CN118041690A - 一种工控数据自动获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了工业控制技术领域的一种工控数据自动获取方法及系统，方法包括：步骤S10、协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；步骤S20、协议盒将通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包上传服务器；步骤S30、服务器解密加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；步骤S40、服务器创建并训练协议解析模型，基于协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容；步骤S50、服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端。本发明的优点在于：极大的提升了工控数据获取的便捷性。

Description

一种工控数据自动获取方法及系统

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，特别指一种工控数据自动获取方法及系统。

背景技术

随着科技的进步，工厂的智能化程度也在逐步提升，采用PLC、触摸屏等对工厂的物联网设备进行工业控制。工业控制过程中会产生大量的工控数据（物联网设备运行数据），这些工控数据是工厂运维和生产参数调整的重要依据，因此产生了读取这些工控数据的需求。

然而，在无PLC和触摸屏的源程序的情况下，想要读取指定的工控数据，即获取工控数据的数据内容、数据内容存储的寄存器区、寄存器区读取所需的通讯协议，需要技术人员到现场进行相应的数据分析和数据验证操作，费时费力，同时对技术人员的技能要求也较高，很难推进。

因此，如何提供一种工控数据自动获取方法及系统，实现提升工控数据获取的便捷性，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种工控数据自动获取方法及系统，实现提升工控数据获取的便捷性。

第一方面，本发明提供了一种工控数据自动获取方法，包括如下步骤：

步骤S10、协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；

步骤S20、协议盒将所述通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包，将所述加密数据包上传服务器；

步骤S30、服务器解密接收的所述加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；

步骤S40、服务器创建并训练一协议解析模型，基于所述协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；

步骤S50、服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将所述工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端；

步骤S60、服务器对所述工控数据进行存储和备份。

进一步的，所述步骤S10具体为：

协议盒通过RS232接口或者RS485接口，获取PLC与触摸屏之间5个通讯周期的通讯数据，在第3个通讯周期时通过USB连接的摄像头采集触摸屏的屏幕图像，如此往复；

所述步骤S20具体为：

协议盒设定一上传周期，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将所述通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将所述加密数据包上传服务器。

进一步的，所述步骤S30具体为：

服务器实时接收所述加密数据包，通过AES256算法解密所述加密数据包得到通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期，通过所述有效期进行时效校验后，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第二哈希值，判断所述第一哈希值与第二哈希值是否一致，若是，则验证通过，进入步骤S40；若否，则验证不通过，结束流程；

所述步骤S40具体为：

服务器基于神经网络创建一用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集，基于所述数据集对协议解析模型进行训练；

服务器基于训练后的所述协议解析模型对通讯数据进行自动解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取至少包括通讯内容、命令格式、寄存器区、寄存器地址、数据类型的通讯数据内容；

服务器对所述屏幕图像进行预处理后，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容。

进一步的，所述服务器对所述屏幕图像进行预处理具体为：

服务器对所述屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各所述屏幕图像进行剪裁以剔除背景，进而完成图像增强的预处理。

进一步的，所述步骤S50具体为：

服务器通过显示屏或者预设的网址实时显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据；

服务器创建一对公钥和私钥，对所述工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对所述公钥进行加密得到密钥，通过所述私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将所述第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将所述第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；

所述步骤S60具体为：

服务器通过RC2算法对所述工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将所述字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对所述第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将所述第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链。

第二方面，本发明提供了一种工控数据自动获取系统，包括如下模块：

数据采集模块，用于协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；

加密数据包上传模块，用于协议盒将所述通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包，将所述加密数据包上传服务器；

加密数据包解密模块，用于服务器解密接收的所述加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；

数据解析模块，用于服务器创建并训练一协议解析模型，基于所述协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；

工控数据显示推送模块，用于服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将所述工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端；

工控数据存储备份模块，用于服务器对所述工控数据进行存储和备份。

进一步的，所述数据采集模块具体用于：

协议盒通过RS232接口或者RS485接口，获取PLC与触摸屏之间5个通讯周期的通讯数据，在第3个通讯周期时通过USB连接的摄像头采集触摸屏的屏幕图像，如此往复；

所述加密数据包上传模块具体用于：

协议盒设定一上传周期，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将所述通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将所述加密数据包上传服务器。

