CN109451083B - 航天结构件工业物联标识高可靠解析系统 - Google Patents

航天结构件工业物联标识高可靠解析系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航天结构件工业物联标识高可靠解析系统，其特征在于，包括：标准名字服务模块；注册管理服务模块；物品名字服务模块；中间件模块。本发明兼容多种编码标准的工业物联网识解析技术，通过对DNS进行扩展和改进来实现对不同标准体系的编码解析的兼容。为各种异构物联网标识提供解析服务，实现当前制造领域物联网应用之间的互联互通，尤其是复杂的航天结构件制造过程信息的流通，从而有助于加速真正意义上工业物联的实现。

Description

航天结构件工业物联标识高可靠解析系统
技术领域
本发明涉及一种航天结构件的工业物联标识高可靠解析系统，属于制造技术领域中的标识解析系统。
背景技术
在航空、航天领域，一些航天结构件具有结构复杂、加工信息庞大的特点，零件在生产加工过程中，工艺人员无法快速获取相应制造信息，加工过程也无法快速追踪溯源。随着工业物联网的发展，人们发现标识技术是适用于制造业的基础共性支撑技术，可以解决信息孤岛问题，突破制造生产过程的信息壁垒，作为工业大数据、工业物联网、设备智能化等目标的基本支撑技术。标识解析技术是物联网技术发展的关键性技术之一，是物联网成网的基础。物联网的技术体系庞杂，现有的具有物联网特征的技术有很多，基于这些技术已经在条形码(一维条形码、二维条形码)、RFID、传感器网络等领域各自形成闭环应用。但是，这些应用由于环境相对封闭，还远没有达到物联网“物物”互联互通的目标。如果需要真正实现物与物信息互通、异构网络的互联互通、人与物的无障碍交互等，都离不开物联网标识解析技术。标识解析作为物联网应用的共性技术，是识别物联网中实体的共同标准，产业界的各个环节都要遵循，才能保证标识的兼容性、有效性和隐私性，满足物联网建设的需求并最终实现不同环节甚至不同行业的应用互通。标识解析标准的建立、推广以及应用是其发挥作用的关键，在未来的工业物联网大规模应用中，将对物体信息的整合、共享、管理及控制，以及成本的节约起到巨大作用。
经对现有技术的文献检索发现，美国EPCglobal提出了EPC系列标准，EPC标准编码系统将物品标识进行分级，并能唯一的标识一个单一物品。EPC系列标准的核心是ONS，ONS是利用互联网中现有的DNS协议来实现的一种物联网标识解析服务。通过对EPC编码根据字段倒置、添加后缀等方式将EPC编码转换为FQDN全域名格式，然后利用DNS协议解析，并将NAPTR所对应的URL作为查询结果。ONS系统较大程度上利用了互联网的域名解析机制，能够提供信息解析和查询服务，对物品的EPC编码进行解析，然后通过路由查找存放在EPCIS服务器上关于该物品的详细信息。
经对现有技术的文献检索发现，日本ulD Center(ubiquitous ID Center，泛在识别中心)提出专有的寻址解析协议ucodeRP，该解析协议与EPC标准的思路是相似的，在解析服务方面都是基于分布式的目录服务数据库。与EPCglobal的ONS服务类似，该解析服务同样只支持单一编码标准的物品标识，即ucode标识，不能对其他编码标准的物品标识提供解析支持。
经对现有技术的文献检索发现，我国在物联网标识解析领域提出将物联网标识解析服务分为标准名字解析以及物品名字解析两个功能模块来实现的思路，通过标准名字服务来区分和识别不同的物品标识编码类型，通过物品名字服务来实现某种物品标识编码类型的标识解析。此思想已经开发完成原型系统，初步验证了其可行性。但该原型系统未经实际工业物联网复杂应用环境检验，尚不能确定其在真实工业物联网环境中的有效性。
发明内容
本发明的目的是：兼容多种编码解析标准体系，提高航天结构件标识解析的可靠性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种航天结构件工业物联标识高可靠解析系统，其特征在于，包括：
标准名字服务模块，从中间件模块获取标准识别码后，依据标准识别码产生与其对应的物品域名的转换规则；
