和路由处理；
步骤3：将处理后的消息加入到消息簇，并对消息簇进行消息压缩；
步骤4：将压缩后的消息簇发布到对应订阅主题的制造资源。
所述制造资源通过自由选择，加入或退出消息总线系统。
所述制造资源为内置特定模型的嵌入式语义网关的设备、人员、物料与智能管控系统。
所述TES-FRA-DNTB算法包括：
首先计算消息特征值权值wti：
wti＝α*freq(mfi∈M)+β*natu(mfi∈M)
其中，α、β为常数，freq(mfi∈M)表示消息特征mfi在消息M中的语频权值，natu(mfi∈M)表示消息特征mfi在消息M中的本质权值，wti为消息特征值权值；
其次，消息M由n个消息特征mfi组成，则
然后计算消息与订阅用户的主题特征值相似度：
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000031
其中，rel(x)函数为计算消息特征之间的差值，具体通过消息特征集合MS中个消息特征对应的值计算，T为时间因素，为系统设置参数，subj为用户订阅的主题集的消息特征，M为消息，由n个消息特征mfi组成，Sub为用户订阅的主题集，由y个消息特征subj组成，wtj为用户订阅的主题集中消息特征j对应的消息特征值权值。
所述消息特征值权值由语频权值和本质权值决定，其中语频权值为消息词语在整个消息M中出现的频率，本质权值为消息词语本身的含义。
所述语频权值为：
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000032
其中，∑mfi表示消息特征mfi在消息M中出现的次数总和，表示出现的所有消息特征总次数；fvi表示消息特征mfi在消息特征集合MS中的频率值；
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000034
表示消息特征mfi的释义出现次数总和，其中
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000035
为消息特征对应的释义，
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000036
表示所有消息特征的释义出现次数总和，n为消息M中mfi消息特征的个数，M为消息，mfi为消息特征。
所述本质权值为
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000041
其中，γ为设置参数0≤γ≤1；
Figure DEST_PATH_GDA0001253751680000042
表示消息特征集合MS中描述消息特征mfi的所有释义在消息特征集合MS中频率值的总和，x为消息特征mfi的释义在消息特征集合MS中的个数，M为消息，mfi为消息特征。
所述消息簇为目的地相同的消息集合。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明采用的自组织体系结构具有负载均衡功能，各制造资源为独立的消息节点，具有较强的容错性与扩展性，对于非正常退出的故障节点实现自动重启，具有较强的鲁棒性；
2.本发明基于订阅用户主题与特征值相似度的消息过滤与路由算法TES-FRA-DNTB能够处理大规模消息并具有较高的实时性，满足智能制造中的性能需求。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明的方法流程图。
本发明方法采用分布式自组织体系结构，智能制造中生产车间的管控系统、设备、人员、物料等制造资源可自由选择加入或退出消息总线系统，每个制造资源对象作为独立的消息节点，消息总线负责维护在线消息节点列表以及各节点订阅的消息主题，各消息节点之间通过心跳协议实现全局状态信息，可进行负载均衡以及对故障节点重启等，系统采用多线程异步处理方式，对接收的消息针对每个消息节点的订阅内容采用基于订阅用户主题与特征值相似度的过滤与路由算法TES-FRA-DNTB进行循环处理，将处理后的消息分组压缩后发送到网卡传送缓冲区，最终将消息发给订阅消息的节点，消息节点接收到消息以后进行相关业务处理。
本方法的具有自组织特征的分布式实时消息总线体系结构无论从大小、复杂度、分布性、异构性来说都是以集中管控模式所构建的传统消息总线体系结构所无法比拟的，本发明方法消息总线体系结构支持自愈、自管理、自发现、自规划、自调整和自优化等一系列特征，即所有与制造相关的物理节点均通过配置嵌入式语义网关，各节点彼此间能够发现对方的存在，且可以自由选择加入、更改或退出消息总线系统，对于非正常退出的故障节点自动实现重启。且自组织体系结构具有负载均衡功能，消息总线系统内的所有制造资源为独立的消息节点，当某个节点负载较高时，其可向其他空闲节点发送请求，由空闲节点承担其部分任务。

Claims (5)

