CN114629940A - 利于系统扩展性的工业物联网系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利于系统扩展性的工业物联网系统及控制方法，所示系统包括用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置；所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；所述对象平台包括生产线，所述生产线配置有多个传感器；传感网络平台的各子平台中，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台。所示方法基于所述系统实现。该技术方案通过合理的结构体系布局以及控制方法优化，可方便物联网系统进行功能扩展以及系统调整。

Description

利于系统扩展性的工业物联网系统及控制方法
技术领域
本发明涉及智能制造技术，具体涉及一种利于系统扩展性的工业物联网系统及控制方法。
背景技术
在产品智能制造领域中，智能产品生产线上涉及多个智能制造设备，多个智能制造设备按照上下游关系依次设置，将需要制造的零部件、组件或产品依次完成装配，形成产品。现有技术中，上下游的智能制造单位存在特定的时序顺序，具体制造、检测动作的触发通过当前工位或上游工位上传感器的检测值作为控制依据。随着现有工业物联网规模的不断扩大，在整个工业物联网体系中，包括如下形式的工业物联网体系：传感网络平台作为对象平台与管理平台之间信息传递的媒介，用户平台作为工业物联网系统与使用者人机交互的媒介，在用户平台与管理平台两者之间设置作为两者服务通信通道的服务平台。
在实际应用中，一般需要根据生产计划需要、产品质量控制需要、工艺改进需要、检测手段检测改进需要、安全管理改进需要等对工业物联网系统进行匹配性调整，其中，现有调整方式主要发生在对象平台上。提供一种能够更好适用于工业物联网扩展的工业物联网结构体系，对物联网技术的发展具有促进意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利于系统扩展性的工业物联网系统及控制方法，该技术方案通过合理的结构体系布局以及控制方法优化，可方便物联网系统进行功能扩展以及系统调整。
本发明通过下述技术方案实现：利于系统扩展性的工业物联网系统，包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置，所述管理平台采用集中式布置；
所述独立式布置是指平台具有多个独立的数据库、处理器和/或信息通道，根据对数据的分类，对不同类型的数据采用不同的数据库进行存储、采用不同的处理器进行数据处理和/或采用不同的信息通道进行数据传输；
所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；
所述集中式布置是指平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；
所述对象平台被配置为包括用于制造零件和/或形成装配体的生产线，所述生产线配置有多个服务于制造和/或装配的传感器；
传感网络平台的各子平台中，任意子平台均连接传感器中的部分传感器，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；
所述服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台，不同传感网络平台子平台与不同的服务平台子平台建立数据连接。
进一步的，设置为：所述传感网络平台被配置为：连接在各传感网络平台子平台上的传感器数量大于或等于1；
所述传感网络平台被配置为包括用于存储接收到的来自传感器监测数据的数据库；
传感网络平台子平台中，当连接在该传感网络平台子平台上的传感器数量大于1时，将来自不同传感器的监测数据存储在数据库的不同地址中。
更进一步的，设置为：传感网络平台子平台被配置为包括数据上传模块和处理器，所述处理器根据自身的设定或管理平台发送给处理器的问询查询指令，将数据库中的监测数据发送至管理平台；
当处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，处理器根据自身设定或管理平台发送給处理器的问询查询指令，将数据库中的监测数据或处理结果上传至管理平台；
所述处理结果为：以数据库中存储的设定时间段内的监测数据为计算依据，根据监测数据在该时间段内的变化趋势作为计算函数，并根据数据缺失的具体时刻，获得该时刻下的监测数据计算结果，将该监测数据计算结果作为所述处理结果。
更进一步的，设置为：作为计算依据的监测数据为传感网络平台中存储的出现监测数据缺失的传感器的全部数据；
传感网络平台存储监测数据的方式为：针对任意传感器，根据为来自传感器的监测数据设定的数据库存储空间大小，当数据库存储空间存在闲置可用空间时，新的监测数据继续扩大数据库的数据储存量；当存储空间达到最大存储量后，保持数据库中的数据存储量，同时实时写入的监测数据覆盖数据库中存储时间最早的监测数据；
当处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，与该传感器连接的传感网络平台子平台向管理平台上传包括故障传感器标识的提示数据指令，所述故障传感器为出现监测数据缺失的传感器。
进一步的，设置为：任意传感网络平台子平台与与之建立数据连接的服务平台子平台被配置为：所述管理平台接收来自传感网络平台子平台的监测数据并将监测数据分发至服务平台子平台，服务平台子平台对所接收到的监测数据进行存储以及数据处理，并将监测数据和/或数据处理结果传输至用户平台。
