CN114430415B - 一种智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能控制系统，本智能控制系统对系统内的所有控制节点进行智能管控。本智能控制系统由地理上较为分散的众多节点构成，所有节点按节点级别划分为不同的等级进行管控，每一级节点由为多个节点组构成，每一节点组内必有至少三个节点为关键节点，这三个节点独立工作且互为备份，其中一个为控制节点，其他两个节点为关联节点，每个节点组内节点为常设固定节点也可为机动节点。本发明通过智能控制技术对节点的管理和节点间通信网络的管理，来智能适配控制关系的调整、业务关系的调整和控制节点的变动，解决现有控制系统固定搭配模式难以适应用户复杂应用的问题。

Description

一种智能控制系统

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别是涉及一种智能信息控制系统。

背景技术

现有的控制体系是控制节点、控制场所、控制系统一一对应。虽然系统支持多场所部署，但各场所的服务器是系统总服务器的延伸。这种固定的搭配模式难以适应使用需求的复杂变化，不能适应控制关系调整，不能适应节点的地理转移，不能适应个别节点损毁后系统的稳健运行，不能适应故障自愈，不能快速部署、快速响应。

发明内容

本发明提供了一种控制系统，以解决现有控制体系不能完全支持使用需求的问题。

本发明提供了一种智能控制系统，该系统包括：该智能控制系统对系统内的所有控制节点进行智能管控。本智能控制系统由地理上较为分散的众多节点构成，所有节点按节点级别划分为不同的等级进行管控，每一级节点由为多个节点组构成，每一节点组内必有至少三个节点为关键节点，这三个节点独立工作且互为备份，其中一个为控制节点，其他两个节点为关联节点，每个节点组内的节点为常设固定节点也可为机动节点。

在每一节点组内，由控制节点根据当前任务需要和该节点组的综合算力，通过负载均衡技术将当前任务调度分配到两个关联节点展开运算，通过数据库分布式同步技术实现三个节点之间的数据同步。

当某一个节点组内的关联节点位置变动时，由节点组内的控制节点通知组内的其它关联节点该关联节点临时脱网，在该关联节点在新的位置重新入网后，由该管理节点标明自己的控制关系属性和网络关系属性，以智能触发全系统的数据传输和通信路由快速更新收敛，以使得所述智能控制系统能够满足节点地理位置发生变化，控制关系不变的使用需要。

当某一个节点组内的关联节点控制关系变动时，由节点组内的控制节点允许其离开本组控制，并通知组内的其它关联节点该关联节点脱网，在该关联节点重新入网后，由新节点组的控制节点标明该关联节点的关系属性，以智能触发全系统的控制关系更新至新的节点组上，以使得所述智能控制系统能够满足节点地理位置不变，控制关系变化的使用需要。

当某一个节点组内的关联节点控制关系和地理位置均发生变动时，由节点组内的控制节点允许其离开本组控制，并通知组内的其它关联节点该关联节点脱网，在该关联节点重新入网后，由新节点组的控制节点标明该关联节点的关系属性和网络属性，以智能触发全系统的控制关系和通信关系快速更新，以使得所述智能控制系统能够满足节点地理位置、控制关系均发生变化的使用需要。

系统内所有节点由该节点的业务处理能力确定其节点性质属性，包括骨干核心节点和普通节点和末端节点。所述末端节点，位于系统的最末端，末端节点就近接入与普通节点或骨干核心节点；所述普通节点，对下与所述末端节点直接连接，对上与所述骨干核心节点连接；所述骨干核心节点，是除所述末端节点和所述普通节点外的所有节点，所有骨干核心节点均具备网状互连特性；

控制关系的调整能同步引领数据传输的自动调整；将原来控制关系与通信网络紧耦合的模式变更为松耦合的模式；任何一个节点可作为接入节点的同时也可以作为备份节点；每一节点组的控制节点均与其组内的关联节点之间通过目录服务技术来发现组内存在的共享资源，并共享计算力和数据服务，以实现资源共享和协同工作。

所述智能控制系统通过全网时统系统来进行各节点授时和校时，以使所述智能控制系统各个节点时间同步。

所述智能控制系统对组织机构、账户进行全网同步，以使得每一个控制节点都能够获取到组织机构、账户状态；对业务数据和配置信息数据是根据具体业务属性来进行节点组同步或者业务上下级之间的垂直同步。

所述智能控制系统每个组节点的网络设计为自治状态，结合组节点的最优路径策略进行选路，以使得所述智能控制系统的网络能快速收敛。

所述智能控制系统通过网络虚拟化的技术对所述智能控制系统业务的端口特性进行规划和描述，在面向无连接的网络上附加业务应用的指向性，以增强寻址能力。

所述智能控制系统的无线网络通过多信道控制、路由预置、检错验错、超时重传、拥塞感知技术来提高传输的可靠性和实时性；其中，所述多信道控制包括单发信道控制和/或并发信道控制。