进一步的，所述加密数据包解密模块具体用于：

服务器实时接收所述加密数据包，通过AES256算法解密所述加密数据包得到通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期，通过所述有效期进行时效校验后，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第二哈希值，判断所述第一哈希值与第二哈希值是否一致，若是，则验证通过，进入步骤S40；若否，则验证不通过，结束流程；

所述数据解析模块具体用于：

服务器基于神经网络创建一用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集，基于所述数据集对协议解析模型进行训练；

服务器基于训练后的所述协议解析模型对通讯数据进行自动解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取至少包括通讯内容、命令格式、寄存器区、寄存器地址、数据类型的通讯数据内容；

服务器对所述屏幕图像进行预处理后，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容。

进一步的，所述服务器对所述屏幕图像进行预处理具体为：

服务器对所述屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各所述屏幕图像进行剪裁以剔除背景，进而完成图像增强的预处理。

进一步的，所述工控数据显示推送模块具体用于：

服务器通过显示屏或者预设的网址实时显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据；

服务器创建一对公钥和私钥，对所述工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对所述公钥进行加密得到密钥，通过所述私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将所述第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将所述第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；

所述工控数据存储备份模块具体用于：

服务器通过RC2算法对所述工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将所述字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对所述第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将所述第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链。

本发明的优点在于：

1、通过协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像，将通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包后上传服务器；接着服务器解密加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像，基于创建的协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯协议类型，基于通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容；接着服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端，并对工控数据进行存储和备份；即服务器通过协议盒采集通讯数据以及屏幕图像，再通过协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容，以获取包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，即实现远程、自动的获取工控数据，无需像传统上由技术人员到现场进行操作，最终极大的提升了工控数据获取的便捷性。

2、通过协议盒对通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将加密数据包上传服务器；后续通过第一哈希值即可校验通讯数据以及屏幕图像是否被篡改，通过有效期即可进行时效性校验，通过AES256算法对通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期进行加密，避免相关数据被明文窃取，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少四重安全措施（哈希计算、有效期、AES256算法、HTTPS协议），极大的提升了通讯数据以及屏幕图像上传的安全性。

3、通过服务器基于神经网络创建用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集对协议解析模型进行训练，再基于训练后的协议解析模型对通讯数据进行自动解析，极大的提升了通讯数据解析的速度以及准确度。

4、通过对屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各屏幕图像进行剪裁以剔除背景，有效增强屏幕图像质量，进而极大的提升了OCR识别精度。

5、通过服务器创建一对公钥和私钥，对工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对公钥进行加密得到密钥，通过私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；由于公钥加密的数据仅能由私钥解密，私钥加密的数据仅能由公钥解密，而公钥经过DES算法以及IDEA算法的双重加密，后续通过第三哈希值可快速校验工控数据是否被篡改，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少五重安全措施（公私钥、哈希计算、DES算法、IDEA算法、HTTPS协议），极大的提升了工控数据推送的安全性。

6、通过RC2算法对工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链，前后采取至少四重安全措施（RC2算法、随机字符串、3DES算法、区块链），极大的提升了工控数据存储备份的安全性。

7、通过对通讯数据和屏幕图像上传、工控数据推送、工控数据存储备份的各阶段分别采取不同的加密方案，极大的保障了安全性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种工控数据自动获取方法的流程图。

图2是本发明一种工控数据自动获取系统的结构示意图。

图3是本发明的硬件架构图。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：服务器通过协议盒采集通讯数据以及屏幕图像，再通过协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容，以获取包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，即实现远程、自动的获取工控数据，以提升工控数据获取的便捷性。

请参照图1至图3所示，本发明一种工控数据自动获取方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤S10、协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；所述协议盒用于获取传输的数据，具体实施时从现有技术中选择能实现此功能的协议盒即可，并不局限于何种型号，例如基于瑞芯微A35的64位四核处理器PX30的协议盒，其主频高达1.3GHz，集成了Mali-G31图形处理器，支持OpenGL ES3.2，Vulkan 1.0，OpenCL2.0，能够实现1080p 60fps H.264 和 H.265 视频硬解码；

步骤S20、协议盒将所述通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包，将所述加密数据包上传服务器；

步骤S30、服务器解密接收的所述加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；

步骤S40、服务器创建并训练一协议解析模型，基于所述协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；