进一步的，设置为：任意传感网络平台子平台均被配置为：包括驱动程序下载模块，用于从与之建立数据连接的服务平台子平台上下载驱动程序；
传感网络平台子平台接收到新的驱动程序后替换原有驱动程序。
进一步的，设置为：所述管理平台被配置为存储有驱动生产线设备工作的控制程序；
所述服务平台被配置为具有存储控制参数的数据库；
所述管理平台通过与服务平台之间的通信通道调用数据库中的控制参数并配置于控制程序中以控制生产线设备工作；
所述用户平台与服务平台的数据交互方式被配置为：通过用户平台与服务平台之间的数据传递，对服务平台中的控制参数修改和删除。
更进一步的，设置为：所述控制参数以数组的形式存储于服务平台的数据库中；
各数组均包括控制程序所需要的全部控制参数，管理平台单次由服务平台调用一组数组用于配置控制程序；
存储控制参数的数据库位于独立的服务平台子平台上；
所述的独立的服务平台子平台上是指：服务平台的子平台中，用于与传感网络平台子平台建立数据连接的子平台与存储控制参数的子平台为不同的子平台。
本方案还公开了一种利于系统扩展性的工业物联网系统控制方法，本控制方法运用于如下工业物联网系统，所述工业物联网系统包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置，所述管理平台采用集中式布置；
所述独立式布置是指平台具有多个独立的数据库、处理器和/或信息通道，根据对数据的分类，对不同类型的数据采用不同的数据库进行存储、采用不同的处理器进行数据处理和/或采用不同的信息通道进行数据传输；
所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；
所述集中式布置是指平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；
所述对象平台被配置为包括用于制造零件和/或形成装配体的生产线，所述生产线配置有多个服务于制造和/或装配的传感器；
传感网络平台的各子平台中，任意子平台均连接传感器中的部分传感器，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；
所述服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台，不同传感网络平台子平台与不同的服务平台子平台建立数据连接；
其中，
所述用户平台通过与服务平台交互，接收来自服务平台的数据以及对服务平台中的数据进行修改；
所述管理平台通过传感网络平台，将对象平台的运行数据按照设定传输并存储至服务平台中；
管理平台接收服务平台的数据并控制对象平台工作；
管理平台根据服务平台子平台与传感网络平台子平台建立的连接关系，对于任意传感网络平台子平台，均将该传感网络平台子平台的监测数据传递并存储至与该传感网络平台子平台连接的服务平台子平台中。本方案提出的控制方法基于以上提出的工业物联网系统实现，具体方法中，强调工业物联网系统各层级在工作过程中的协调关系，核心构思为根据传感器的通信协议选型，利用以上提出的数据交互和存储规则，将具有相同性或相似性关系的监测数据尽可能集中存储，在对这些数据再利用时，可提升数据的价值度；同时数据具体交互和存储规则方便对工业物联网系统进行系统扩展。
进一步的，设置为：任意服务平台子平台中均为：存储有对应传感器的地址信息，所述对应传感器为连接在对应传感网络平台子平台上的传感器，所述对应传感网络平台子平台为与该服务平台子平台数据连接的传感网络平台子平台；
所述用户平台通过与服务平台交互，接收来自服务平台的地址信息；
在任意服务平台子平台中，针对来自任意传感器的监测数据，均将监测数据与该传感器的地址信息进行关联。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
方案的设计目的在于：根据工业物联网系统中传感器数据异构性普遍且传感器数量多的特点，提供一种在满足可简化工业物联网系统复杂程度的前提下，可方便物联网系统进行功能扩展以及系统调整的技术方案。
更为详细的，所述传感网络平台子平台均可被配置为：包括第一处理器和第一数据库，所述第一处理器用于对来自传感器接入的监测数据进行解析，所述第一数据库用于对来自传感器接入的监测数据进行存储或对解析后获得的数据进行存储；所述服务平台子平台均被配置为：包括第三处理器和第三数据库，所述第三处理器用于建立该服务平台子平台与管理平台、用户平台之间的通信，用于执行该服务平台子平台上的其他计算任务，所述第三数据库用于存储来自与之建立数据连接的传感网络平台子平台所发送的数据。同时设置为：所述服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，这样，在数据连接上，可建立单个传感网络平台子平台均具有独立的服务平台子平台的物理连接。在一些实施例中，当被运用为：经过同一第一处理器进行协议转换的监测数据经过管理平台被分配并存储至特定的服务平台子平台后，故根据通信协议不同选择不同的第三数据库进行数据存储，后期无论是通过各服务平台子平台对自身上监测数据进行数据处理，还是用户平台由服务平台子平台获取到这些监测数据后再进行数据处理，均通过服务平台与传感网络平台的关系，将具有以上相同性或相似性关联的传感器监测数据采用第三数据库进行区别化存储，通过各服务平台子平台上第三处理器或被采用的用户平台进行数据读取后再进行集中处理时，以上相同性以及相似性利于采用相同的数据规则或构架获取到精度更高、对应性更强的处理结果。在一些实施例中，所述集中处理可被配置为：对这些传感器的各监测数据进行数据补偿处理后再进行数据变化趋势分析。
