CN115460250A

CN115460250A - 一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法

Info

Publication number: CN115460250A
Application number: CN202211110138.8A
Authority: CN
Inventors: 卢山; 候卫峰; 李新超; 楼志江
Original assignee: Shenzhen Polytechnic
Current assignee: Shenzhen Polytechnic
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2022-12-09

Abstract

一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，应用于工业互联网企业数据共享系统，其特征在于，该系统包括数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、重组单元、云存储模块；数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、后端存储单元、重组单元是安装在上位机内的软件，云存储模块是云端软件；一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法包括如下八个步骤。本发明能使不同经网络互联设备产生的异构数据得到有效地整合和应用，有效地解决工业互联网中存在的信息孤岛问题，打通了数据通信渠道，克服了现有企业间的数据传输受到设备之间不同协议等因素影响，会导致产生的数据无法被有效使用，对工业界互联网技术发展形成了制约的缺点。

Description

一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法

技术领域

本发明涉及工业互联网技术领域，特别是一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法。

背景技术

随着工业信息化的不断深入以及智能制造技术的不断推进，对传统工业转变生产方式，将传统制造业与现代信息产业相结合，也就是，通过工业界结合自身优势与互联网结合形成工业互联网，以提高自身优势，是企业发展的必由之路。工业互联网的应用，可以有效地将工业生产过程中的各种设备互联在一起，以实现综合调度与控制，进一步提升了产业的生产效率，并实现制造业的有序转型。但是，由于现有工业互联网技术相对还不成熟，工业互联网的普及还面临着诸多困难。其中，在企业生产过程中会产生海量的数据，这些数据有着各种不同的结构，数据的差异导致了在不同企业设备之间没办法有效的共享与传输，这也就导致诸多设备无法实现协同调度与管理，对工业设备的有效联网应用造成了制约。具体的，这些异构数据在工厂内部同一系统中是可行的，但是在工业互联网的环境下，将这些不同设备得到的异构数据进行综合处理和应用是一个巨大的难题，亟待解决。

目前，对于工业设备间的数据共享互联，多数采用现场总线的方式进行数据共享。但是，这种共享方式受到通信协议以及设备之间的差异导致数据在传递过程中只能在一定的区域内；并且，不同企业间无法实现数据的完全共享与传输，会导致各设备无法完成有效的协作运转，这就使工业互联网的优势大大降低。

发明内容

为了克服现有技术中，企业间的数据传输受到设备之间不同协议等因素影响，会导致各设备产生大海量数据无法被有效使用，对工业界互联网技术发展形成了制约的弊端，本发明提供了相关单元等共同作用下，使不同设备产生的异构数据进行有效地整合和应用，有效地解决了工业互联网中存在的信息孤岛问题，打通数据通信渠道，为工业互联网在企业中的应用起到了有利技术支持的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，应用于企业数据共享系统，所述企业数据共享系统包括数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、重组单元、云存储模块；所述数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、后端存储单元、重组单元是安装在上位机内的应用软件单元，云存储模块是云端应用软件，其特征在于，包括如下步骤，步骤A：通过数据采集单元采集在第一层物理层上的不同联网设备上的运行数据，并且将数据存储在前端存储单元；步骤B：前端存储单元通过给定的数据格式对所得到的数据进行验证，筛选出符合要求的数据，确保数据符合格式要求；步骤C：经过前端存储单元验证后的数据被封装并打包发送至中心存储单元存储备用；步骤D：中心存储单元将数据经过预处理为便于转换的统一格式，同时中心存储单元向每个相关联的设备广播自己已接收的设备数据信息；步骤E：互相关联的设备需要调动其他联网设备执行操作时，关联设备会根据步骤D已更新的信息在本地端查询信息列表，并将结果返回到其他自身设备端，具体的，如果该关联设备在后端存储单元遍历自己所需数据、未发现存储数据则需向中心存储单元发送一条验证信息，中心存储单元根据验证信息查找该关联设备需要的数据信息，中心存储单元自身对应的目标模块发出采集相关数据的指令，数据采集完成将数据发送到关联设备需求端，保证了各种需求下的可行性；步骤F：步骤E的验证信息通过后，中心存储单元会根据目标设备的信息将数据转化为对应的格式、根据对应的IP地址进行定点传输到关联设备；步骤G:云存储模块收集并记录步骤A-F的全部信息，从各设备数据的采集、发送地址到调用数据端的信息每一条验证信息，作为一个信息包被打包存放在云存储模块中；步骤H：重组单元对数据组中数据重组，增加数据安全协议，实现对通信数据的安全代理保障。进一步地，所述步骤B中，数据需包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数。