步骤S50、服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将所述工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端；

步骤S60、服务器对所述工控数据进行存储和备份。

通过协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像，将通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包后上传服务器；接着服务器解密加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像，基于创建的协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯协议类型，基于通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容；接着服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端，并对工控数据进行存储和备份；即服务器通过协议盒采集通讯数据以及屏幕图像，再通过协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容，以获取包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，即实现远程、自动的获取工控数据，无需像传统上由技术人员到现场进行操作，最终极大的提升了工控数据获取的便捷性。

所述步骤S10具体为：

协议盒通过RS232接口或者RS485接口，获取PLC与触摸屏之间5个通讯周期的通讯数据，在第3个通讯周期时通过USB连接的摄像头采集触摸屏的屏幕图像，如此往复；

所述步骤S20具体为：

协议盒设定一上传周期，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将所述通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将所述加密数据包上传服务器。

通过协议盒对通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将加密数据包上传服务器；后续通过第一哈希值即可校验通讯数据以及屏幕图像是否被篡改，通过有效期即可进行时效性校验，通过AES256算法对通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期进行加密，避免相关数据被明文窃取，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少四重安全措施（哈希计算、有效期、AES256算法、HTTPS协议），极大的提升了通讯数据以及屏幕图像上传的安全性。

所述步骤S30具体为：

服务器实时接收所述加密数据包，通过AES256算法解密所述加密数据包得到通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期，通过所述有效期进行时效校验后，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第二哈希值，判断所述第一哈希值与第二哈希值是否一致，若是，则验证通过，进入步骤S40；若否，则验证不通过，结束流程；

所述步骤S40具体为：

服务器基于神经网络创建一用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集，基于所述数据集对协议解析模型进行训练；

通过服务器基于神经网络创建用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集对协议解析模型进行训练，再基于训练后的协议解析模型对通讯数据进行自动解析，极大的提升了通讯数据解析的速度以及准确度。

服务器基于训练后的所述协议解析模型对通讯数据进行自动解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取至少包括通讯内容、命令格式、寄存器区、寄存器地址、数据类型的通讯数据内容；

服务器对所述屏幕图像进行预处理后，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；具体实施时，将读取的所述屏幕内容存储至匹配的表格的指定区域中。

所述服务器对所述屏幕图像进行预处理具体为：

服务器对所述屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各所述屏幕图像进行剪裁以剔除背景，进而完成图像增强的预处理。

通过对屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各屏幕图像进行剪裁以剔除背景，有效增强屏幕图像质量，进而极大的提升了OCR识别精度。

所述步骤S50具体为：

服务器通过显示屏或者预设的网址实时显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据；

服务器创建一对公钥和私钥，对所述工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对所述公钥进行加密得到密钥，通过所述私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将所述第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将所述第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；

通过服务器创建一对公钥和私钥，对工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对公钥进行加密得到密钥，通过私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；由于公钥加密的数据仅能由私钥解密，私钥加密的数据仅能由公钥解密，而公钥经过DES算法以及IDEA算法的双重加密，后续通过第三哈希值可快速校验工控数据是否被篡改，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少五重安全措施（公私钥、哈希计算、DES算法、IDEA算法、HTTPS协议），极大的提升了工控数据推送的安全性。

移动终端的解密过程为：通过IDEA算法解密所述第二加密数据得到第一加密数据、密钥以及第三哈希值，通过DES算法对所述密钥进行解密得到公钥，利用所述公钥对第一加密数据进行解密得到工控数据，最后再通过所述第三哈希值对工控数据进行完整性校验。

所述步骤S60具体为：

服务器通过RC2算法对所述工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将所述字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对所述第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将所述第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链。具体实施时，将所述第五加密数据绑定时间标签以及设备ID进行存储。

通过RC2算法对工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链，前后采取至少四重安全措施（RC2算法、随机字符串、3DES算法、区块链），极大的提升了工控数据存储备份的安全性。

通过对通讯数据和屏幕图像上传、工控数据推送、工控数据存储备份的各阶段分别采取不同的加密方案，极大的保障了安全性。

本发明一种工控数据自动获取系统的较佳实施例，包括如下模块：

数据采集模块，用于协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；所述协议盒用于获取传输的数据，具体实施时从现有技术中选择能实现此功能的协议盒即可，并不局限于何种型号，例如基于瑞芯微A35的64位四核处理器PX30的协议盒，其主频高达1.3GHz，集成了Mali-G31图形处理器，支持OpenGL ES3.2，Vulkan 1.0，OpenCL2.0，能够实现1080p 60fps H.264 和 H.265 视频硬解码；