同时，本方案中设置为：与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议，还可实现：在工业物联网系统搭建或优化过程中，由于已经根据每个传感器的数据传递需要配置了多种不同类型的传感网络平台子平台，该方式不仅解决了如单个网关负责多种通信协议转换给网关配置带来的诸如数据处理能力、数据传递能力、数据异构性适应能力要求高的问题，在增配传感器检测点或监测数据数据量的过程中，根据新增传感器的通信协议增设传感网络平台子平台、利用已有传感网络平台子平台的数据处理以及数据传递冗余能力，将增设的传感器接入到现有传感网络平台上均可，此种使用方式上，无论是管理平台与传感网络平台交互调试还是传感网络平台与对象平台交互调试，相较于采用集中式的传感网络平台，均具有方便系统整合，利于对物联网系统进行功能扩展以及系统调整的特点。
同时，本方案中将管理平台设置为采用集中式布置，旨在实现：针对工业物联网生产过程中已经形成的相对成熟的工艺，将执行该工艺的控制程序的逻辑框架、数据传递过程中的加密机制、对计算性能要求高的计算核心区域中的一个或多个集中在管理平台上，有利于工业物联网系统的可靠性以及稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本方案所述的利于系统扩展性的工业物联网系统一个具体实施例的结构框架图；
图2为本方案所述的利于系统扩展性的工业物联网系统控制方法一个具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明第一个实施例旨在提供一种利于系统扩展性的工业物联网系统，包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置，所述管理平台采用集中式布置；
所述独立式布置是指平台具有多个独立的数据库、处理器和/或信息通道，根据对数据的分类，对不同类型的数据采用不同的数据库进行存储、采用不同的处理器进行数据处理和/或采用不同的信息通道进行数据传输；
所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；
所述集中式布置是指平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；
所述对象平台被配置为包括用于制造零件和/或形成装配体的生产线，所述生产线配置有多个服务于制造和/或装配的传感器；
传感网络平台的各子平台中，任意子平台均连接传感器中的部分传感器，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；
所述服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台，不同传感网络平台子平台与不同的服务平台子平台建立数据连接。
在一些实施例中，作为本领域技术人员，所述传感器运用为以下作用中的任意一种或几种：监测生产线设备的工作参数，如传输装置的运行速度、气路油路等压力介质的压力值、电驱动设备的工作电流等；监测生产线设备的环境参数，如工作环境的温度、湿度、机械手动作空间中的障碍物等；监测生产线上物料的姿态，如物料是否处于可被抓取或正确拾起的姿态；监测生产线上物料的位置，如物料是否处于可被抓取或正确拾起的位置、物料是否处于正确的传递位置等；监测生产线上物料的数量，如生产线上工序与工序之间影响工序之间工艺衔接的物料数量、作为原料的物料在料斗中的剩余量等；监测生产线对物料的约束形态等。
同时，通信协议相同的传感器被解释为：传感器所输出的、需要通过传感网络平台向管理平台发送的、发送至传感网络平台的监测数据为同一类型的数据，所述类型被解释为通信协议相同，通信协议不同的传感器发送至传感网络平台的监测数据为不同类型的数据。针对同一类型的多个传感器监测数据，可采用单个传感网络平台子平台完成对象平台与管理平台的数据交互，也可根据同属于同一通信协议下传感器的数量，根据传感网络平台子平台的数据接入能力、数据交互能力和数据处理能力，采用数量大于一个的传感网络平台子平台完成同一通信协议下传感器与管理平台的数据交互，即：针对多个属于同类型的传感器，采用单个传感网络平台的各子平台或一个以上的传感网络平台的各子平台完成这些传感器与管理平台之间的通讯。
本方案针对现有工业物联网体系结构设计中，在执行产品制造时，根据具体被制造对象的结构特点，一般在完成工艺设计后，完成生产工艺的生产线中用于执行产品制造、检测的执行机构被固定化。为使得生产有序完成，根据工业物联网的规模，需要设置与控制参数数量匹配的传感器，不同于直接服务于制造、检测等的执行机构，这些传感器的使用周期更短、采购来源更为广泛，故在工业物联网完整体系中，具有传感器数量较多、通信协议为多种的特点。现有技术中，在解决监测数据来源异构性问题上，常见的方式包括采用OSGI架构的网关，通过xml格式的数据的方法来解决监测数据格式差异的问题；采用动态网关，具体为网关根据具体被接入的传感器的协议类型，动态查找、重新加载与协议类型相适配的驱动，使得网关能够满足当下传感器接入的需要。
本方案的设计目的在于：根据工业物联网系统中传感器数据异构性普遍且传感器数量多的特点，提供一种在满足可简化工业物联网系统复杂程度的前提下，可方便物联网系统进行功能扩展以及系统调整的技术方案。