注册管理服务模块，用于对标准名字服务模块中的标准识别码进行注册管理，对物品名字服务模块中的物品域名进行注册管理；
物品名字服务模块，根据从中间件模块获得的物品域名指明存储物品标识对应相关物品信息的服务器地址；
中间件模块，获取产品的标准识别码及物品编码，将标准识别码上传至标准名字服务模块，从而获得转换规则；利用转换规则将物品编码转化为对应的物品域名，将物品域名上传至物品名字服务模块，从而获得服务器地址；依据服务器地址，从信息服务器中获得产品信息。
优选地，所述注册管理服务模块为企业产品提供唯一的物品编码并进行授权分发。
优选地，所述标准名字服务模块采用SNS服务器；所述物品名字服务模块采用TNS服务器。
优选地，所述中间件模块包括Webserver模块、数据预处理模块和物联通信模块，其中，Webserver模块是一个向上实现和SNS服务器以及TNS服务器通信，向下实现和数据预处理模块的通信的接口模块；
数据预处理模块采用socket通信方式与物联通信模块建立通信；
物联通信模块，用于接收底层读写器上传的数据，随后将数据发送给数据预处理模块进行处理。
优选地，所述预处理模块建立一个socket服务端一直监听从所述物联通信模块发送过来的消息，当物联通信的串口收到数据要传送给预处理模块时，则新建一个socket端连接预处理模块的socket服务端，连接建立后进行数据的传输。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明兼容多种编码标准的工业物联网识解析技术，通过对DNS进行扩展和改进来实现对不同标准体系的编码解析的兼容。为各种异构物联网标识提供解析服务，实现当前制造领域物联网应用之间的互联互通，尤其是复杂的航天结构件制造过程信息的流通，从而有助于加速真正意义上工业物联的实现。
附图说明
图1为本发明物联网标识解析整体架构图；
图2为工业物联标识解析过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实施案例中涉及一种航天结构件工业物联标识高可靠解析系统，如图1所示，包括：标准名字服务模块、注册管理服务模块、物品名字服务模块和中间件模块。标准名字服务模块负责提供任意物品标识编码标准的标准识别码到与其对应的物品域名转换规则的解析。注册管理服务模块负责标准识别码以及物品域名的注册管理。物品名字服务模块用于为中间件指明存储物品标识对应相关物品信息的服务器地址。中间件模块主要是对采集的数据进行处理和上传，并为用户提供输入输出接口。
本实施案例中首先是标准名字服务模块，标准名字服务(SNS)模块是公共标识解析系统的主要模块之一，它主要是负责提供对物品编码所对应的标准的识别和解析，也就是说，任何中间件只需获得物品标识所属的标准识别码，并通过标准名字服务即可得知该种物品标识编码标准的编码规范，从而能够完成下一步从物品标识到物品域名的转换。
标准名字服务模块是本标识解析系统的主要的模块，它也是本系统能够实现对多种编码标准的物品编码解析的关键，所以标准名字服务需要一个合理的兼容多种解析标准的结构。公共标识解析系统的设计主要是利用现有的互联网资源，以DNS解析框架为基础，构建SNS服务架构。在对标准名字服务模块进行设计时，需要以目前的互联网构架作为依托，标准名字服务的请求和响应都应当符合DNS的请求和响应格式。
本实施案例中注册管理服务模块是公共标识解析服务平台的重要服务之一，主要是提供标识注册和标识管理的服务。注册管理服务能够维护标识的统一性和唯一性，对标识进行合理的分配，也有利于物品编码的识别和解析。
