CN112866364A - 一种工业互联网云平台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业互联网云平台，至少包括数据采集模块、数据模式转换装置、数据处理模块、异常检测模块和安全防护系统；所述数据模式转换装置与数据处理模块连接，所述数据处理模块与异常检测模块和安全防护系统连接；所述的数据采集模块用于采集生产设备的运行数据，并将运行数据传输至云端；所述的数据模式转换装置用于对运行数据进行格式转换，保证运行数据的统一；所述的数据处理模块对运行数据进行整理、清洗及分析流程的自动化处理；所述的异常检测模块用于对历史数据及逆行特征的提取与处理，再接入实时数据进行异常预警。本发明实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。

Description

一种工业互联网云平台
技术领域
本发明涉及平台云服务系统技术领域，特别是涉及一种工业互联网云平台。
背景技术
工业互联网是指全球工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合的结果。”它通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软件和大数据分析，重构全球工业、激发生产力。
但是目前存在两方面的问题：一是工业现场的复杂性。由于工业需要面向市场需求生产多样化的产品，同时工业生产力的发展是积累和逐步升级的过程，决定了工业现场必然是复杂和多样的。例如，目前在工业现场存在30种以上的不同通信协议。工业设备之间的连接需要边缘计算提供“现场级”的计算能力，实现各种制式的网络通信协议相互转换，互联互通，同时又能够应对异构网络部署与配置、网络管理与维护等方面的艰巨挑战。二是工业系统控制和执行对计算能力的实时性和可靠性都有着更为严格的要求。在工业控制的部分场景，计算处理的时延要求在10ms以内。如果数据分析和控制逻辑全部在云端实现，难以满足业务的实时性要求。同时，在工业生产中要求计算能力具备不受网络传输带宽和负载影响的“本地存活”能力，避免断网、时延过大等意外因素对实时性生产造成影响。因此现有的工业互联网云平台中，无法满足个性化定制的需求，以及不同行业整个生产流程的智能化。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种工业互联网云平台，本发明实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。
本发明采用的技术方案为：
一种工业互联网云平台，至少包括数据采集模块、数据模式转换装置、数据处理模块、异常检测模块和安全防护系统；所述数据模式转换装置与数据处理模块连接，所述数据处理模块与异常检测模块和安全防护系统连接；
所述的数据采集模块用于采集生产设备的运行数据，并将运行数据传输至云端；
所述的数据模式转换装置用于对运行数据进行格式转换，将需要转换的运行数据转换成需要的格式；
所述的数据处理模块对运行数据进行整理、清洗及分析流程的自动化处理；
所述的异常检测模块用于对历史数据及逆行特征的提取与处理，再接入实时数据进行异常预警；
所述的安全防护系统用于提升数据安全性能。
所述的运行数据包括生产设备中所需要的实时数据和历史数据。
还包括数据监测分析系统，所述的数据监测分析系统使用户通过互联网登录系统进行日常管理或通过数据分析辅助企业决策。
所述数据模式转换装置通过工业控制和连接设备，实现平台对底层数据的直接集成，通过各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。
所述数据模式转换装置通过边缘计算设备实现结果向云端平台的间接集成。
所述的安全防护系统通过固定IP地址和mac地址的方式进行设备身份验证；然后建立用户白名单，在系统白名单内的用户能够访问对应的IP地址和系统；不同的管理员、操作员设置不同的授权权限；并对异常操作或内容发出入侵预警。
所述的安全防护系统至少包括数据加密防护单元，所述数据加密防护单元通过国密算法对存储和传输的数据进行加密或解密。
本发明的有益效果为：
在现场能够对检测异常及时处理的前提下，通过工业现场采集到的数据进行分析、识别，仅将需要的数据上传工业互联网云平台，在满足业务需要的情况下极大的减少了数据传输量，实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工业互联网云平台结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
为了克服上述问题，本发明提供如图1所示的一种工业互联网云平台，本发明实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。