更为详细的，所述传感网络平台子平台均可被配置为：包括第一处理器和第一数据库，所述第一处理器用于对来自传感器接入的监测数据进行解析，所述第一数据库用于对来自传感器接入的监测数据进行存储或对解析后获得的数据进行存储；所述服务平台子平台均被配置为：包括第三处理器和第三数据库，所述第三处理器用于建立该服务平台子平台与管理平台、用户平台之间的通信，用于执行该服务平台子平台上的其他计算任务，所述第三数据库用于存储来自与之建立数据连接的传感网络平台子平台所发送的数据。同时设置为：所述服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，这样，在数据连接上，可建立单个传感网络平台子平台均具有独立的服务平台子平台的物理连接。在一些实施例中，当被运用为：经过同一第一处理器进行协议转换的监测数据经过管理平台被分配并存储至特定的服务平台子平台后，由于这些数据对应的传感器均采用以下常见协议中的同一种进行数据传输：EtherCAT、ModBus、蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、6LoWPAN等，通信协议相同决定了传感器本身设计以及监测数据数据特点、传输特点均具有一定的相同性或相似性，如采用蓝牙进行数据传递具有数据无线传递、数据传输速率高的特点，该特点决定了其可被很好的运用于如图像识别技术；采用Zigbee进行数据传递具有抗干扰、数据安全的特点，该特点决定了其可被很好的运用于生产线中关键参数监测数据的传递；采用蜂窝进行数据传递具有覆盖性强的特点，该特点决定其可被很好的运用于对延时要求不高的监测数据传递；采用EtherCAT进行数据传递具有的速率高的特点，该特点决定了其可被很好的运用于多数据点接入、对响应速度要求高的监测数据传递。故根据通信协议不同选择不同的第三数据库进行数据存储，后期无论是通过各服务平台子平台对自身上监测数据进行数据处理，还是用户平台由服务平台子平台获取到这些监测数据后再进行数据处理，均通过服务平台与传感网络平台的关系，将具有以上相同性或相似性关联的传感器监测数据采用第三数据库进行区别化存储，通过各服务平台子平台上第三处理器或被采用的用户平台进行数据读取后再进行集中处理时，以上相同性以及相似性利于采用相同的数据规则或构架获取到精度更高、对应性更强的处理结果。在一些实施例中，所述集中处理可被配置为：对这些传感器的各监测数据进行数据补偿处理后再进行数据变化趋势分析。在一些实施例中，所述服务平台子平台的数量大于传感网络平台子平台的数量，可被配置为当单个传感网络平台均配置有独立的服务平台子平台后，未配置传感网络平台子平台的服务平台子平台可被用于存储其他与生产线工作相关的控制数据，具体可为以下提出的与控制程序相关联的控制参数。
同时，本方案中设置为：与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议，还可实现：在工业物联网系统搭建或优化过程中，由于已经根据每个传感器的数据传递需要配置了多种不同类型的传感网络平台子平台，该方式不仅解决了如单个网关负责多种通信协议转换给网关配置带来的诸如数据处理能力、数据传递能力、数据异构性适应能力要求高的问题，在增配传感器检测点或监测数据数据量的过程中，根据新增传感器的通信协议增设传感网络平台子平台、利用已有传感网络平台子平台的数据处理以及数据传递冗余能力，将增设的传感器接入到现有传感网络平台上均可，此种使用方式上，无论是管理平台与传感网络平台交互调试还是传感网络平台与对象平台交互调试，相较于采用集中式的传感网络平台，均具有方便系统整合，利于对物联网系统进行功能扩展以及系统调整的特点。在一些实施例中，优选采用：根据当下的传感器的配置或工艺控制点、监测点的配置，设置为各传感网络平台子平台均具有数据处理以及数据传递冗余能力，以更好解决以上强调的利于对物联网系统进行功能扩展以及系统调整的问题。
同时，本方案中将管理平台设置为采用集中式布置，旨在实现：针对工业物联网生产过程中已经形成的相对成熟的工艺，将执行该工艺的控制程序的逻辑框架、数据传递过程中的加密机制、对计算性能要求高的计算核心区域中的一个或多个集中在管理平台上，有利于工业物联网系统的可靠性以及稳定性。在具体的实施例中，将管理平台配置为包括第二处理器以及第二数据库即可，同时，根据工业物联网的规模，以上第二处理器以及第二数据库可被配置为各自为一个或多个，所述一个或多个被理解为：一个处理器、一个数据库、多个处理器、多个数据库、多个处理器模块、多个数据库模块。所述处理器模块可被理解为处理器集群、数据库模块可被理解为数据库集群。在物理体系上，所述管理平台可采用包括相应处理器、处理模块、数据库、数据库模块的第二服务器。
在本实施例中，作为本领域技术人员，可毫无疑义得出：现有物理结构中，可采用服务器作为数据库以及处理器的载体，如：第一处理器以及第一数据库存在于第一服务器中，第三处理器以及第三数据库存在于第三服务器中。关于以上对服务平台子平台以及传感网络平台子平台的定义，可以理解为所述子平台即为分平台，服务平台以及传感网络平台两者中，各者均为由多个具有独立功能的子平台或分平台形成的平台群，单个子平台或分平台均具有独立的功能。根据具体的层级划分，如图1所示，传感网络平台1以及传感网络平台2均能够完成协议转换、数据传递、数据存储等，在具体的物体体系结构中，传感网络平台1采用如图1所示的包括被定义为第一处理器以及第一数据库的第一服务器1，传感网络平台2采用如图1所示的包括被定义为第一处理器以及第一数据库的第一服务器2；服务平台1以及服务平台2在物理体系结构上，采用第三服务器1作为服务平台1，采用第三服务器2作为服务平台2，第三服务器1以及第三服务器2上各自均具有被定义为第三数据库的数据库、被定义为第三处理器的处理器。
在一些实施例中，设置为：所述传感网络平台被配置为：连接在各传感网络平台子平台上的传感器数量大于或等于1；
