CN109547334A - 一种用于机联网消息通信的服务系统及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于机联网消息通信的服务系统及其实施方法，该系统包括：底层采集系统，至少与一个设备进行连接，用于对设备数据进行采集和保存；消息服务系统，与多个底层采集系统进行通信，消息服务系统与底层采集系统之间运用netMQ消息队列，且该系统接收到所有底层采集系统的请求，将设备数据封装成事件在该系统内部广播到订阅中心；前端监控显示系统，前端监控显示系统用于订阅消息服务系统的消息，采用webSocket实现客户端和服务端的长连接通信。本发明开发消息服务系统处理底层采集系统与前端B/S架构的监控显示系统的逻辑交互，实现业务系统的快速构建与高效集成，加快关键业务流程的部署，满足用户的业务需求。
Description
技术领域
本发明属于车间服务系统，具体涉及一种用于机联网消息通信的服务系统及其实施方法。
背景技术
随着大规模工业生产的演进，机加设备上的监控技术逐渐被认知、推广。相对于上层ERP、WMS系统的成熟化，车间生产制造环节的设备监控系统需要进行合理设计与标准开发。机加设备的不断升级，越来越多的设备提供以太网卡接口实现数控系统与采集系统的通讯，利用TCP/IP协议即可与多台设备实时交互，为车间联网采集提供了便利条件。
现有的多数机加采集系统只是针对单台设备的监控，底层监控与数据呈现集成在一起，系统性能较差，采集过程分散，无法把握相关设备、线体和车间的全局情况，造成当问题发生时，无法准确定位及分析原因。如何解决同时处理多个采集系统的消息，并将处理结果通过TCP/IP的方式传递给前端指定的监控设备，建立一套标准的通讯协议，保证通讯的高效率、高准确性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于机联网消息通信的服务系统及其实施方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于机联网消息通信的服务系统，包括：
底层采集系统，至少与一个设备进行连接，用于对设备数据进行采集和保存；
消息服务系统，与多个底层采集系统进行通信，消息服务系统与底层采集系统之间运用netMQ消息队列，且该系统接收到所有底层采集系统的请求，将设备数据封装成事件在该系统内部广播到订阅中心；
前端监控显示系统，前端监控显示系统用于订阅消息服务系统的消息，采用webSocket实现客户端和服务端的长连接通信。
本发明针对现有设备情况，为了搭建联网的机加PMC系统，开发消息服务系统处理底层采集系统与前端B/S架构的监控显示系统的逻辑交互。消息服务系统可同时接收多个区域的底层采集系统发出的命令，处理后发送给订阅该服务器的前端监控显示系统完成相应的页面切换与显示；反之，前端监控显示系统监控端的操作命令也可传递给消息服务系统处理，处理后通知底层采集系统对设备进行操作。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，消息服务系统主动连接局域网内配置的所有底层采集系统，且该系统可设置需要监控的客户端IP和端口号，进行定点连接。
采用上述优选的方案，避免不必要的消息接收，提高接收速度。
作为优选的方案，消息服务系统在大量消息涌入时支持异步操作，可通过进程内、进程间、TCP和多播来传递消息，支持多对多的列表、发布/订阅、管道和接收/回复连接。
采用上述优选的方案，避免消息堵塞。
一种用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，对用于机联网消息通信的服务系统进行实施，具体包括以下步骤：
(1)定制规范的通讯消息协议，底层采集系统按照协议标准发送命令，前端监控显示系统按照协议解析消息内容；
(2)配置通讯通道，在配置文件中分别配置消息服务系统监听地址、发布消息的各底层采集系统的地址、订阅消息服务系统消息的前端监控显示系统的端口；
(3)消息服务系统监控底层采集系统消息，运用netMQ技术进行排队处理；
(4)前端监控显示系统订阅消息；
(5)前端监控显示系统可返回命令到消息服务系统，之后传递到对应的底层采集系统对设备数控系统进行写入操作。
本发明公开一种用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，可以有效实现底层采集系统与前端监控显示系统的高速高效通讯。
作为优选的方案，底层采集系统主要采集各台设备的状态变化、加工信息以及产量统计中的一种或多种；
其中，设备状态包括：自动、手动、故障、堵料、待料中的一种或多种；
加工信息包括：追溯ID、加工机型ID、循环时间值中的一种或多种；