加密数据包上传模块，用于协议盒将所述通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包，将所述加密数据包上传服务器；

加密数据包解密模块，用于服务器解密接收的所述加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；

数据解析模块，用于服务器创建并训练一协议解析模型，基于所述协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；

工控数据显示推送模块，用于服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将所述工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端；

工控数据存储备份模块，用于服务器对所述工控数据进行存储和备份。

通过协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像，将通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包后上传服务器；接着服务器解密加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像，基于创建的协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯协议类型，基于通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容；接着服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端，并对工控数据进行存储和备份；即服务器通过协议盒采集通讯数据以及屏幕图像，再通过协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容，以获取包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，即实现远程、自动的获取工控数据，无需像传统上由技术人员到现场进行操作，最终极大的提升了工控数据获取的便捷性。

所述数据采集模块具体用于：

协议盒通过RS232接口或者RS485接口，获取PLC与触摸屏之间5个通讯周期的通讯数据，在第3个通讯周期时通过USB连接的摄像头采集触摸屏的屏幕图像，如此往复；

所述加密数据包上传模块具体用于：

协议盒设定一上传周期，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将所述通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将所述加密数据包上传服务器。

通过协议盒对通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将加密数据包上传服务器；后续通过第一哈希值即可校验通讯数据以及屏幕图像是否被篡改，通过有效期即可进行时效性校验，通过AES256算法对通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期进行加密，避免相关数据被明文窃取，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少四重安全措施（哈希计算、有效期、AES256算法、HTTPS协议），极大的提升了通讯数据以及屏幕图像上传的安全性。

所述加密数据包解密模块具体用于：

服务器实时接收所述加密数据包，通过AES256算法解密所述加密数据包得到通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期，通过所述有效期进行时效校验后，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第二哈希值，判断所述第一哈希值与第二哈希值是否一致，若是，则验证通过，进入步骤S40；若否，则验证不通过，结束流程；

所述数据解析模块具体用于：

服务器基于神经网络创建一用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集，基于所述数据集对协议解析模型进行训练；

通过服务器基于神经网络创建用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集对协议解析模型进行训练，再基于训练后的协议解析模型对通讯数据进行自动解析，极大的提升了通讯数据解析的速度以及准确度。

服务器基于训练后的所述协议解析模型对通讯数据进行自动解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取至少包括通讯内容、命令格式、寄存器区、寄存器地址、数据类型的通讯数据内容；

服务器对所述屏幕图像进行预处理后，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；具体实施时，将读取的所述屏幕内容存储至匹配的表格的指定区域中。

所述服务器对所述屏幕图像进行预处理具体为：

服务器对所述屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各所述屏幕图像进行剪裁以剔除背景，进而完成图像增强的预处理。

通过对屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各屏幕图像进行剪裁以剔除背景，有效增强屏幕图像质量，进而极大的提升了OCR识别精度。

所述工控数据显示推送模块具体用于：

服务器通过显示屏或者预设的网址实时显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据；

服务器创建一对公钥和私钥，对所述工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对所述公钥进行加密得到密钥，通过所述私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将所述第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将所述第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；

通过服务器创建一对公钥和私钥，对工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对公钥进行加密得到密钥，通过私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；由于公钥加密的数据仅能由私钥解密，私钥加密的数据仅能由公钥解密，而公钥经过DES算法以及IDEA算法的双重加密，后续通过第三哈希值可快速校验工控数据是否被篡改，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少五重安全措施（公私钥、哈希计算、DES算法、IDEA算法、HTTPS协议），极大的提升了工控数据推送的安全性。

移动终端的解密过程为：通过IDEA算法解密所述第二加密数据得到第一加密数据、密钥以及第三哈希值，通过DES算法对所述密钥进行解密得到公钥，利用所述公钥对第一加密数据进行解密得到工控数据，最后再通过所述第三哈希值对工控数据进行完整性校验。