所述传感网络平台被配置为包括用于存储接收到的来自传感器监测数据的数据库；
传感网络平台子平台中，当连接在该传感网络平台子平台上的传感器数量大于1时，将来自不同传感器的监测数据存储在数据库的不同地址中。本实施例中，对以上提出的相同性或相似性进行进一步考虑，对所述相同性或相似性进行了更精细的划分：采用将来自相同传感器的多个监测数据存储在同一地址下的第三数据库中的方式，使得同一地址下的监测数据均来源于同一传感器，在数据调用和被调用后的数据处理上，可实现更高精度的修正以及修正后再处理。在一些实施例中，当连接在各传感网络平台子平台上的传感器数量等于1时，根据现有数据在第三数据库中的存储规则，一般不存在同一传感器来源的监测数据分地址存储的问题，同时，根据现有监测数据传递特点以及工业物联网系统中传感器数量多、采用同一通信协议的传感器数量多的特点，设置为连接在各传感网络平台子平台上的传感器数量大于1，这样，不仅可减少传感网络平台子平台的数量、简化传感网络平台与管理平台数据交互链路的复杂程度，同时现有常见的网关均能够适应当下工业物联网发展过程中对数据的传递需求。
在一些实施例中，设置为：传感网络平台子平台被配置为包括数据上传模块和处理器，所述处理器根据自身的设定或管理平台发送给处理器的问询查询指令，将数据库中的监测数据发送至管理平台；
当处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，处理器根据自身设定或管理平台发送給处理器的问询查询指令，将数据库中的监测数据或处理结果上传至管理平台；
所述处理结果为：以数据库中存储的设定时间段内的监测数据为计算依据，根据监测数据在该时间段内的变化趋势作为计算函数，并根据数据缺失的具体时刻，获得该时刻下的监测数据计算结果，将该监测数据计算结果作为所述处理结果。本方案提供了一种具体的传感网络平台与管理平台的数据交互方式，具体为以上提出的第一处理器根据自身设定向管理平台发送数据、或第一处理器根据收到的来自第二处理器发出的问询查询指令，向管理平台上传数据。采用第一处理器根据自身设定上传数据时，第一处理器可被设置为根据设定，将解析后、为规定通信协议类型且包括具体传感器地址信息、监测数据信息的数据，根据数据打包规则、时序规则等，实时或在规定延时设定下进行上传；实时问询查询指令可被配置为：在任何被需要情况下，通过管理平台主动向传感网络平台发出的问询查询指令，控制将第一数据库中的监测数据发送至管理平台。当第二处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，如通过TCP协议实现传感网络平台与管理平台之间的数据交互，所述问询查询指令可以是三次握手过程中的握手指令，采用其他协议进行数据传递时，本领域技术人员可根据可用的任何指令方式作为所述问询查询指令。设置第一数据库实现对应的问询查询功能，特别是在运用于控制程序执行时，可使得所需的监测数据具有稳定的来源，同时由于采用到了利用第一数据库按照监测数据来源进行了区别化存储，故本方案还具有便于及时调用到所需监测数据的特点。更进一步的，本方案中设置为出现监测数据缺失时具体数据对象可以是监测数据本身或处理结果，在具体实施时，可根据具体实施例对具体监测数据的敏感性以及具体监测位置监测数据的变化规律，采用被反馈的数据为监测数据或处理结果的方式。如间断性重复传递的原料或零件上一传递流程影响下一传递流程，在对所述原料或零件进行位置或姿态识别且所述识别结果作为监测数据中的一种时，优选采用处理结果作为被反馈数据；当上一传递流程与下一传递流程无关联且硬件设置上即为相应位置或姿态进行了规定性设计时，采用最近的监测数据作为所述被反馈数据即可。关于所述处理结果，如上所述，可以理解为只需针对在时序上有关联的一组数组，该数据包括多个来源于同一传感器的监测数据，故以上计算函数可以是关联时间的数据拟合结果，当将所需监测数据对应的时间代入所述计算函数后即可得到所述的处理结果。
在一些实施例中，设置为：作为计算依据的监测数据为传感网络平台中存储的出现监测数据缺失的传感器的全部数据；
传感网络平台存储监测数据的方式为：针对任意传感器，根据为来自传感器的监测数据设定的数据库存储空间大小，当数据库存储空间存在闲置可用空间时，新的监测数据继续扩大数据库的数据储存量；当存储空间达到最大存储量后，保持数据库中的数据存储量，同时实时写入的监测数据覆盖数据库中存储时间最早的监测数据；
当处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，与该传感器连接的传感网络平台子平台向管理平台上传包括故障传感器标识的提示数据指令，所述故障传感器为出现监测数据缺失的传感器。本方案中，所述全部数据可被理解为：由于任何数据库均具有特定的最大容量，根据需要在设定或选用出第一数据库的最大容量后，如采用数据拟合的方式获得计算函数，采用全部数据可提升计算函数的获取精度以利于计算结果的精度。同时，本方案提供了一种具体的第一数据库存储数据的方式，具体为：针对任意第一数据库，当第一数据库中的数据大小未达到最大值时，尽可能多的存储监测数据以增大监测数据的本地存储量便于后期调用以及完成以上计算函数获取；当达到最大存储量后，保持第一数据库中可存储的数据数量，且新的监测数据存入方式为覆盖数据库中存储时间最早的监测数据，这样，通过将第一数据库中的数据设定为在可用数据存储空间最大能力的情况下，保证第一数据库中存储的全部数据仅为当下的近期数据，提升本地数据的可参考性以及调用价值。更进一步的，针对以上提出的监测数据缺失判定，当通过TCP协议实现传感网络平台与管理平台之间的数据交互时，所述处理器可为以上提出的位于管理平台上的第二处理器，也可以为以上提出的位于传感网络平台上的第一处理器，具体判定方式可根据针对传感器设定的采集规则、传感器信号采集触发规则等进行判定。考虑到传感器因为工作环境因素、传感器本身故障导致的传感器信号采集一般不可自行恢复的情况，而因为网络传输问题，第二处理器相较于第一处理器出现监测数据缺失判定结果的可能性更大，故在本方案中，优选采用所提出第一处理器进行监测数据缺失判定。所述提示数据指令中故障传感器标识可以通过第一数据库中各存储地址与传感器的关联关系获得，根据针对传感器设定的采集规则、传感器信号采集触发规则结合各传感器的IP地址获得，采用本方案，可及时获取到各传感器的故障状态以便于完成对对象平台的及时维护。