进一步地，所述步骤B中，为了对诸多特征数据进行有效处理，采用如下公式进行处理，公式一，

公式二，

进一步地，所述步骤C中，具体的，前端存储单元发送数据包之前会向中心存储模块发送一个确认信息，当确认信息得到反馈后数据包才会发送。

进一步地，所述步骤D中，能使关联的设备实时获取存储中心的数据信息情况，并更新已有的信息列表以便后续查询。

进一步地，所述步骤G中，每增加一个新的关联设备信息都将会在云存储模块中将其全部信息进行备份，作为数据分享的配套安全验证单元，云存储模块将不会接受授信用户之外的请求，并且不会对外发送数据，仅对系统输出验证，达到好的安全性及保密性。

进一步地，所述步骤H中，增加的协议是SSL协议，具体的，需要在客户末端配置SSL协议，外部网址存在通信任务请求时，代理服务器将启动自身代理模块，通过协议认证的安全数据包文件将主动被存储到云存储模块和中心存储模块中，反之，将要发送的信息会呈现需要授权的状态，使工业数据在工业互联网环境下被安全有效的分享和传输。

本发明有益效果是：本发明在相关单元等共同作用下，保证了采集的数据多样性和有效性，并具有好的保密性及安全性，具体应用中，能使不同经网络互联的设备产生的异构数据得到有效地整合和应用，有效地解决工业互联网中存在的信息孤岛问题，打通了数据通信渠道，克服了现有技术中，企业间的数据传输受到设备之间不同协议等因素影响，会导致各设备产生大海量数据无法被有效使用，对工业界互联网技术发展形成了制约的缺点，为工业互联网在企业中的应用起到了有利技术支持。综上，本发明具有好的应用前景。

附图说明

图1是本发明一种基于工业互联网的企业数据共享系统的架构框图。

图2是本发明一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法流程示意框图。

图3是现有多源异构数据共享与传输的机理介绍框图。

具体实施方式

图1所示，一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，应用于工业互联网企业数据共享系统，该系统包括数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、重组单元、云存储模块；所述数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、后端存储单元、重组单元是安装在上位机内的应用软件单元，云存储模块是云端应用软件。

图1、2所示，一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，步骤(1)：通过数据采集单元在第一层物理层(计算机网络OSI模型中最低的一层；物理层规定为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性，简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输)得到不同区域工厂的不同联网设备上的运行数据，并且将数据通过数据层存储在前端存储单元。

图1、2所示，一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，步骤(2)：前端存储单元通过对比包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数的数据进行验证，确保符合后续单元使用的格式要求，具体的，这些数据需包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数。为了对诸多特征数据进行处理，采用主成分分析(PCA)把原先的n个特征数据用数目更少的m个数据新特征取代，新特征是旧特征的线性组合，这些线性组合最大化样本方差，尽量使新的m个特征互不相关，从而筛选出符合要求的数据；在这里定义两个数据样本X、Y的协方差公式为：

具体的，协方差为正时说明X和Y是正相关关系，协方差为负时X和Y是负相关关系，协方差为0时X和Y相互独立。当样本是n维数据时，它们的协方差实际上是协方差矩阵，此时协方差公式就是：

通过该公式求出协方差矩阵的特征值及对应的特征向量，并将特征向量按对应特征值大小从上到下按行排列成矩阵，设原始数据矩阵X对应的协方差矩阵为C，而P是一组基按行组成的矩阵，取前m行组成矩阵P，Y＝PX即为降维到m维后的数据。

