CN109934355B - 基于唯一标识的设备管理的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于唯一标识的设备管理的方法及系统，包括：系统全局管理者将生成的设备ID号，分发给设备生产厂商；设备生产厂商将所述设备ID号写入所述设备，系统子系统检测通过检测设备ID号的合法性，判断其是否为报废设备；如果不是，所述所述设备将其ID上报至所述系统全局管理者，系统全局管理者根据上报情况对设备状态进行更新，如果判断为报废设备，系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束，当设备不再使用时，其ID状态也更新为报废状态。高度自动化的方式实现设备全生命周期管理。

Description

基于唯一标识的设备管理的方法及系统

技术领域

本发明属于信息安全及设备管理领域，尤其涉及一种基于唯一标识的设备管理的方法及系统。

背景技术

工业控制系统中存在大量由第三方厂商生产的设备。这些设备的生产、检测、供货、安装、运行、报废等各个环节，即设备的全生命周期管理是影响工业控制系统安全稳定运行的重要因素。

工业控制系统往往采用分布式架构，即由多个能够独立运行的局域性子系统构成，并由最高级别的管理系统统一监管。在这种架构下，设备的完整生命周期涉及第三方厂商、子系统运维人员、系统全局管理者三方参与。第三方厂商是设备的提供方。子系统运维人员是设备的直接使用方，负责设备的运行维护，并在系统全局管理者的授权下执行设备的招标采购和资产管理。系统全局管理者是整个系统的唯一监管和授权机构。

传统的管理方式是在设备供货至子系统，即成为系统的资产时为其分配一个系统内唯一的资产编号，并依据该编号进行后续环节的管理，在安装、运行、报废等环节相应修改系统数据库内资产编号对应设备的状态。这种管理方法的起点是设备供货环节，并未包含设备的生产和检测环节。因此，这种方法无法利用与生产过程相关的数据实现对生产厂商的追溯、统计分析等管理功能。此外，由于资产编号是在已经完成生产后的供货阶段分配的，无法利用流水线设备进行写入，这种管理方法所依赖的资产编号往往只能采用标签的方式粘贴在设备表面，导致后续管理必须依赖大量人工操作，存在较大的出错可能性。在实际应用中，资产编号变更、标签脱落污损等情况均可能发生，使得单一的资产编号本身不足以在设备的全生命周期中标识出该设备，给管理带来更大的困难。

随着设备智能化程度的提高和物联网技术的发展，利用生产阶段写入设备内部的信息作为标识实现设备的全生命周期管理的方法开始出现。这种方法所依赖的标识信息可以在生产流水线上写入设备内部的特定存储区域，后续任何时刻均可以通过特定的设备或程序自动化地读取、处理，从而节省大量人力，降低人为因素对管理流程的影响。

然而，对于工业控制系统，上述方法仍然存在不足之处。工业控制系统的设备往往由多家第三方厂商供货，各家厂商自定义的生产标识信息的内容、格式均存在差异，无法保证各家厂商写入信息的全局唯一性，不利于统一管理。此外，厂家自定义且写入设备内部的信息大多与生产流程相关(如产线标识、生产日期、批次等)，缺乏系统全局管理者和子系统运维人员需要的信息。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于唯一标识的设备管理的方法。

本发明的第一个目的在于提出一种基于唯一标识的设备管理的系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种基于唯一标识的设备管理的方法，包括：

S1：系统全局管理者将生成的所述设备ID号，分发给设备生产厂商。S2：所述设备生产厂商将所述设备ID号写入所述设备内存中。

S3：系统子系统检测所述S2中的所述设备ID号的合法性，包括：如果所述设备ID号合法，将所述设备安装并运行；如果所述设备ID号不合法，则将所述设备报废；所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束。

S4：通过S3中检测的合法的所述设备将其ID上报至所述系统全局管理者，如果所述上报过程成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为在线状态；如果所述上报过程不成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为离线状态。