产量统计包括：合格数量、不合格数量、托盘数量中的一种或多种。
采用上述优选的方案，数据多样化。
作为优选的方案，在消息服务系统和各底层采集系统之间创建TCP连接，保持TCP连接打开，消息服务系统创建通讯信道，每条信道都会被指派一个唯一的ID。
采用上述优选的方案，不论是发送消息，订阅队列或者接收消息的动作都是通过信道完成的。
作为优选的方案，底层采集系统把消息发布到消息服务系统上，消息最终到达队列，并被前端监控显示系统接收。
采用上述优选的方案，消息更准确。
作为优选的方案，当消息队列拥有多个前端监控显示系统接收时，队列收到的消息将以循环的方式发送，每条消息发送给订阅的前端监控显示系统。
采用上述优选的方案，消息更准确。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于机联网消息通信的服务系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的前端监控显示系统与消息服务系统间的websocket通讯示意图。
图3为本发明实施例提供的用于机联网消息通信的服务系统的通讯流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，一种用于机联网消息通信的服务系统及其实施方法的其中一些实施例中，
如图1所示，一种用于机联网消息通信的服务系统，包括：
底层采集系统，至少与一个设备进行连接，用于对设备数据进行采集和保存；
消息服务系统，与多个底层采集系统进行通信，消息服务系统与底层采集系统之间运用netMQ消息队列，且该系统接收到所有底层采集系统的请求，将设备数据封装成事件在该系统内部广播到订阅中心；
前端监控显示系统，前端监控显示系统用于订阅消息服务系统的消息，采用webSocket实现客户端和服务端的长连接通信。
本发明针对现有设备情况，为了搭建联网的机加PMC系统，开发消息服务系统处理底层采集系统与前端B/S架构的监控显示系统的逻辑交互。消息服务系统可同时接收多个区域的底层采集系统发出的命令，处理后发送给订阅该服务器的前端监控显示系统完成相应的页面切换与显示；反之，前端监控显示系统监控端的操作命令也可传递给消息服务系统处理，处理后通知底层采集系统对设备进行操作。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，消息服务系统主动连接局域网内配置的所有底层采集系统，且该系统可设置需要监控的客户端IP和端口号，进行定点连接。
采用上述优选的方案，避免不必要的消息接收，提高接收速度。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，消息服务系统在大量消息涌入时支持异步操作，可通过进程内、进程间、TCP和多播来传递消息，支持多对多的列表、发布/订阅、管道和接收/回复连接。
采用上述优选的方案，避免消息堵塞。
如图3所示，一种用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，对用于机联网消息通信的服务系统进行实施，具体包括以下步骤：
(1)定制规范的通讯消息协议，底层采集系统按照协议标准发送命令，前端监控显示系统按照协议解析消息内容；
(2)配置通讯通道，在配置文件中分别配置消息服务系统监听地址、发布消息的各底层采集系统的地址、订阅消息服务系统消息的前端监控显示系统的端口；相应的在底层采集系统采集程序与前端监控显示系统监控程序中配置本身通讯IP与端口以及消息服务系统的IP与端口；
(3)消息服务系统监控底层采集系统消息，运用netMQ技术进行排队处理；
(4)前端监控显示系统订阅消息；
(5)前端监控显示系统可返回命令到消息服务系统，之后传递到对应的底层采集系统对设备数控系统进行写入操作。
本发明公开一种用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，可以有效实现底层采集系统与前端监控显示系统的高速高效通讯。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在步骤(1)中，底层采集系统主要采集各台设备的状态变化、加工信息以及产量统计中的一种或多种；
其中，设备状态包括：自动、手动、故障、堵料、待料中的一种或多种；
加工信息包括：追溯ID、加工机型ID、循环时间值中的一种或多种；
产量统计包括：合格数量、不合格数量、托盘数量中的一种或多种。
采用上述优选的方案，数据多样化。
其中：状态变化命令格式：MES|设备状态|设备ID|Bool值；其中设备状态包括：自动、手动、故障、堵料、待料中的一种或多种；