所述工控数据存储备份模块具体用于：

服务器通过RC2算法对所述工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将所述字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对所述第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将所述第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链。具体实施时，将所述第五加密数据绑定时间标签以及设备ID进行存储。

通过RC2算法对工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链，前后采取至少四重安全措施（RC2算法、随机字符串、3DES算法、区块链），极大的提升了工控数据存储备份的安全性。

通过对通讯数据和屏幕图像上传、工控数据推送、工控数据存储备份的各阶段分别采取不同的加密方案，极大的保障了安全性。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像，将通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包后上传服务器；接着服务器解密加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像，基于创建的协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯协议类型，基于通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容；接着服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端，并对工控数据进行存储和备份；即服务器通过协议盒采集通讯数据以及屏幕图像，再通过协议解析模型对通讯数据进行解析获取通讯数据内容，通过OCR技术从屏幕图像中读取屏幕内容，以获取包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，即实现远程、自动的获取工控数据，无需像传统上由技术人员到现场进行操作，最终极大的提升了工控数据获取的便捷性。

2、通过协议盒对通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将加密数据包上传服务器；后续通过第一哈希值即可校验通讯数据以及屏幕图像是否被篡改，通过有效期即可进行时效性校验，通过AES256算法对通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期进行加密，避免相关数据被明文窃取，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少四重安全措施（哈希计算、有效期、AES256算法、HTTPS协议），极大的提升了通讯数据以及屏幕图像上传的安全性。

3、通过服务器基于神经网络创建用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集对协议解析模型进行训练，再基于训练后的协议解析模型对通讯数据进行自动解析，极大的提升了通讯数据解析的速度以及准确度。

4、通过对屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各屏幕图像进行剪裁以剔除背景，有效增强屏幕图像质量，进而极大的提升了OCR识别精度。

5、通过服务器创建一对公钥和私钥，对工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对公钥进行加密得到密钥，通过私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；由于公钥加密的数据仅能由私钥解密，私钥加密的数据仅能由公钥解密，而公钥经过DES算法以及IDEA算法的双重加密，后续通过第三哈希值可快速校验工控数据是否被篡改，而HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，前后采取至少五重安全措施（公私钥、哈希计算、DES算法、IDEA算法、HTTPS协议），极大的提升了工控数据推送的安全性。

6、通过RC2算法对工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链，前后采取至少四重安全措施（RC2算法、随机字符串、3DES算法、区块链），极大的提升了工控数据存储备份的安全性。

7、通过对通讯数据和屏幕图像上传、工控数据推送、工控数据存储备份的各阶段分别采取不同的加密方案，极大的保障了安全性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种工控数据自动获取方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S10、协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；

步骤S20、协议盒将所述通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包，将所述加密数据包上传服务器；

步骤S30、服务器解密接收的所述加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；

步骤S40、服务器创建并训练一协议解析模型，基于所述协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；

步骤S50、服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将所述工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端；

步骤S60、服务器对所述工控数据进行存储和备份。

2.如权利要求1所述的一种工控数据自动获取方法，其特征在于：所述步骤S10具体为：

协议盒通过RS232接口或者RS485接口，获取PLC与触摸屏之间5个通讯周期的通讯数据，在第3个通讯周期时通过USB连接的摄像头采集触摸屏的屏幕图像，如此往复；

所述步骤S20具体为：

协议盒设定一上传周期，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将所述通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将所述加密数据包上传服务器。

3.如权利要求1所述的一种工控数据自动获取方法，其特征在于：所述步骤S30具体为：

服务器实时接收所述加密数据包，通过AES256算法解密所述加密数据包得到通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期，通过所述有效期进行时效校验后，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第二哈希值，判断所述第一哈希值与第二哈希值是否一致，若是，则验证通过，进入步骤S40；若否，则验证不通过，结束流程；

所述步骤S40具体为：

服务器基于神经网络创建一用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集，基于所述数据集对协议解析模型进行训练；

服务器基于训练后的所述协议解析模型对通讯数据进行自动解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取至少包括通讯内容、命令格式、寄存器区、寄存器地址、数据类型的通讯数据内容；

服务器对所述屏幕图像进行预处理后，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容。

4.如权利要求3所述的一种工控数据自动获取方法，其特征在于：所述服务器对所述屏幕图像进行预处理具体为：

服务器对所述屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各所述屏幕图像进行剪裁以剔除背景，进而完成图像增强的预处理。