标识注册管理模块能够为企业产品提供唯一的编码ID，也就是进行ID授权分发。公司的每一个产品要连入物联网，都必须要有符合标准的物品编码。物品编码注册时，需要提供产品的国家、产品分类以及公司和流水号等详细信息。目前本系统的编码注册主要针对的是EPCID注册。当客户需要使用或者新接入的行业应用需要添加某段节点标识ID时，首先，注册管理系统会根据ID编码中的公司信息和产品信息在信息数据库上查找对应的信息，如果该公司还没有注册，需要先注册对应的公司信息和产品信息，如果是已经注册过公司信息和产品信息，就要根据公司编码和产品编码，对相应的ID段进行注册，注册时需要ID流水号的起始值和结束值，ID功能编码以及产品编码和公司编码。当系统完成ID字段的注册后，公司就可以使用对应的ID编码，即ID授权分发完成。另外，每段ID都设置了一个有效期，只有ID在有效使用期限内，才可以正常使用。产品经过统一注册之后，才能在网络中被查询到相关的信息，不经过统一的注册，产品无法连入物联网。一个公司的同类产品是可以批量注册的，这样便于大规模的产品信息采集和管理。
本实施案例中物品名字服务模块用于为中间件指明存储物品标识对应相关物品信息的服务器地址，使其能够从正确的信息服务器中获取详细的相关信息；信息服务器用于存储与物品标识相对应的物品相关信息。
本实施案例中的中间件模块主要是对底层采集的数据进行预处理，比如过滤无用的信息、去除冗余的信息、对信息进行规范化的处理等，然后将处理过信息传递到服务系统中，中间件也是SNS服务器和TNS服务器通信的接口，并提供编码转换的处理。中间件主要包括Webserver模块，数据预处理模块和物联通信模块。
(1)Webserver模块
Webserver是一个向上实现和SNS服务器以及TNS服务器通信，向下实现和数据预处理模块的通信的接口程序。它与SNS服务器和TNS服务器通信采用的是SOAP通信方式。
SOAP消息是具有特定规范格式的，基于XML技术的，以XML文档的形式存在。在发送SOAP消息的过程中，Web服务的性能很大程度上受到了SOAP消息的序列化过程性能的影响。SOAP消息的序列化过程可分为如下几步:首先，遍历调用参数的数据结构，然后将参数存储的值根据XML规范转换为ASCII码，接着，将SOAP消息写入缓存。最后，发送缓存中的消息内容。
基于WSDL的SOAP通信需要服务器端和客户端共同完成。数据从SNS服务器和TNS服务器到Webserver程序的过程是Webserver新建一个SOAP服务端，提供一个Webserver上的处理函数，SNS服务器和TNS服务器新建一个SOAP客户端，调用Webserver上的处理函数并传入数据，实现数据从远端到Webserver程序。数据从Webserver程序到SNS服务器和TNS服务器的过程是Webserver。
(2)数据预处理模块
物联通信是预处理模块和底层设备的数据传输通道，它本身不对数据做任何处理。这里物联通信是个串口的收发过程。物联通信和预处理模块的通信方式采用socket通信方式。
数据从物联通信到预处理模块的过程是预处理模块建立一个socket服务端一直监听从物联通信模块发送过来的消息，当物联通信的串口收到数据，要传送给预处理模块时，则新建一个socket端连接预处理模块的socket的服务端，连接建立后进行数据的传输。数据从预处理模块到物联通信的过程是物联通信在串口发的过程中建立一个socket服务端一直监听，当预处理模块的发送队列有数据则新建一个socket端连接物联通信的socket的服务端，服务端收到数据后再通过串口发给底层设备。
(3)物联通信模块
从底层读写器上传的数据经过物联通信模块接收后，物联通信模块再将数据发送给预处理模块进行处理，处理好的数据发送给Webserver,Webserve:再上传给SNS服务子系统进行编码格式转换。预处理模块工作流程所示。
数据预处理模块主要是对底层设备上传的数据进行简单处理，再根据对应的数据类型将数据发送到Webserver接口。数据处理模块还处理完成物品编码和标准识别码的预置转换。
本实施案例的系统是一个兼容多编码标准的标识解析系统，采用正则表达式的描述机，实现多种编码标准的解析。本系统对于一个任意物品编码的解析过程如图2所示，包括以下步骤
步骤1、首先识读器读取物品上面的电子标签，获得电子标签中的物品编码和对应的标准识别码。
步骤2、识读器将这些得到的信息通过物联通信接口发送给中间件，交由中间件进行预处理。
步骤3、中间件获取到对应的信息后，首先提取出标准识别码，对标准识别码进行处理转换，将其转换为SNS服务器对应的报文格式，然后发送给SNS服务器处理。通过SNS服务器得到相应的分级结构信息以及扩展信息。