加工信息命令格式：MES|加工信息|设备ID|Value值；其中加工信息包括：追溯ID、加工机型ID、循环时间中的一种或多种；
产量统计命令格式：MES|状态标识|设备ID|ID&Value值；其中状态标识为循环结束。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在步骤(2)中，在消息服务系统和各底层采集系统之间创建TCP连接，保持TCP连接打开，消息服务系统创建通讯信道，每条信道都会被指派一个唯一的ID。
采用上述优选的方案，信道是建立在“真实的”TCP连接内的虚拟连接。不论是发送消息，订阅队列或者接收消息的动作都是通过信道完成的。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在步骤(3)中，消息服务系统开始监听或者采集系统发起连接时，主线程中创建connecter或者listener，通过Mail_Box发消息的形式将其绑定到I/O线程，第一次通信时，双方进行认证，认证成功为连接创建Session，之后通过Session认证。每个Session关系到相应的读/写管道，主线程收发消息只是分别读写数据。
消息服务系统最大限度的实现解耦，避免整个系统的崩溃。可快速接收采集系统写入的消息，然后平滑的处理消息流，依据先进先出原则，异步处理消息。
如图2所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤(4)中，前端监控显示系统订阅消息，前端只需要向服务器发起一次连接即可，然后服务器就可以主动地源源不断地向客户端发送数据，只要客户端不关闭浏览器，这个连接就会一直保持，实现真正意义上的长连接和服务器推。
进一步，底层采集系统把消息发布到消息服务系统上，消息最终到达队列，并被前端监控显示系统接收。
采用上述优选的方案，消息更准确。
进一步，当消息队列拥有多个前端监控显示系统接收时，队列收到的消息将以循环的方式发送，每条消息发送给订阅的前端监控显示系统。
采用上述优选的方案，消息更准确。Websocket分别处理连接、关闭、错误以及接收消息，得到输入消息后根据规定协议拆解为消息来源、消息命令、命令对象、命令值。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤(5)中，前端监控显示系统可返回命令到消息服务系统，之后传递到对应的底层采集系统对设备数控系统进行写入操作。例如，车间班次复位、呼叫复位等操作，可在监控系统端人为操作，触发复位信号，将复位消息按照格式“MSG，操作类型代码|设备ID|Value″返回给消息服务系统。
为了规避现有机加车间PMC系统的不足，同时将目标需求仔细分析，本发明从以下方面进行改进：
(1)首先制定规范的通讯消息协议；消息服务系统作为底层采集系统与前端监控显示的中间站，承担大量的消息处理，标准规范的消息格式可以简化其它两个系统的开发工作，同时消息服务系统也可以减少对不同消息的分类与评估，减少通讯冗余，提高通讯效率；
(2)对通讯消息进行排队处理，避免通讯时序错误、消息丢失与通讯堵塞，影响交互逻辑的准确性；
(3)多客户端消息接收；为了保证底层采集系统的稳定性，部署多个底层采集系统分别与少量设备进行交互，1个消息服务系统通讯服务端监控多个底层采集系统的客户端进行消息通讯；
(4)保证消息传递的准确性；引入补偿+幂的机制，面对大量数据需要处理并且是高并发请求时，采用异步事务机制分段式处理请求，定时进行任务补偿，保证每个请求的成功。
为了更好的将底层设备通讯与前端监控展示分离，实现PMC系统的柔性化，加快数据处理速度及系统运行的稳定性，本发明提出一种通讯消息集中处理、数据转发的工作模式，针对各个项目的需求，通过修改软件配置信息，从而使通讯系统适用于不同项目需求，在B/S架构中，充分利用系统资源，提高系统稳定性及系统工作效率；机联网消息通讯服务器实现车间所有设备的互联互通，前端监控系统与车间设备状态实时同步，便于管理者统一监控，及时处理设备问题。
本发明介绍了一种用于汽车机加工车间B/S架构的PMC信息系统的消息通讯服务系统，实现底层采集系统与前端监控显示系统的高速高效通讯。系统开发基于.NET+TCP协议，通过对通讯协议的详细规划，对通讯信号的合理分组，消息服务系统可为联网系统中不同节点之间的数据传输提供可靠的异步数据传输服务，通过在节点之间建立传输通道，实现异步、松耦合的互联互通，开发人员只需调用API即可实现消息的高速、稳定、安全、可信的数据传输服务，实现业务系统的快速构建与高效集成，加快关键业务流程的部署，满足用户的业务需求。
本发明公开一种用于机联网消息通信的服务系统主要有以下特征：