在一些实施例中，设置为：任意传感网络平台子平台与与之建立数据连接的服务平台子平台被配置为：所述管理平台接收来自传感网络平台子平台的监测数据并将监测数据分发至服务平台子平台，服务平台子平台对所接收到的监测数据进行存储以及数据处理，并将监测数据和/或数据处理结果传输至用户平台。本方案提供了一种具体的传感网络平台与服务平台的数据交互方式，采用本方式，可被配置为：通过服务平台上的第三数据库存储B时间周期内的监测数据，B时间周期内的监测数据用于为人机交互、工业物联网系统自学习优化提供数据依据、为发生的监测数据丢失提供控制程序控制参数调用或生成依据，所述的对所接收到的监测数据进行存储以及数据处理，并将监测数据和/或数据处理结果传输至用户平台即用于完成工业物联网系统向用户的人机交互。进一步的，根据工业物联网系统各层级需要在系统中发挥的作用，可被配置为：通过网络传感平台上的第一数据库存储A时间周期内的监测数据，所述A时间周期短于B时间周期，且A时间周期包含在B时间周期内，故第一数据库与第三数据库的关系仅需要配置为第一数据库的存储空间小于第三数据库的存储空间。第一数据库中的监测数据用于控制程序参数调用以及生成，第三数据库中的监测数据用于系统自学习和人机交互。
进一步的，设置为：任意传感网络平台子平台均被配置为：包括驱动程序下载模块，用于从与之建立数据连接的服务平台子平台上下载驱动程序；
传感网络平台子平台接收到新的驱动程序后替换原有驱动程序。如上所述，针对工业物联网系统硬件体系以及软件体系，一般在完成工艺设计后，完成生产工艺的生产线中用于执行产品制造、检测的执行机构被固定化，而近年来传感器技术正在快速发展，为使得新的传感器技术或被优化的传感器技术能够被方便的运用于本工业物联网系统中、使得各传感网络平台子平台能够被运用于工业物联网系统的不同位置：根据具体位置的通信协议转换需要，在各位置均能够适配当前通信协议的传感器，设置为传感网络平台子平台包括驱动程序下载模块，这样，当任意传感网络平台子平台接入工业物联网的层级关系后，即可在驱动程序下载模块的作用下，由服务平台子平台上获取到适宜的驱动程序以适应当下设定的工作要求。同时在本方案中，将服务平台子平台作为驱动程序的上传载体，当需要对任意传感网络平台子平台进行驱动程序配置时，方便解决工业物联网系统数据交互的安全性问题：通过管理平台作为服务平台与传感网络平台之间数据交互媒介的作用，验证和控制是否完成驱动程序加载，以避免出现仅在传感网络平台子平台进行本地驱动程序加载验证存在的安全可控性差的问题；服务平台子平台作为所述驱动程序在本系统中的上传媒介，通过配置服务平台子平台中是否具有新的可被加载的驱动程序，以避免出现仅在传感网络平台子平台进行本地驱动程序加载验证存在的安全可控性差的问题。
进一步的，设置为：所述管理平台被配置为存储有驱动生产线设备工作的控制程序；
所述服务平台被配置为具有存储控制参数的数据库；
所述管理平台通过与服务平台之间的通信通道调用数据库中的控制参数并配置于控制程序中以控制生产线设备工作；
所述用户平台与服务平台的数据交互方式被配置为：通过用户平台与服务平台之间的数据传递，对服务平台中的控制参数修改和删除。本方案提供了一种将控制程序、控制参数集中设置，通过将控制参数调用于控制程序，实现管理平台控制生产线设备工作的目的。具体方案中，将控制程序集中设置于管理平台中，不仅可简化对工业物联网系统的部署、整体上完成控制程序的配置、修改、替换等，相较于分散式控制程序部署，集中部署方式可相对可靠的进行控制程序数据保护，以利于工业物联网系统的可靠性以及安全性。同时配置为具有存储控制参数的数据库位于服务平台上具有如下特点：承担工业物联网系统控制计算的第二处理器与第三数据库可异地设置，在需要的情况下，第二处理器通过远程数据交互由第三数据库获得所需的控制参数即可，这样，管理平台可被理解为提供算力的运行商，服务平台归属于用户并设置在用户本地，便于整合社会资源，利于工业物联网系统精细化、庞大化设计和运用。进一步的，设置的用户平台与服务平台的数据交互方式即为一种具体的人机交互方式，通过对控制参数进行修改和删除，解决工业物联网系统控制策略人为更新问题。
在一些实施例中，设置为：所述控制参数以数组的形式存储于服务平台的数据库中；
各数组均包括控制程序所需要的全部控制参数，管理平台单次由服务平台调用一组数组用于配置控制程序；
存储控制参数的数据库位于独立的服务平台子平台上；
所述的独立的服务平台子平台上是指：服务平台的子平台中，用于与传感网络平台子平台建立数据连接的子平台与存储控制参数的子平台为不同的子平台。本方案提供了一种具体的控制参数调用方案，用于针对控制程序中一般需要多个控制参数、解决控制参数调用错误给工业物联网系统可能带来的危害。具体的，将控制参数与数组的形式存储于服务平台上，且管理平台单次由服务平台调用一组数组用于配置控制程序，这样，当需要采用不同的控制参数配置控制程序时，采用以数组存储、单次调用一组数组的方式，可保证单次被调用的控制参数之间具有最佳或正确的关系。更进一步的，如上所述，在传感网络平台与服务平台的关系中，存在传感网络平台子平台与服务平台子平台特定的关系，本方案中，设置为存储控制参数的数据库位于独立的服务平台子平台上，这样，便于实现：不仅可简化服务平台子平台数据结构设计，同时可对存储控制参数以及监测数据的服务平台子平台进行区别化使用、管理以及维护。