步骤4、经过SNS服务器的处理，物品的编码类型就转化为相应的NAPTR资源记录，通过资源记录中的正则表达式描述机制，获取转换规则。然后将转换规则发送给中间件。
步骤5、中间件根据SNS服务器返回的规则将物品编码转换成完全合格的域名格式，然后向TNS服务器发送查询请求。
步骤6、TNS服务器的作用就是将物品编码翻译成信息服务器的URI地址，即将每个物品的编码都对应一个相应的URI地址，并将NAPTR资源记录返回给中间件。
步骤7、中间件从得到的NAPTR资源记录中解析出相应的URI地址，将这个地址发送给查询服务器。
步骤8、根据相应的信息，连接到存储有物品信息的服务器，然后从服务器中获得物品信息。完成整个物联网标识解析的全过程。
查询服务器、信息服务器、SNS服务器、TNS服务器这几个服务器之间进行着密切的数据传输配合，它们之间每个都有自己独特的作用。SNS服务主要是为了得到物品编码的域名转换规则，TNS服务得到对应的URI地址，最后通过查询服务和信息服务得到整个物品的详细信息，实现了整个物联网编码解析的过程。

Claims (2)

1.一种航天结构件工业物联标识高可靠解析系统，其特征在于，包括：
标准名字服务模块，从中间件模块获取标准识别码后，依据标准识别码产生与其对应的物品域名的转换规则；
注册管理服务模块，用于对标准名字服务模块中的标准识别码进行注册管理，对物品名字服务模块中的物品域名进行注册管理；
物品名字服务模块，根据从中间件模块获得的物品域名指明存储物品标识对应相关物品信息的服务器地址；
中间件模块，获取产品的标准识别码及物品编码，将标准识别码上传至标准名字服务模块，从而获得转换规则；利用转换规则将物品编码转化为对应的物品域名，将物品域名上传至物品名字服务模块，从而获得服务器地址；依据服务器地址，从信息服务器中获得产品信息；
所述标准名字服务模块采用SNS服务器；所述物品名字服务模块采用TNS服务器；
所述中间件模块包括Webserver模块、数据预处理模块和物联通信模块，其中，Webserver模块是一个向上实现和SNS服务器以及TNS服务器通信，向下实现和数据预处理模块的通信的接口模块；
数据预处理模块采用socket通信方式与物联通信模块建立通信；
物联通信模块，用于接收底层读写器上传的数据，随后将数据发送给数据预处理模块进行处理；
所述数据预处理模块建立一个socket服务端一直监听从所述物联通信模块发送过来的消息，当物联通信模块的串口收到数据要传送给数据预处理模块时，则新建一个socket端连接数据预处理模块的socket服务端，连接建立后进行数据的传输；
对于一个任意物品编码的解析过程，包括以下步骤
步骤1、首先识读器读取物品上面的电子标签，获得电子标签中的物品编码和对应的标准识别码；
步骤2、识读器将这些得到的信息通过物联通信接口发送给中间件，交由中间件进行预处理；
步骤3、中间件获取到对应的信息后，首先提取出标准识别码，对标准识别码进行处理转换，将其转换为SNS服务器对应的报文格式，然后发送给SNS服务器处理；通过SNS服务器得到相应的分级结构信息以及扩展信息；
步骤4、经过SNS服务器的处理，物品的编码类型就转化为相应的NAPTR资源记录，通过资源记录中的正则表达式描述机制，获取转换规则；然后将转换规则发送给中间件；
步骤5、中间件根据SNS服务器返回的规则将物品编码转换成完全合格的域名格式，然后向TNS服务器发送查询请求；
步骤6、TNS服务器的作用就是将物品编码翻译成信息服务器的URI地址，即将每个物品的编码都对应一个相应的URI地址，并将NAPTR资源记录返回给中间件；
步骤7、中间件从得到的NAPTR资源记录中解析出相应的URI地址，将这个地址发送给查询服务器；
步骤8、根据相应的信息，连接到存储有物品信息的服务器，然后从服务器中获得物品信息，完成整个物联网标识解析的全过程。
2.如权利要求1所述的一种航天结构件工业物联标识高可靠解析系统，其特征在于，所述注册管理服务模块为企业产品提供唯一的物品编码并进行授权分发。
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