1、消息服务系统支持多底层采集系统客户端连接；根据机加车间采集系统特性，设备与底层采集系统间信号交互在毫秒之间，其中还包括数据的保存，因此为了保证与设备底层通讯的准确性，车间一般选择5台设备连接一个底层采集系统。消息通讯服务系统主动连接局域网内配置的所有采集系统，系统提供配置文件可手动配置需要监控的客户端IP与端口号，进行定点连接，避免不必要的消息接收；
MesServer_Sub_IpPort：多客户端配置，按照格式IP1：端口号1|IP2：端口号2|……；
MES_PortName：前端程序订阅消息的端口号；
WebServer_Pub_IpPort：消息服务系统本地的IP与端口号。
2、消息服务系统与底层采集系统之间运用netMQ消息队列；在大量消息涌入时支持异步操作，避免消息堵塞，可通过进程内、进程间、TCP和多播来传递消息，支持多对多的列表、发布/订阅、管道和接收/回复连接。
3、数据内部处理：消息服务系统对传递的命令不进行变更，只是保证采集系统消息队列的完整，前端程序直接获得消息进行前端处理，保证两个系统间接口的一致性；
4、消息的发布：消息服务系统接收到所有的采集系统的请求，将数据封装成事件在系统内部广播到订阅中心；
5、消息订阅：前端监控显示系统订阅消息服务系统的消息，采用webSocket实现客户端和服务端的长连接通信，避免客户端重复发起请求获取数据，实现浏览器端实时同步生产实际。
对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于机联网消息通信的服务系统，其特征在于，包括：
底层采集系统，至少与一个设备进行连接，用于对设备数据进行采集和保存；
消息服务系统，与多个所述底层采集系统进行通信，所述消息服务系统与底层采集系统之间运用netMQ消息队列，且该系统接收到所有所述底层采集系统的请求，将设备数据封装成事件在该系统内部广播到订阅中心；
前端监控显示系统，所述前端监控显示系统用于订阅所述消息服务系统的消息，采用webSocket实现客户端和服务端的长连接通信。
2.根据权利要求1所述的用于机联网消息通信的服务系统，其特征在于，所述消息服务系统主动连接局域网内配置的所有所述底层采集系统，且该系统可设置需要监控的客户端IP和端口号，进行定点连接。
3.根据权利要求1所述的用于机联网消息通信的服务系统，其特征在于，所述消息服务系统在大量消息涌入时支持异步操作，可通过进程内、进程间、TCP和多播来传递消息，支持多对多的列表、发布/订阅、管道和接收/回复连接。
4.一种用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，其特征在于，对如权利要求1-3任一项所述的用于机联网消息通信的服务系统进行实施，具体包括以下步骤：
(1)定制规范的通讯消息协议，底层采集系统按照协议标准发送命令，前端监控显示系统按照协议解析消息内容；
(2)配置通讯通道，在配置文件中分别配置消息服务系统监听地址、发布消息的各底层采集系统的地址、订阅消息服务系统消息的前端监控显示系统的端口；
(3)消息服务系统监控底层采集系统消息，运用netMQ技术进行排队处理；
(4)前端监控显示系统订阅消息；
(5)前端监控显示系统可返回命令到消息服务系统，之后传递到对应的底层采集系统对设备数控系统进行写入操作。
5.根据权利要求4所述的用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，其特征在于，所述底层采集系统主要采集各台设备的状态变化、加工信息以及产量统计中的一种或多种；
其中，设备状态包括：自动、手动、故障、堵料、待料中的一种或多种；
加工信息包括：追溯ID、加工机型ID、循环时间值中的一种或多种；
产量统计包括：合格数量、不合格数量、托盘数量中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，其特征在于，在所述消息服务系统和各所述底层采集系统之间创建TCP连接，保持TCP连接打开，所述消息服务系统创建通讯信道，每条信道都会被指派一个唯一的ID。
7.根据权利要求6所述的用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，其特征在于，所述底层采集系统把消息发布到所述消息服务系统上，消息最终到达队列，并被所述前端监控显示系统接收。
8.根据权利要求7所述的用于机联网消息通信的服务系统的实施方法，其特征在于，当消息队列拥有多个所述前端监控显示系统接收时，队列收到的消息将以循环的方式发送，每条消息发送给订阅的所述前端监控显示系统。
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