S5：当所述设备不再使用时，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束。

根据本发明的一个实施例，所述S1包括：所述系统全局管理者根据所述设备生产厂商的中标情况、中标数量生成所述设备ID号，并将所述生成的所述设备ID号分发给所述设备生产厂商，增加并更新所述系统全局管理者的ID号数据库中的所述设备ID相关信息。

根据本发明公开的实施例，所述设备ID号包括：唯一性字段U、附加信息字段、防伪校验码A。

根据本发明的一个实施例，所述S3中所述设备ID号的合法性包括：所述待检测设备ID号处于所述系统全局管理者的ID数据库中，且所述处于所述系统全局管理者的ID数据库的所述设备ID号没有重复出现。

根据本发明的一个实施例，所述S4中上报过程由所述设备发起或者由所述系统全局管理者发起。

本发明第二方面实施例提出的一种基于唯一标识的设备管理的系统700，系统700包括：

生成模块701，用于系统全局管理者将生成的所述设备ID号，分发给设备生产厂商。

写入模块703，用于所述设备生产厂商将所述设备ID号写入所述设备内存中。

检测模块705，用于系统子系统检测所述设备ID号的合法性，包括：如果所述设备ID号合法，将所述设备安装并运行；如果所述设备ID号不合法，则将所述设备报废；当所述设备不使用或者报废时，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束。

运行模块707，用于将所述检测模块检测合法的所述设备上报至所述系统全局管理者，如果所述上报过程成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为在线状态；如果所述上报过程不成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为离线状态。

根据本发明的一个实施例，所述生成模块中所述系统全局管理者根据所述设备生产厂商的中标情况、中标数量生成所述设备ID号，并将所述生成的所述设备ID号分发给所述设备生产厂商，增加并更新所述系统全局管理者的ID号数据库中的所述设备ID相关信息。

根据本发明的一个实施例，所述设备ID号包括：唯一性字段U、附加信息字段、防伪校验码A。

根据本发明的一个实施例，所述检测模块中所述设备ID号的合法性包括：所述待检测设备ID号处于所述系统全局管理者的ID数据库中，且所述处于所述系统全局管理者的ID数据库的所述设备ID号没有重复出现。

根据本发明的一个实施例，所述运行模块的上报过程由所述设备发起或者由所述系统全局管理者发起。

本发明提出的方法涵盖了设备的全部生命周期，唯一标识的生产、分发、写入、检测、状态维护等步骤融入设备生命周期的各个状态，为系统管理者提供了自动化管理所需的技术手段。利用本发明提出的方法，设备管理能够依托于唯一标识号自动化的实现，不受人为因素影响，执行效率和可靠性高。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1是根据本发明公开实施例的所述工业控制系统的典型生命周期图；

图2是根据本发明公开实施例的所述基于唯一标识的设备管理的方法流程图；

图3是根据本发明实施例公开的所述ID号生成与分发流程图；

图4是根据本发明实施例公开的所述ID号构造示意图；

图5是根据本发明实施例公开的所述ID号的检测流程图；

图6是根据本发明实施例公开的所述ID号的生命周期状态转移示意图；

图7是根据本发明实施例公开的所述基于唯一标识的设备管理的系统方框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提出了一种基于唯一标识的工业控制系统的设备管理方法，围绕设备唯一标识(ID)的生成、分发、写入、检测、追踪实现设备全生命周期管理。