如图2所示，本方案还公开了一种利于系统扩展性的工业物联网系统控制方法，本控制方法运用于如下工业物联网系统，所述工业物联网系统包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置，所述管理平台采用集中式布置；
所述独立式布置是指平台具有多个独立的数据库、处理器和/或信息通道，根据对数据的分类，对不同类型的数据采用不同的数据库进行存储、采用不同的处理器进行数据处理和/或采用不同的信息通道进行数据传输；
所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；
所述集中式布置是指平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；
所述对象平台被配置为包括用于制造零件和/或形成装配体的生产线，所述生产线配置有多个服务于制造和/或装配的传感器；
传感网络平台的各子平台中，任意子平台均连接传感器中的部分传感器，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；
所述服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台，不同传感网络平台子平台与不同的服务平台子平台建立数据连接；
其中，
所述用户平台通过与服务平台交互，接收来自服务平台的数据以及对服务平台中的数据进行修改；
所述管理平台通过传感网络平台，将对象平台的运行数据按照设定传输并存储至服务平台中；
管理平台接收服务平台的数据并控制对象平台工作；
管理平台根据服务平台子平台与传感网络平台子平台建立的连接关系，对于任意传感网络平台子平台，均将该传感网络平台子平台的监测数据传递并存储至与该传感网络平台子平台连接的服务平台子平台中。本方案提出的控制方法基于以上提出的工业物联网系统实现，具体方法中，强调工业物联网系统各层级在工作过程中的协调关系，核心构思为根据传感器的通信协议选型，利用以上提出的数据交互和存储规则，将具有相同性或相似性关系的监测数据尽可能集中存储，在对这些数据再利用时，可提升数据的价值度；同时数据具体交互和存储规则方便对工业物联网系统进行系统扩展。
进一步的，设置为：任意服务平台子平台中均为：存储有对应传感器的地址信息，所述对应传感器为连接在对应传感网络平台子平台上的传感器，所述对应传感网络平台子平台为与该服务平台子平台数据连接的传感网络平台子平台；
所述用户平台通过与服务平台交互，接收来自服务平台的地址信息；
在任意服务平台子平台中，针对来自任意传感器的监测数据，均将监测数据与该传感器的地址信息进行关联。本方案的设计目的之一为用于强调在服务平台子平台中，将监测数据与具体传感器建立关系，以在通过服务平台子平台、用户平台对这些监测数据进行利用时，能够直接获取到任意监测数据的具体来源，具体地址信息可以为传感器所输出数据中的分片标识数据。具体用途可用于：传感器调试、传感器故障判断以及升级等。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.利于系统扩展性的工业物联网系统，包括：依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；其特征在于，
所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置，所述管理平台采用集中式布置；
所述独立式布置是指平台具有多个独立的数据库、处理器和/或信息通道，根据对数据的分类，对不同类型的数据采用不同的数据库进行存储、采用不同的处理器进行数据处理和/或采用不同的信息通道进行数据传输；
所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；
所述集中式布置是指平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；
所述对象平台被配置为包括用于制造零件和/或形成装配体的生产线，所述生产线配置有多个服务于制造和/或装配的传感器；
传感网络平台的各子平台中，任意子平台均连接传感器中的部分传感器，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；
服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台，不同传感网络平台子平台与不同的服务平台子平台建立数据连接。
2.根据权利要求1所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，所述传感网络平台被配置为：连接在各传感网络平台子平台上的传感器数量大于或等于1；
所述传感网络平台被配置为包括用于存储接收到的来自传感器监测数据的数据库；
传感网络平台子平台中，当连接在该传感网络平台子平台上的传感器数量大于1时，将来自不同传感器的监测数据存储在数据库的不同地址中。
3.根据权利要求2所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，传感网络平台子平台被配置为包括数据上传模块和处理器，所述处理器根据自身的设定或管理平台发送给处理器的问询查询指令，将数据库中的监测数据发送至管理平台；