所述智能控制系统当有节点接入所述智能控制系统时，由该新接入的节点所对应的控制节点对其进行验证、审计后才能接入，并基于新接入的节点的属性来智能调整全系统控制关系。

本发明有益效果如下：

本发明通过对节点控制关系的管理和节点间通信网络的管理，来智能适配控制关系的调整、业务关系的调整和控制节点的变动，解决现有控制系统固定搭配模式难以适应用户复杂应用的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

附图仅示出优选实施方式，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是现有的控制体系的结构示意图；

图2是现有的控制体系中控制关系变化调整情况示意图；

图3是现有的控制体系中控制节点位置和控制关系均发生变化的调整情况示意图；

图4是本发明实施案例提供的一种智能控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施案例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明通过在原系统的某一核心节点增加两个以上控制节点，新增节点可在不同的地理场所部署，至少支持一个机动控制场所，并将原核心节点升级为该节点组的控制节点，该控制节点可根据形势需要迅速变换控制场所，确定“当前控制场所”快速实施控制。同时，三个场所数据完全同步，控制关系和通信路由均能无感知智能切换至当前控制场所。

每个控制节点或者机构可以随时迁移到下级节点或者机构的地理场所，继续完成对下辖节点或者机构的控制。上级节点或者机构可以调整下级节点或者机构的隶属关系、控制关系，本次任务完成，系统可迅速恢复到初始状态。

下面从操作上对本发明所述的方法进行说明，如图1-图3：

参见图1，在现有控制体系架构下，当控制节点变更位置而控制关系不变时，重新调整系统的过程包括：

假设控制节点A在区域A迁移到区域B，控制节点A接入控制节点B的通信节点b，各节点的控制关系保持不变。在原系统中达到这个目的，A节点所属下级机构暂停系统运行；在每个节点，技术保障人员需要重新调整通信关系、控制关系，完成数据同步，系统测试全网调整至少需要1天以上时间调整，各个节点均需要1天时间进行测试。解决这个问题，新系统具体实施方式为：

所属下级机构暂停系统运行；技术保障人员只需要调整本节点与通信节点b通信关系，提交控制关系，即可完成网络接入，全系统控制关系同步，传输数据同步，下级机构恢复正常运行。

参见图2，在现有控制体系架构下，当控制节点位置不变而控制关系发生变化时，重新调整系统的过程包括：假设控制节点A2的地理位置不变，将A2节点的控制级别降低，由原来接受A节点控制改为接受A3节点控制，A2节点的下属节点同步移动。在这种情况下，原系统中A2节点的信息流向和数据的同步关系还是指向A节点,A3节点看到A2节点的信息都是从A节点转过来的。假若A节点停止工作，A3节点就控制不到A2节点了。控制网络越大，则节点变更对系统的影响越大。解决这个问题，新系统的具体实施方式为：

A2节点所属下级节点或者机构暂停系统运行；A2节点技术保障人员只需要重新设置本级节点的上级节点为A3，提交控制关系，即可完成网络接入，全系统控制关系同步，传输数据同步，下级机构恢复正常运行。

参见图3，在现有控制体系架构下，当控制节点位置和控制关系均发生变化时，重新调整系统的过程包括：这是控制系统比较复杂而常见的一种应用模式，将B1节点原为B节点的下级节点，现拟将B1节点调整到C节点，作为C节点的下级节点，由此引起B节点、A节点、C节点已经整个通信网络的全部调整，导致原系统可靠性降低，全系统调试工作工作量巨大，全网调整至少需要1天以上时间调整，各个节点均需要至少1天时间进行测试。为解决这个问题，新系统具体实施方式为：所属下级机构暂停系统运行；将B1节点的通信关系和控制关系全部指向C节点，提交通信关系和控制关系，即可完成网络接入，全系统控制关系同步，传输数据同步，本级下级机构恢复正常运行。

下面将在技术上对本发明所述的方法进行详细的解释和说明，如图4所示：

首先，本发明实施案例是构建动态的、可扩充的、分布式的、多节点的、虚拟组织的智能控制系统。

骨干核心节点数据存储时按算法均衡分布存储，其主要实现互备和负载均衡功能。普通节点按照分治式设计，其具备节点自治能力，主要实现就近接入和分治式功能。末端控制节点弱化服务器与终端的差异。

每个控制节点的三个场所共享计算力和数据资源，实现资源共享和协同工作，采用目录服务技术，允许虚拟组织发现存在的资源和资源特性。通过协同调度服务技术，允许虚拟组织申请一项或者多项资源，并进行资源调度。通过负载管理与协同服务技术，智能支持虚拟组织分配异步、多步的多组工作流。