一种工业互联网云平台，至少包括数据采集模块、数据模式转换装置、数据处理模块、异常检测模块和安全防护系统；所述数据模式转换装置与数据处理模块连接，所述数据处理模块与异常检测模块和安全防护系统连接；
所述的数据采集模块用于采集生产设备的运行数据，并将运行数据传输至云端；
所述的数据模式转换装置用于对运行数据进行格式转换，将需要转换的运行数据转换成需要的格式；
所述的数据处理模块对运行数据进行整理、清洗及分析流程的自动化处理；
所述的异常检测模块用于对历史数据及逆行特征的提取与处理，再接入实时数据进行异常预警；
所述的安全防护系统用于提升数据安全性能。
本发明中，数据采集模块、数据处理模块和异常检测模块为现有技术，本法说明中不再进行进一步的说明。本发明中逆行特征是与历史数据呈反向趋势的数据，异常检测模块检测到某个数据出现异常后，对其进行异常报警，对该异常数据不进行数据整理和后续处理。同时异常报警后，也能及时得到异常数据出自哪里，为后续修正处理提供了依据。
本发明中，数据采集模块采集生产设备的运行数据，然后将生产设备的运行数据经过数据模式转换装置将运行数据格式进行统一，然后通过数据处理模块将运行数据进行整理、清洗和分析流程的处理。数据处理模块对运行数据首先进行数据整理，然后对其进行数据清洗，数据清洗发现并纠正数据文件中可识别的错误，包括检查数据一致性，处理无效值和缺失值，最后进行数据分析。数据分析为现有技术，根据需求，数据分析会呈不一样的过程，但是最终都是提取有用信息和形成结论而对数据加以详细研究和概括总结的过程，本发明中不再进行进一步的描述。
本发明中异常检测模块检测到数据异常后会进行异常报警，安全防护系统保证数据的安全性。
如图1所示，本发明公开了一种工业互联网云平台，数据采集模块，用于采集生产设备的运行数据，并将运行数据传输至云端，所述运行数据包括实时数据、历史数据；传统的统计方法采用历史数据收集技术，通常将数据、分析和决策分隔开来。本发明提供的工业互联网云平台充分利用了历史与实时数据。
本发明在保证机器视觉系统在现场能够对检测异常及时处理的前提下，通过工业现场采集到的数据进行分析、识别，仅将需要的数据上传工业互联网云平台，在满足业务需要的情况下极大的减少了数据传输量，实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率；其中，机器视觉系统至少包括显示屏，异常报警会在显示屏进行显示，能让操作人员能及时看到。机器视觉系统为现有技术，本发明中不再进行进一步的说明。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的运行数据包括生产设备中所需要的实时数据和历史数据。
优选的，还包括数据监测分析系统，所述的数据监测分析系统使用户通过互联网登录系统进行日常管理或通过数据分析辅助企业决策。数据监测分析系统至少包括数据监测模块和数据分析模块，数据监测模块与数据分析模块连接，所述的数据监测模块监测数据的，数据分析模块对数据进行分析处理，异常检测模块检测到数据监测分析系统中的数据出现异样时，发出报警。
优选的，所述数据模式转换装置通过工业控制和连接设备，实现平台对底层数据的直接集成，通过各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。数据模式转换装置为现有的数据模式转换器，本发明中将不再进行进一步的说明。
所述的数据模式转换装置一方面能够借助传统的工业控制和连接设备，实现平台对底层数据的直接集成，另一方面各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一，或者利用新型边缘计算设备实现结果向云端平台的间接集成。
优选的，所述数据模式转换装置通过边缘计算设备实现结果向云端平台的间接集成。
优选的，所述的安全防护系统通过固定IP地址和mac地址的方式进行设备身份验证；然后建立用户白名单，在系统白名单内的用户能够访问对应的IP地址和系统；不同的管理员、操作员设置不同的授权权限；并对异常操作或内容发出入侵预警。
优选的，所述的安全防护系统至少包括数据加密防护单元，所述数据加密防护单元通过国密算法对存储和传输的数据进行加密或解密。
本发明中，数据处理模块：对运行数据进行整理、清洗、分析流程的自动化处理；简化数据分析与呈现过程，平台可以通过数据智能，将繁琐的数据整理、清洗、分析流程进行自动化处理，用户无需下载专业的数据分析软件，或是进行复杂的操作，就可以通过既有的数据模型快速获取数据分析结果。
安全防护系统：为了保障平台不同用户的数据安全，化解数据泄密风险，双方还在后端实现了平台多租户的数据物理隔离，即使是同一类型设备的用户，也只能查看自有设备的数据，用于提升数据安全级别。