图1、2所示，一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，步骤(3)：为了更加高效和安全的共享工业数据，本发明建立了一个中心存储单元，经过前端存储单元验证后的数据被封装并打包发送至中心存储单元存储备用；具体的，在前端存储单元发送数据包之前会向中心存储单元发送一个确认信息，当确认信息得到反馈后数据包才会发送，以此来保证原始数据的安全性，实现了更好的安全目的。步骤(4)：中心存储单元的数据都将在中心存储中心经过预处理为包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数的数据；同时中心存储单元会向每个互联相关联的设备广播自已接收的设备数据信息，通过这一步骤可以使关联的设备实时获取中心存储中心的数据信息情况，并更新已有的信息列表以便后续查询。步骤(5)：互相关联的设备需要调动某个具体的设备执行操作时，为了加速响应速度，关联设备会根据第(4)已更新的信息在本地端查询信息列表，并将结果返回到前端设备端以便于更新已存储的包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数的数据信息方便下次查询；具体的，将第i个信息记作ω_i，其中，第i个信息是否被选取记作ξ_i，即如果被选取则ξ_i＝1否则ξ_i＝0，如果该关联设备在后端存储单元遍历自己所需数据可使

时表示后端存储单元存有所需信息，如未发现存储数据则需向中心存储单元发送一条验证信息，中心存储单元根据验证信息以查找需要的数据信息；此时，中心存储单元需验证所接收信息并向目标模块发出采集相关数据的指令，待到数据采集完成后将数据发送到需求端，这一步保证了各种需求下的可行性。

图1、2所示，一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，步骤(6)：待验证信息通过后，中心存储单元会根据目标设备的信息将数据转化为对应的包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数的数据根据对应的IP地址进行定点传输。步骤(7):为了数据的安全性，本发明采用了基于工业互联网的云存储模块，该模块会收集并记录上述步骤(1)-(7)过程的全部信息，从设备数据的采集、发送地址到调用数据端的信息每一条验证信息作为一个信息包、被打包存放在云存储模块中；其中每增加一个新的设备信息都将会在云存储模块中将其全部信息进行备份；作为数据分享的安全验证模块，云存储模块将不会接受授信用户之外的请求，并且不会对外发送数据，仅对系统输出验证后的结果，保证了安全性。步骤(7)：重组单元在重组的数据组中增加数据安全协议，实现对通信数据的安全代理保障，本发明中具体选择的是SSL协议，SSL协议在工业互联网中是一个在TCP基础上衍生的全新协议，通过对此协议的端点认证，实现对打包发送数据在传输过程中的流通信道的加密；具体的，在用此种协议进行数据安全传输代理时，需要在客户末端配置SSL协议，确保客户端与Web端通信服务器保持良好的通信连接，然后在工业互联网公开信道上进行密文协议的传递，并在网络中的私有信道上，进行代理服务的加密处理；应用中，当外部网址存在通信任务请求时，代理服务器将启动代理模块，通过协议认证的安全数据包文件将主动被存储到云存储模块和中心存储单元中，反之，将要发送的信息会呈现需要授权的状态，通过这些条件的限制，最终使工业数据在工业互联网环境下被安全有效的分享和传输。通过上述所有步骤，本发明保证了采集的数据多样性和有效性，并具有好的保密性及安全性，具体应用中，能使不同经网络互联的设备产生的异构数据得到有效地整合和应用，有效地解决工业互联网中存在的信息孤岛问题，打通了数据通信渠道，可以有效解决当下工业数据传输过程中的异构难题以及数据传输安全性问题；克服了现有技术中，企业间的数据传输受到设备之间不同协议等因素影响，会导致各设备产生大海量数据无法被有效使用，对工业界互联网技术发展形成了制约的缺点，为工业互联网在企业中的应用起到了有利技术支持。