本发明实施案例还通过全系统精确的时统系统指导数据库进行各项操作，对异常数据进行修复和保护。解决机动场所的服务器迟入网、脱网、掉电、非法关机等原因造成的数据同步问题、数据完整性问题。

本发明实施案例中组织机构、账户进行全网同步，以使得每一个控制节点都能够获取到组织机构、账户状态；对业务数据和配置信息数据是根据具体业务属性来进行节点组同步或者业务上下级之间的垂直同步。

其次，本发明实施案例通过构建适应于动态的、跨组织的资源承载网络，以克服资源跨网交互的限制。

本发明中的控制关系是一个层次关系，有一个顶级节点和多个、多层下级节点。下级节点的信息都是逐级向上传输。如果平级传输，都是通过上级节点转发。例如，同一2级节点的两个第3级节点通信，就需要更该2级节点进行转发。原控制系统控制关系发生变化，数据传输还是按照原传输关系进行传输，这种模式不能有效的利用网络拓扑的资源。为此需要将每个节点的网络设计为高度自治，数据随控制关系变化按照最优路径策略进行选路，网络能快速收敛的智能网络。

进一步地，本发明明确控制节点内多个控制场所所在网络区域是广域网、还是局域网，从而判定是否允许虚拟组织资源跨网交互。(判定是广域网的，不允许本节点虚拟组织资源跨网交互，判定为局域网的，允许本节点组织资源跨网交互。)

在网络结构层面，在具体实施时，可将一、二级节点扁平为同级节点，在计算能力足够、通信链路充分冗余和无限转发次数的前提下，实现多点对多点互连的骨干网。将三级、四级节点设计为自治二级网，有条件的情况下，可以直接接入骨干网。

各控制节点内，因面向无连接的网络特征，网络和业务应用彻底解耦，造成网络无法响应业务应用的快速变化，通过网络虚拟化的技术对业务的端口特性进行规划和描述，在面向无连接的网络上附加业务应用的指向性，进一步增强寻址能力。

一般情况下，机动的关联节点，以下简称为机动节点，下辖的网络没有固定的基础设施，终端用户节点即是基础设施的组成部分，通过指定/选举核心节点技术、存储转发技术、多信道融合控制技术、网络地址自动分发技术，使机动节点下辖的网络具备全移动、可变动的能力。

机动的关联节点，为适应通信信道的随时变动、节点数量动态变化的特点，有线网络通过标准的协议栈进行设计，无线网络通过多信道控制(单发/并发)、路由预置、检错验错、超时重传、拥塞感知等技术提高传输的可靠性和实时性。

再次，本发明构建虚拟组织的应用系统和数据传输系统来对应用系统和传输系统进行“松绑”，具体包括：

原系统控制节点与设备安装的场地关系是固定的。由此资源同步、数据同步、业务数据流的传输关系是固定不变的。要实现控制场所快速转移、控制关系迅速调整，需要应用软件系统通过分布式的系统架构技术、虚拟资源管理技术、虚拟存储技术对上述绑定的关系进行“松绑”。具体本发明所采用的方案是：

用户终端接入访问服务器，用户访问授权由全局或者本地服务器授权。用户终端可以访问全网授权信息，实现访问虚拟化。用户登录需要5个参数：用户属性、组织属性、终端属性、服务器属性与群组属性(新控制关系)，由于控制关系会发生变化，用户状态同步只能依托控制关系进行同步。系统数据、业务数据与通信方式重新分类，按照不同类型的数据决定数据传输策略。这样保证了用户异地登录访问。

控制节点接入采用接入认证和数据同步分离进行的方式。在得到接入系统管理员许可的情况将该节点接入智能控制系统。然后根据本系统身份代码，获取全网分配的信息，并实现与组织机构的上下级级联。

控制节点接入可以直接通过最高级、或者上级认证接入平台，根据身份获取级联规则、或者调整级联规则(变换控制关系)。

从次，本发明智能控制系统的具体解决措施具体包括：

由于控制节点、控制场所、控制终端、控制服务器的IP地址独立，业务信息与网络寻址紧密相关，所以本发明通过明确本地控制终端数据、本地服务数据、控制节点隶属关系数据、全局数据，用户账户数据的关系，将控制关系、业务应用、数据同步、数据存储，以及各控制节点内部网络进行虚拟化管理，并明确数据同步规则、复制规则、传输规则，通过对服务单元重新分类细化，强化组网管理，最终明确智能控制系统内部的所有逻辑关系，从而为智能控制系统的调整和变换提供有力保证，最终实现系统的快速整合、快速部署以及快速响应。