本发明中，使用数据模式转换装置，对运行数据进行格式转换，保证运行数据的统一，另外使用模拟接入可方便用户进行自动填充式的参数添加操作，极大的提升用户配置体验。具体过程为：通过标准数据采集协议（例如Modbus，Zigbee，Bluetooth LE，REST）并借助实时流数据，灵活访问不同的设备，自动化和应用系统、互联网以及其他多源和多类型海量数据访问、脱线批次的数据访问以及其他技术，通过Hadoop分布式文件系统（HDFS）非关系分布式数据库（HBase）和其它技术进行有效的存储，边际分析结果整合到云平台。
通过标准的数据采集协议（如Modbus，Zigbee，Bluetooth LE，REST），实时转换数据访问，离线批量数据访问的技术，灵活地访问不同设备，自动化和应用系统，互联网等多源，多类型的海量数据，利用hadoop分散式档案系统，非关系分布式数据库等技术进行有效存储，相连边际分析结果集成到云平台中。
数据模式转换装置一方面可借助传统的工业控制和连接设备，实现平台对底层数据的直接集成；一方面，运用协议解析不转换、中间件技术兼容Modbus、CAN、Profinet等各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。通过新型边缘计算设备实现结果向云端平台的间接集成。线下设备线上化，线上设备互联互通开展。边缘计算设备为现有技术，本发明中不再进行进一步的说明。边缘计算设备可采用AI边缘计算设备。边缘计算设备具有体积小、功耗低且操作简单的优点。
安全防护系统：为了保障平台不同用户的数据安全，化解数据泄密风险，双方还在后端实现了平台多租户的数据物理隔离，即使是同一类型设备的用户，也只能查看自有设备的数据，从而极大的提升了数据安全级别。通过固定IP地址和mac地址的方式进行设备身份验证；建立用户白名单，在系统白名单内的用户可以访问对应的IP地址和系统；对于管理员账号及密码，需由专人进行管理；对于不同的管理员、操作员进行口令授权；对于重要口令，要进行执行顺序判断和预警，需按指定步骤进行操作，其他操作不予执行；发生以上异常内容，系统将发出入侵预警；其他正常情况，则系统将用户名、密码及口令传入互联网平台核心系统执行。
本发明支持数据实时输出、生成趋势图形、触发报警作为设备参数的基本功能，使设备数据完全由用户掌握。
本发明云平台服务器与多个用户终端连接，用户终端用于访问云平台服务器以获取云平台服务器内的数据信息。
本发明在保证机器视觉系统在现场能够对检测异常及时处理的前提下，通过工业现场采集到的数据进行分析、识别，仅将需要的数据上传工业互联网云平台，在满足业务需要的情况下极大的减少了数据传输量，实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。
本发明中安全防护系统为了保障平台不同用户的数据安全，化解数据泄密风险，用于提升数据安全级别。本发明实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种工业互联网云平台，其特征在于：至少包括数据采集模块、数据模式转换装置、数据处理模块、异常检测模块和安全防护系统；所述数据模式转换装置与数据处理模块连接，所述数据处理模块与异常检测模块和安全防护系统连接；
所述的数据采集模块用于采集生产设备的运行数据，并将运行数据传输至云端；
所述的数据模式转换装置用于对运行数据进行格式转换，将需要转换的运行数据转换成需要的格式；
所述的数据处理模块对运行数据进行整理、清洗及分析流程的自动化处理；
所述的异常检测模块用于对历史数据及逆行特征的提取与处理，再接入实时数据进行异常预警；
所述的安全防护系统用于提升数据安全性能。
2.根据权利要求所述的一种工业互联网云平台，其特征在于：所述的运行数据包括生产设备中所需要的实时数据和历史数据。
3.根据权利要求所述的一种工业互联网云平台，其特征在于：还包括数据监测分析系统，所述的数据监测分析系统使用户通过互联网登录系统进行日常管理或通过数据分析辅助企业决策。
4.根据权利要求所述的一种工业互联网云平台，其特征在于：所述数据模式转换装置通过工业控制和连接设备，实现平台对底层数据的直接集成，通过各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。
5.根据权利要求所述的一种工业互联网云平台，其特征在于：所述数据模式转换装置通过边缘计算设备实现结果向云端平台的间接集成。
6.根据权利要求所述的一种工业互联网云平台，其特征在于：所述的安全防护系统通过固定IP地址和mac地址的方式进行设备身份验证；然后建立用户白名单，在系统白名单内的用户能够访问对应的IP地址和系统；不同的管理员、操作员设置不同的授权权限；并对异常操作或内容发出入侵预警。
7.根据权利要求所述的一种工业互联网云平台，其特征在于：所述的安全防护系统至少包括数据加密防护单元，所述数据加密防护单元通过国密算法对存储和传输的数据进行加密或解密。
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