本发明第一方面提出了一种基于唯一标识的设备管理的方法。

所提出的管理流程涉及设备生产厂商、子系统运维人员、系统全局管理者三方参与，如图1所示。图1将工业控制系统的典型生命周期划分为设备招投标(11)、设备生产(12)、设备供货(13)、设备安装运行(14)、设备报废(15)等共5个阶段。各个阶段分别实施基于ID号的生成与分发的管理操作(101)、ID号写入的管理操作(102)、ID号检测的管理操作(103)、ID号状态维护的管理操作(104)。这种划分方式和设备生命周期与ID管理操作的对应关系仅是一种示例，以便于理解ID管理操作如何融入实际的设备生命周期环节中，并不限制实际应用中的实现方式。只要能够在设备的生命周期内选择恰当的环节依次完成基于ID号的生成与分发、ID号写入、、ID号检测、ID号状态维护的管理操作，就能够达到本发明提出的设备管理方法的技术效果。例如，假如实际应用环境中的设备供货环节不具备流水线检测设备，因而不具备批量检测ID号的能力，则ID号检测的管理操作(103)环节可以改为在设备生产(12)环节完成，或者在设备安装运行(14)环节完成。

图2为本发明公开实施例的基于唯一标识的设备管理的方法流程图，方法200包括：

S1：系统全局管理者将生成的设备的ID号，分发给设备生产厂商；由系统全局管理者完成ID号的生成，并分发给设备生产厂商(即图1中的步骤101)。图3为根据本发明实施例公开的所述ID号生成与分发流程图，具体流程如图3所示。其中涉及设备生产厂商(21)、子系统(22)、系统全局管理者(23)三方参与。步骤301到步骤302使得系统全局管理者能够获知设备生产厂商的中标情况，从而根据中标数量执行步骤303生成ID号(可视实际需要给予一定余量)。生成成功之后，系统全局管理者应增量更新其维护的ID号数据库(步骤304)，并将生成结果分发给设备生产厂商(步骤305)。

在执行步骤303生成的ID号应确保全局唯一性，并包含防伪特性。图4所示为ID号的构造方法，包含唯一性字段U(411)、附加信息字段I(412)和防伪校验码A(413)三个部分。本发明并不限定这三个部分的排列顺序。

可依照如下表所示的结构构造长度为24字节的ID号：

表1ID号字节结构构造

唯一性字段U用于确保ID号的全局唯一性。附加信息字段I用于承载对管理流程有价值的附加信息，例如可以附加加工产线代码、加工时间等生产相关信息，以便于发现问题产品时追溯和统计信息。防伪校验码A用于防止伪造ID号，需要通过校验算法f(214)对唯一性字段U和附加信息字段I计算获得。系统全局管理者负责管理校验算法f的使用权限，防止非法使用该算法伪造ID号。本发明并不限定校验算法的具体构造，任何具备防伪特性的算法均可满足需要。使用包含密钥运算或算法本身保密的密码杂凑函数、分组密码算法等密码学运算是一种有效的方法。

在ID号数据库中，每个ID号记录一个生命周期状态值，该值有5种可能的取值(状态)：未激活(61)、激活(62)、在线(63)、离线(64)、报废(65)。各状态间的转移关系如图6所示。

当系统全局管理员生成并分发ID号时，同步对ID号数据库进行增量更新。所有增量更新的ID号的状态设置为未激活。在此阶段，对应的设备仍出于生产环境，尚未供货至工业控制系统。

S2：设备生产厂商将设备ID号写入所述设备中。

设备生产厂商获得ID号后，应将其写入到设备中(即图1中的步骤102)。写入时应确保能够正确的读取出ID号，并确保一次写入后不可更改。本发明并不限定具体的写入方法。

S3：系统子系统检测设备ID号的合法性，包括：如果设备ID号合法，将所述设备安装并运行；如果设备ID号不合法，则将设备报废。

设备生产厂商将设备供货至子系统时，子系统运维人员利用检测流水线提取每一台设备的ID号，并与系统全局管理员维护的ID号数据库进行比对，确认ID号的合法性不重复性。图5是根据本发明实施例公开的所述ID号的检测流程图，具体流程如图5所示。其中步骤502检查ID号合法性是指确认ID号处于数据库中且没有重复出现。确认合法之后，系统全局管理员将比对结果返回给子系统运维人员，子系统才认为该设备是合法设备予以接收。