1.一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制造资源根据工艺特征向消息总线订阅主题消息，并将产生的消息发送到消息总线；
步骤2：消息总线采用基于TES-FRA-DNTB算法对接收到的消息进行过滤和路由处理；
步骤3：将处理后的消息加入到消息簇，并对消息簇进行消息压缩；
步骤4：将压缩后的消息簇发布到对应订阅主题的制造资源；
所述制造资源为智能制造中生产车间的管控系统、设备、人员、物料；
所述TES-FRA-DNTB算法包括：
首先计算消息特征值权值wti：
wti＝α*freq(mfi∈M)+β*natu(mfi∈M)
其中，α、β为常数，freq(mfi∈M)表示消息特征mfi在消息M中的语频权值，natu(mfi∈M)表示消息特征mfi在消息M中的本质权值，wti为消息特征值权值；
其次，消息M由n个消息特征mfi组成，则
然后计算消息与订阅用户的主题特征值相似度：
其中，rel(x)函数为计算消息特征之间的差值，具体通过消息特征集合MS中个消息特征对应的值计算，T为时间因素，
Figure FDA0002238527180000012
为系统设置参数，subj为用户订阅的主题集的消息特征，M为消息，由n个消息特征mfi组成，Sub为用户订阅的主题集，由y个消息特征subj组成，wtj为用户订阅的主题集中消息特征j对应的消息特征值权值；
所述语频权值为：
Figure FDA0002238527180000021
其中，∑mfi表示消息特征mfi在消息M中出现的次数总和，
Figure FDA0002238527180000022
表示出现的所有消息特征总次数；fvi表示消息特征mfi在消息特征集合MS中的频率值；
Figure FDA0002238527180000023
表示消息特征mfi的释义出现次数总和，其中
Figure FDA0002238527180000024
为消息特征对应的释义，表示所有消息特征的释义出现次数总和，n为消息M中mfi消息特征的个数，M为消息，mfi为消息特征；
所述本质权值为：
Figure FDA0002238527180000026
其中，γ为设置参数0≤γ≤1；
Figure FDA0002238527180000027
表示消息特征集合MS中描述消息特征mfi的所有释义在消息特征集合MS中频率值的总和，x为消息特征mfi的释义在消息特征集合MS中的个数，M为消息，mfi为消息特征。
2.根据权利要求1所述的分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，其特征在于：所述制造资源通过自由选择，加入或退出消息总线系统。
3.根据权利要求1或2所述的分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，其特征在于：所述制造资源为内置特定模型的嵌入式语义网关的设备、人员、物料与智能管控系统。
4.根据权利要求1所述的分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，其特征在于：所述消息特征值权值由语频权值和本质权值决定，其中语频权值为消息词语在整个消息M中出现的频率，本质权值为消息词语本身的含义。
5.根据权利要求1所述的分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，其特征在于：所述消息簇为目的地相同的消息集合。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101755274A (zh) * 2007-06-01 2010-06-23 先进追踪和寻踪公司 用于保证文件安全的方法和设备
CN101887415A (zh) * 2010-06-24 2010-11-17 西北工业大学 一种文本文档主题词义的自动提取方法
CN103177090A (zh) * 2013-03-08 2013-06-26 亿赞普(北京)科技有限公司 一种基于大数据的话题检测方法及装置
CN103745342A (zh) * 2014-01-23 2014-04-23 惠州Tcl移动通信有限公司 提前提醒过期商品的方法和电子终端

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10664534B2 (en) * 2012-11-14 2020-05-26 Home Depot Product Authority, Llc System and method for automatic product matching

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101755274A (zh) * 2007-06-01 2010-06-23 先进追踪和寻踪公司 用于保证文件安全的方法和设备
CN101887415A (zh) * 2010-06-24 2010-11-17 西北工业大学 一种文本文档主题词义的自动提取方法
CN103177090A (zh) * 2013-03-08 2013-06-26 亿赞普(北京)科技有限公司 一种基于大数据的话题检测方法及装置
CN103745342A (zh) * 2014-01-23 2014-04-23 惠州Tcl移动通信有限公司 提前提醒过期商品的方法和电子终端

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