5.如权利要求1所述的一种工控数据自动获取方法，其特征在于：所述步骤S50具体为：

服务器通过显示屏或者预设的网址实时显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据；

服务器创建一对公钥和私钥，对所述工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对所述公钥进行加密得到密钥，通过所述私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将所述第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将所述第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；

所述步骤S60具体为：

服务器通过RC2算法对所述工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将所述字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对所述第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将所述第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链。

6.一种工控数据自动获取系统，其特征在于：包括如下模块：

数据采集模块，用于协议盒获取PLC与触摸屏之间的通讯数据，采集触摸屏的屏幕图像；

加密数据包上传模块，用于协议盒将所述通讯数据以及屏幕图像加密为加密数据包，将所述加密数据包上传服务器；

加密数据包解密模块，用于服务器解密接收的所述加密数据包获取通讯数据以及屏幕图像；

数据解析模块，用于服务器创建并训练一协议解析模型，基于所述协议解析模型对通讯数据进行解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取通讯数据内容，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容；

工控数据显示推送模块，用于服务器显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据，将所述工控数据加密后实时推送给预先关联的移动终端；

工控数据存储备份模块，用于服务器对所述工控数据进行存储和备份。

7.如权利要求6所述的一种工控数据自动获取系统，其特征在于：所述数据采集模块具体用于：

协议盒通过RS232接口或者RS485接口，获取PLC与触摸屏之间5个通讯周期的通讯数据，在第3个通讯周期时通过USB连接的摄像头采集触摸屏的屏幕图像，如此往复；

所述加密数据包上传模块具体用于：

协议盒设定一上传周期，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第一哈希值，设定一有效期，通过AES256算法将所述通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期加密为加密数据包，通过HTTPS协议将所述加密数据包上传服务器。

8.如权利要求6所述的一种工控数据自动获取系统，其特征在于：所述加密数据包解密模块具体用于：

服务器实时接收所述加密数据包，通过AES256算法解密所述加密数据包得到通讯数据、屏幕图像、第一哈希值以及有效期，通过所述有效期进行时效校验后，对所述上传周期内的通讯数据以及屏幕图像进行哈希计算得到第二哈希值，判断所述第一哈希值与第二哈希值是否一致，若是，则验证通过，进入步骤S40；若否，则验证不通过，结束流程；

所述数据解析模块具体用于：

服务器基于神经网络创建一用于识别协议特征以输出通讯协议类型的协议解析模型，获取大量的历史通讯数据构建数据集，基于所述数据集对协议解析模型进行训练；

服务器基于训练后的所述协议解析模型对通讯数据进行自动解析，获取通讯协议类型，基于所述通讯协议类型从通讯数据中提取至少包括通讯内容、命令格式、寄存器区、寄存器地址、数据类型的通讯数据内容；

服务器对所述屏幕图像进行预处理后，通过OCR技术从所述屏幕图像中读取屏幕内容。

9.如权利要求8所述的一种工控数据自动获取系统，其特征在于：所述服务器对所述屏幕图像进行预处理具体为：

服务器对所述屏幕图像依次进行至少包括灰度化、二值化、滤波的操作，再对各所述屏幕图像进行剪裁以剔除背景，进而完成图像增强的预处理。

10.如权利要求6所述的一种工控数据自动获取系统，其特征在于：所述工控数据显示推送模块具体用于：

服务器通过显示屏或者预设的网址实时显示包括通讯数据内容以及屏幕内容的工控数据；

服务器创建一对公钥和私钥，对所述工控数据进行哈希计算得到第三哈希值，通过DES算法对所述公钥进行加密得到密钥，通过所述私钥对工控数据进行加密得到第一加密数据，通过IDEA算法将所述第一加密数据、密钥以及第三哈希值加密为第二加密数据，将所述第二加密数据通过HTTPS协议实时推送给预先关联的移动终端；

所述工控数据存储备份模块具体用于：

服务器通过RC2算法对所述工控数据进行加密得到第三加密数据，随机生成一指定长度的字符串，将所述字符串加入第三加密数据的指定位置得到第四加密数据，通过3DES算法对所述第四加密数据进行加密得到第五加密数据，将所述第五加密数据存储至IPFS系统，并备份至区块链。