在实际应用中，步骤502也可以由子系统运维人员执行，即要求系统全局管理者将ID号数据库的副本推送至子系统，由子系统运维人员读取ID号后在本地进行比对。

对于通过了步骤502检测的设备，子系统认为是合法设备予以接收，允许后续该设备安装并运行。如果步骤502检测不通过，则认为设备不合法，不允许其进入子系统。

对于所有经历过设备合法性检测的设备其ID号状态已更新为激活，表明该设备已经被工业控制系统接纳为一台合法的设备，可以入库、安装、运行。所有ID号比对未通过的设备，则应退回至生产厂不予接纳。

S4：通过S3中检测的合法的设备将其ID上报至系统全局管理者，如果所述上报过程成功，系统全局管理者将设备ID状态更新为在线状态；如果上报过程不成功，系统全局管理者将设备ID状态更新为离线状态。

当设备被安装至现场开机运行时，设备将通过某种数据传输途径上报其自身ID号至系统全局管理者(步骤401)。例如，设备可通过无线连接将ID号上报至系统全局管理者管理的云平台。系统全局管理者将所有开机上报成功的ID号状态更新为在线，表明该设备已成功安装运行。

此后，设备在其运行期间可以反复执行步骤601上报其ID号，以便系统全局管理者随时掌握设备运转状况。该步骤可以由设备自身发起(如定时发起，或当设备检测到某些事件发生时发起)，也可以由系统全局管理者发起。系统全局管理者可以根据步骤601的执行成功与否不断更新设备ID号的状态，具体更新规则如图6所示。对于原本处于在线状态的ID号，若上报成功则保持在在线状态，若上报失败则转换至离线状态。对于原本处于离线状态的ID号，若上报成功则可以恢复至在线状态，若上报失败则保持在离线状态。

S5：当所述设备报废不再使用，所述设备生命周期结束，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态。

最后，当设备报废不再使用时，其生命周期结束。此时，系统全局管理者将数据库中相应ID号的状态更新为报废。

本发明提出的方法涵盖了设备的全部生命周期，唯一标识的生产、分发、写入、检测、状态维护等步骤融入设备生命周期的各个状态，为系统管理者提供了自动化管理所需的技术手段。利用本发明提出的方法，设备管理能够依托于唯一标识号自动化的实现，不受人为因素影响，执行效率和可靠性高。

本发明第二方面提出了一种基于唯一标识的设备管理的系统，图7为根据本发明公开实施例的基于唯一标识的设备管理的系统方框图，包括：

生成模块，用于系统全局管理者将生成的设备ID号，分发给设备生产厂商。

写入模块，用于设备生产厂商将设备ID号写入设备内存中。

检测模块，用于系统子系统检测设备ID号的合法性，包括：如果设备ID号合法，将设备安装并运行；如果设备ID号不合法，则将设备报废；当设备不使用或者报废时，系统全局管理者将设备ID状态更新为报废状态，设备生命周期结束。

运行模块，用于将检测模块检测合法的设备上报至系统全局管理者，如果上报过程成功，系统全局管理者将设备ID状态更新为在线状态；如果上报过程不成功，系统全局管理者将设备ID状态更新为离线状态。

根据本发明的一个实施例，所述生成模块中系统全局管理者根据设备生产厂商的中标情况、中标数量生成设备ID号，并将生成的设备ID号分发给设备生产厂商，增加并更新系统全局管理者的ID号数据库中的ID相关信息。

根据本发明的一个实施例，所述设备ID号包括：唯一性字段U、附加信息字段、防伪校验码A。

根据本发明的一个实施例，所述检测模块中所述设备ID号的合法性包括：所述待检测设备ID号处于所述系统全局管理者的ID数据库中，且所述处于所述系统全局管理者的ID数据库的所述设备ID号没有重复出现。