本发明各控制节点对于主要的业务对象，如机构、人员、设备及其他资源采用统一的唯一代码进行识别，各控制节点采用唯一码标识进行识别，然后获取对象IP地址进行通信。IP地址不再是定位标识，而是可以变化的地址属性，然后本发明是将用户标识+隶属标识+群组标识+终端标识+服务器标识+IP地址，作为群组识别标识。

总体来说，本发明实施案例是通过对智能控制系统中的多级节点中的每一机构的节点划分为多个节点组，由节点组构成系统基本的全功能处理单元，并对机动节点进行系统性设计，从而有效解决现有控制系统模式不能实现快速整合、快速部署以及快速响应的问题。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施案例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施案例。

Claims (9)

1.一种智能控制系统，其特征在于：该智能控制系统对系统内的所有控制节点进行智能管控，所述智能控制系统由地理上分散的众多节点构成，所有节点按节点级别划分为不同的等级进行管控，每一级节点由为多个节点组构成，每一节点组内均具有至少三个节点为关键节点，所述节点组内的各个节点独立工作且互为备份，其中一个节点为控制节点，其他两个节点为关联节点，每个节点组内的关联节点为常设固定节点或者机动节点；

在每一节点组内，由控制节点根据当前任务需要和该节点组的综合算力，通过负载均衡技术将当前任务调度分配到两个关联节点展开运算，通过数据库分布式同步技术实现三个节点之间的数据同步；

当某一个节点组内的关联节点位置变动时，由节点组内的控制节点通知组内的其它关联节点该关联节点临时脱网，在该关联节点在新的位置重新入网后，由该关联节点标明自己的控制关系属性和网络关系属性，并智能触发全系统的数据传输和通信路由快速更新收敛，以使得所述智能控制系统能够满足节点地理位置发生变化，控制关系不变的使用需要；

当某一个节点组内的关联节点控制关系变动时，由节点组内的控制节点允许其离开本组控制，并通知组内的其它关联节点该关联节点脱网，在该关联节点重新入网后，由新节点组的控制节点标明该关联节点的关系属性，并智能触发全系统的控制关系更新至新的节点组上，以使得所述智能控制系统能够满足节点地理位置不变，控制关系变化的使用需要；

当某一个节点组内的关联节点控制关系和地理位置均发生变动时，由节点组内的控制节点允许其离开本组控制，并通知组内的其它关联节点该关联节点脱网，在该关联节点重新入网后，由新节点组的控制节点标明该关联节点的关系属性和网络属性，并智能触发全系统的控制关系和通信关系更新，以使得所述智能控制系统能够满足节点地理位置、控制关系均发生变化的使用需要；

通过对节点的管理和节点间通信网络的智能管控，来适配控制关系的调整、业务关系的调整和节点的变动，以适应用户复杂应用的调配。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统内所有节点由该节点的业务处理能力确定其节点性质属性进行划分，包括骨干核心节点和普通节点和末端节点；

所述末端节点，位于系统的最末端，末端节点就近接入与普通节点或骨干核心节点；

所述普通节点，对下与所述末端节点直接连接，对上与所述骨干核心节点连接；

所述骨干核心节点，是除所述末端节点和所述普通节点外的所有节点，所有骨干核心节点均具备网状互连特性。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统控制关系的调整能同步引领数据传输的自动调整；将原来控制关系与通信网络紧耦合的模式变更为松耦合的模式；任何一个节点均可作为接入节点的同时也可以作为备份节点；每一节点组的控制节点均与其组内的关联节点之间通过目录服务技术来发现组内存在的共享资源，并共享计算力和数据服务，以实现资源共享和协同工作。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统通过全网时统系统来进行各节点授时和校时，以使所述智能控制系统各个节点时间同步。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统对组织机构、账户进行全网同步，以使得每一个控制节点都能够获取到组织机构、账户状态；对业务数据和配置信息数据是根据具体业务属性来进行节点组同步或者业务上下级之间的垂直同步。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统每个组节点的网络设计为自治状态，结合组节点的最优路径策略进行选路，以使得所述智能控制系统的网络能快速收敛。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统通过网络虚拟化的技术对所述智能控制系统业务的端口特性进行规划和描述，在面向无连接的网络上附加业务应用的指向性，以增强寻址能力。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统的无线网络通过多信道控制、路由预置、检错验错、超时重传、拥塞感知技术来提高传输的可靠性和实时性；其中，所述多信道控制包括单发信道控制和/或并发信道控制。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于：所述智能控制系统当有节点接入所述智能控制系统时，由该新接入的节点所对应的控制节点对其进行验证、审计后才能接入，并基于新接入的节点的属性来智能调整全系统控制关系。