图3所示，以下内容是现有技术，多源异构数据共享与传输的机理介绍。多源异构数据共享与传输的基础是能够顺利操作不同数据源的数据，这其中会涉及到不同的通讯协议。通讯协议，也叫链路控制规程，是指通信双方通过约定好的规程对数据进行传送控制，以实现数据的正确交换。在这个过程中，通讯双方需要对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题进行统一约定，只有双方共同遵守了这些约定，数据才能被正确交换。国际标准化组织ISO提出了一种开放系统互连参考模型(OpenSystem Interconnection Reference Model,OSI/RM)。OSI模型共有七层，从上到下分为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。OSI七层模型规定每一层只对相邻层开放接口，各层只处理本层的业务，其模式如图3所示。其中虚线表示期望的通讯路线，实线表示实际的数据传输路线。因此，为解决多设备组网在工业互联网中的应用所带来的网络协议以及传输协议不同的问题，需要从底层采集部分对异构数据进行统一接入，通过设计数据网关，将不同传感器网络协议的数据解析成格式统一的数据。

以上为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何在本申请实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以的权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，应用于企业数据共享系统，所述企业数据共享系统包括数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、重组单元、云存储模块；所述数据采集单元、前端存储单元、中心存储单元、后端存储单元、重组单元是安装在上位机内的应用软件单元，云存储模块是云端应用软件，其特征在于，包括如下步骤，步骤A：通过数据采集单元采集在第一层物理层上的不同联网设备上的运行数据，并且将数据存储在前端存储单元；步骤B：前端存储单元通过给定的数据格式对所得到的数据进行验证，筛选出符合要求的数据，确保数据符合格式要求；步骤C：经过前端存储单元验证后的数据被封装并打包发送至中心存储单元存储备用；步骤D：中心存储单元将数据经过预处理为便于转换的统一格式，同时中心存储单元向每个相关联的设备广播自己已接收的设备数据信息；步骤E：互相关联的设备需要调动其他联网设备执行操作时，关联设备会根据步骤D已更新的信息在本地端查询信息列表，并将结果返回到其他自身设备端，具体的，如果该关联设备在后端存储单元遍历自己所需数据、未发现存储数据则需向中心存储单元发送一条验证信息，中心存储单元根据验证信息查找该关联设备需要的数据信息，中心存储单元自身对应的目标模块发出采集相关数据的指令，数据采集完成将数据发送到关联设备需求端，保证了各种需求下的可行性；步骤F：步骤E的验证信息通过后，中心存储单元会根据目标设备的信息将数据转化为对应的格式、根据对应的IP地址进行定点传输到关联设备；步骤G:云存储模块收集并记录步骤A-F的全部信息，从各设备数据的采集、发送地址到调用数据端的信息每一条验证信息，作为一个信息包被打包存放在云存储模块中；步骤H：重组单元对数据组中数据重组，增加数据安全协议，实现对通信数据的安全代理保障。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，其特征在于，步骤B中，数据需包含时间、数量、大小、温度及关联工业设备的各种运行参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，其特征在于，步骤B中，为了对诸多特征数据进行有效处理，采用如下公式进行处理，公式一，

公式二，

4.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，其特征在于，步骤C中，具体的，前端存储单元发送数据包之前会向中心存储模块发送一个确认信息，当确认信息得到反馈后数据包才会发送。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，其特征在于，步骤D中，能使关联的设备实时获取存储中心的数据信息情况，并更新已有的信息列表以便后续查询。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，其特征在于，步骤G中，每增加一个新的关联设备信息都将会在云存储模块中将其全部信息进行备份，作为数据分享的配套安全验证单元，云存储模块将不会接受授信用户之外的请求，并且不会对外发送数据，仅对系统输出验证，达到好的安全性及保密性。

7.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的企业数据共享系统的传输方法，其特征在于，步骤H中，增加的协议是SSL协议，具体的，需要在客户末端配置SSL协议，外部网址存在通信任务请求时，代理服务器将启动自身代理模块，通过协议认证的安全数据包文件将主动被存储到云存储模块和中心存储模块中，反之，将要发送的信息会呈现需要授权的状态，使工业数据在工业互联网环境下被安全有效的分享和传输。