当处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，处理器根据自身设定或管理平台发送給处理器的问询查询指令，将数据库中的监测数据或处理结果上传至管理平台；
所述处理结果为：以数据库中存储的设定时间段内的监测数据为计算依据，根据监测数据在该时间段内的变化趋势作为计算函数，并根据数据缺失的具体时刻，获得该时刻下的监测数据计算结果，将该监测数据计算结果作为所述处理结果。
4.根据权利要求3所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，作为计算依据的监测数据为传感网络平台中存储的出现监测数据缺失的传感器的全部数据；
传感网络平台存储监测数据的方式为：针对任意传感器，根据为来自传感器的监测数据设定的数据库存储空间大小，当数据库存储空间存在闲置可用空间时，新的监测数据继续扩大数据库的数据储存量；当存储空间达到最大存储量后，保持数据库中的数据存储量，同时实时写入的监测数据覆盖数据库中存储时间最早的监测数据；
当处理器判定为某一传感器的监测数据出现缺失时，与该传感器连接的传感网络平台子平台向管理平台上传包括故障传感器标识的提示数据指令，所述故障传感器为出现监测数据缺失的传感器。
5.根据权利要求1所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，任意传感网络平台子平台与与之建立数据连接的服务平台子平台被配置为：所述管理平台接收来自传感网络平台子平台的监测数据并将监测数据分发至服务平台子平台，服务平台子平台对所接收到的监测数据进行存储以及数据处理，并将监测数据和/或数据处理结果传输至用户平台。
6.根据权利要求1所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，任意传感网络平台子平台均被配置为：包括驱动程序下载模块，用于从与之建立数据连接的服务平台子平台上下载驱动程序；
传感网络平台子平台接收到新的驱动程序后替换原有驱动程序。
7.根据权利要求1所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，所述管理平台被配置为存储有驱动生产线设备工作的控制程序；
所述服务平台被配置为具有存储控制参数的数据库；
所述管理平台通过与服务平台之间的通信通道调用数据库中的控制参数并配置于控制程序中以控制生产线设备工作；
所述用户平台与服务平台的数据交互方式被配置为：通过用户平台与服务平台之间的数据传递，对服务平台中的控制参数修改和删除。
8.根据权利要求7所述的利于系统扩展性的工业物联网系统，其特征在于，所述控制参数以数组的形式存储于服务平台的数据库中；
各数组均包括控制程序所需要的全部控制参数，管理平台单次由服务平台调用一组数组用于配置控制程序；
存储控制参数的数据库位于独立的服务平台子平台上；
所述的独立的服务平台子平台上是指：服务平台的子平台中，用于与传感网络平台子平台建立数据连接的子平台与存储控制参数的子平台为不同的子平台。
9.利于系统扩展性的工业物联网系统控制方法，其特征在于，本控制方法运用于如下工业物联网系统，所述工业物联网系统包括依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
所述服务平台以及传感网络平台采用独立式布置，所述管理平台采用集中式布置；
所述独立式布置是指平台具有多个独立的数据库、处理器和/或信息通道，根据对数据的分类，对不同类型的数据采用不同的数据库进行存储、采用不同的处理器进行数据处理和/或采用不同的信息通道进行数据传输；
所述服务平台以及传感网络平台均包括多个子平台，各子平台上均设置有数据库、处理器和/或信息通道；
所述集中式布置是指平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；
所述对象平台被配置为包括用于制造零件和/或形成装配体的生产线，所述生产线配置有多个服务于制造和/或装配的传感器；
传感网络平台的各子平台中，任意子平台均连接传感器中的部分传感器，与同一传感网络平台子平台连接的传感器采用相同的通信协议；
服务平台子平台的数量大于或等于传感网络平台子平台的数量，任意传感网络平台子平台均通过管理平台连接有唯一的服务平台子平台，不同传感网络平台子平台与不同的服务平台子平台建立数据连接；
其中，
所述用户平台通过与服务平台交互，接收来自服务平台的数据以及对服务平台中的数据进行修改；
所述管理平台通过传感网络平台，将对象平台的运行数据按照设定传输并存储至服务平台中；
管理平台接收服务平台的数据并控制对象平台工作；
管理平台根据服务平台子平台与传感网络平台子平台建立的连接关系，对于任意传感网络平台子平台，均将该传感网络平台子平台的监测数据传递并存储至与该传感网络平台子平台连接的服务平台子平台中。
10.根据权利要求9所述的利于系统扩展性的工业物联网系统控制方法，其特征在于，任意服务平台子平台中均为：存储有对应传感器的地址信息，所述对应传感器为连接在对应传感网络平台子平台上的传感器，所述对应传感网络平台子平台为与该服务平台子平台数据连接的传感网络平台子平台；
所述用户平台通过与服务平台交互，接收来自服务平台的地址信息；
在任意服务平台子平台中，针对来自任意传感器的监测数据，均将监测数据与该传感器的地址信息进行关联。
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