根据本发明的一个实施例，所述运行模块的上报过程由所述设备发起或者由所述系统全局管理者发起。

这里采用的基于唯一标识的设备管理的方法与本专利第一方面的基于唯一标识的设备管理的方法相同或相似，这里不再赘述。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元或模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元或模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于唯一标识的设备管理的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：系统全局管理者将生成的所述设备ID号，分发给设备生产厂商；

S2：所述设备生产厂商将所述设备ID号写入所述设备内存中；

S3：系统子系统检测所述S2中的所述设备ID号的合法性，包括：如果所述设备ID号合法，将所述设备安装并运行；如果所述设备ID号不合法，则将所述设备报废；所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束；

S4：通过S3中检测的合法的所述设备将其ID上报至所述系统全局管理者，如果所述上报过程成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为在线状态；如果所述上报过程不成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为离线状态；

S5：当所述设备不再使用时，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束；

生成的设备ID号确保全局唯一性，并包含防伪特性，设备ID号的构造方法，包含唯一性字段U、附加信息字段I和防伪校验码A三个部分；

唯一性字段U用于确保ID号的全局唯一性，附加信息字段I用于承载对管理流程有价值的附加信息，防伪校验码A用于防止伪造ID号，需要通过校验算法f对唯一性字段U和附加信息字段I计算获得，系统全局管理者负责管理校验算法f的使用权限，防止非法使用该算法伪造ID号；

所述系统全局管理者根据所述设备生产厂商的中标情况、中标数量生成所述设备ID号，并将所述生成的所述设备ID号分发给所述设备生产厂商，增加并更新所述系统全局管理者的ID号数据库中的所述设备ID相关信息；

所述设备ID号包括：唯一性字段U、附加信息字段、防伪校验码A；

所述S3中所述设备ID号的合法性包括：所述待检测设备ID号处于所述系统全局管理者的ID数据库中，且所述处于所述系统全局管理者的ID数据库的所述设备ID号没有重复出现；

所述S4中上报过程由所述设备发起或者由所述系统全局管理者发起。

2.一种基于唯一标识的设备管理的系统，其特征在于，所述系统包括：

生成模块，用于系统全局管理者将生成的所述设备ID号，分发给设备生产厂商；

写入模块，用于所述设备生产厂商将所述设备ID号写入所述设备内存中；

检测模块，用于系统子系统检测所述设备ID号的合法性，包括：如果所述设备ID号合法，将所述设备安装并运行；如果所述设备ID号不合法，则将所述设备报废；当所述设备不使用或者报废时，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为报废状态，所述设备生命周期结束；

运行模块，用于将所述检测模块检测合法的所述设备上报至所述系统全局管理者，如果所述上报过程成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为在线状态；如果所述上报过程不成功，所述系统全局管理者将所述设备ID状态更新为离线状态；

生成的设备ID号确保全局唯一性，并包含防伪特性，设备ID号的构造方法，包含唯一性字段U、附加信息字段I和防伪校验码A三个部分；

唯一性字段U用于确保ID号的全局唯一性，附加信息字段I用于承载对管理流程有价值的附加信息，防伪校验码A用于防止伪造ID号，需要通过校验算法f对唯一性字段U和附加信息字段I计算获得，系统全局管理者负责管理校验算法f的使用权限，防止非法使用该算法伪造ID号；

所述生成模块中所述系统全局管理者根据所述设备生产厂商的中标情况、中标数量生成所述设备ID号，并将所述生成的所述设备ID号分发给所述设备生产厂商，增加并更新所述系统全局管理者的ID号数据库中的所述设备ID相关信息；

所述设备ID号包括：唯一性字段U、附加信息字段、防伪校验码A；

所述检测模块中所述设备ID号的合法性包括：所述待检测设备ID号处于所述系统全局管理者的ID数据库中，且所述处于所述系统全局管理者的ID数据库的所述设备ID号没有重复出现[

所述运行模块的上报过程由所述设备发起或者由所述系统全局管理者发起。