CN205265730U - 对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统，应用于工业过程中，包括：若干智能终端；控制系统，适用于通过通信网络与至少一个智能终端进行控制信息交互；系统还包括：数据中心，适用于通过通信网络与至少一个智能终端进行服务信息交互，以实现控制信息和服务信息之间的分离；若干智能终端通过网关接入通信网络，若干智能终端和网关之间采用点对点的拓扑方式进行连接，控制信息和服务信息融合成一个数据包并在采用两线制连接的每对智能终端和网关之间进行传输，以实现控制信息和服务信息之间的融合。本实用新型在兼具现有控制系统构架的前提下，很好地实现了控制和服务的分离和融合处理，为未来工业智能制造提供坚实的基础。

Description

对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统

技术领域

本实用新型涉及工业智能制造技术领域，特别是涉及一种对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统。

背景技术

随着互联网的发展，互联网概念层出不穷，在继云计算、物联网、大数据之后，工业互联网也受到越来越多的关注。其中，工业互联网不同于物联网，物联网是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。按照网络内数据的流向及处理方式可以将物联网分为三个层次：

传感网络层，以信息传感设备为主，用于实现物和环境状态的识别；

传输网络层，通过现有的互联网和通信网等，来实现数据的传输与计算；

应用网络层，即输入输出控制终端，包括手机和电脑等。

虽然，物联网提供了便利的终端检测或者控制，不过物联网只完成对终端的控制或只是检查终端的值有没有越界，服务功能缺失、不能扩展，或者将少量服务与控制含在一起执行，从而导致业态不够清晰、可靠，更不具扩展性。

在现有技术中，智能家居就是物联网技术的一个典型应用，人们可以通过智能终端来获取家中家居的状态，同时还可以通过智能终端来对家中的家居进行控制，例如，人们可以在办公室通过手机来关闭或者打开家中的窗帘和电灯等。不过这种控制过于简单，而且并不能实现真正的智能化。这是因为，假设窗户外面突然下雨了，这是对于远在办公室的智能终端持有者来说是无法获知的，窗户无法根据窗外的天气情况来实现窗帘关闭的控制或者该智能家居物联网也无法提供及时的窗外天气情况的数据服务。

对应到工业智能制造上也是一样，如果进行依靠现有的对于终端控制的智能化，是完全不够的，这与工业互联网的初衷也是不相符的。

另外，现有物联网技术已经相当普遍的情况下，如何在现有的物联网构架下实现控制和服务分离的同时，还能保证不对现有构架进行过多的改变，或者说在现有的基础上，如何兼容性地来保证控制和服务的分离，这是本领域技术人员所追求的目标。

综上所述，本领域技术人员试图在兼具现有智能控制技术的基础上进行全新地改进，以适应未来工业智能制造在控制和服务上的分离，同时能够兼容现有的智能控制的系统构架，从而实现在控制和服务分离的同时能够保证最大的兼容性。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统，用于实现在控制和服务分离的同时能够保证最大的兼容性。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统，包括：若干智能终端；控制系统，适用于通过通信网络与所述若干智能终端中的至少一个智能终端进行控制信息交互；所述系统还包括：数据中心，适用于通过通信网络与所述若干智能终端中的至少一个智能终端进行服务信息交互，以实现所述控制信息和服务信息之间的分离；以及所述若干智能终端通过网关接入所述通信网络，所述若干智能终端和所述网关之间采用点对点的拓扑方式进行连接，所述控制信息和服务信息融合成一个数据包并在采用两线制连接的每对所述智能终端和网关之间进行传输，以实现所述控制信息和服务信息之间的融合。

先比现有技术，本实用新型至少具有以下有点：

本实用新型提供一种采用分离技术和融合技术相结合的工业互联网系统构架，为今后工业物联网的发展提供技术支撑，实现了工业制造过程在控制和服务上的分离，同时也将控制和服务进行融合处理，体现了对现有系统构架的兼容性。

附图说明

图1显示为现有技术中一种物联网技术的系统构架原理图。

图2显示为本实用新型提供的实现控制信息和服务信息分离处理的系统在一实施例中的原理图。

图3显示为信息分离的原理图。

图4显示为标志划分方法的原理图。

图5显示为网关分离的原理图。

图6显示智能终端分离的原理图。

图7显示为本实用新型提供的实现控制信息和服务信息分离处理的系统在另一实施例中的原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请见图1，给出了现有技术中一种物联网技术的系统构架原理图，如图所示，物联网可以通过对多个终端13进行数据采集，并经通信网络将所采集到的数据发送至服务器11进行计算处理，并在人机交互界面12上对计算处理后的结果进行显示。当然，在具体实施中也可通过移动终端来连接服务器11，来实现对终端13的控制。

需要说明的是，控制信息在工业互联网中所对应的是实时数据，而服务信息在工业互联网中所对应的是非实时数据，实时数据具有数据小传输快的特点；而非实时数据则具有数据大传输慢的特点。

正如本文背景技术中所描述的，现有的这种物联网技术并不能适应工业智能化，还需要改进，以适应未来工业互联网的发展。

实施例1

本实用新型提供了一种对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统，包括：若干智能终端；控制系统，适用于通过通信网络与所述若干智能终端中的至少一个智能终端进行控制信息交互；与现有技术所不同的是，所述系统还包括：数据中心，适用于通过通信网络与所述若干智能终端中的至少一个智能终端进行服务信息交互，以实现所述控制信息和服务信息之间的分离；以及所述若干智能终端通过网关接入所述通信网络，所述若干智能终端和所述网关之间采用点对点的拓扑方式进行连接，所述控制信息和服务信息融合成一个数据包并在采用两线制连接的每对所述智能终端和网关之间进行传输，以实现所述控制信息和服务信息之间的融合。

通过上述方案既实现了控制信息和服务信息在系统构架上的分离，同时在不改变现有智能控制系统构架布线的前提下，提出了对于信息处理的融合，做到较好的兼容性。

以下将对提供如何实现控制信息和服务信息处理上的分离和融合进行详细的说明。

实施例2

请参见图2，作为实施例1的一具体实施方式，本实施例给出了一种实现控制信息和服务信息分离处理的系统，如图所示，所述实现控制信息和服务信息分离处理的系统包括：若干智能终端21；控制系统24，用于通信网络与传感层中的若干智能终端21中的至少一个智能终端21进行控制信息(如图中的Data-C，下文省略)交互；另外，还包括：数据中心25，用于通信网络与传感层中的若干智能终端21中的至少一个智能终端21进行服务信息(如图中的Data-S，下文省略)交互。

以上实施例2所提供的技术方案，在架构上实现了控制和服务的分离，生产过程中控制活动和服务活动是相互分离的。而现有物联网技术中，只有控制无服务信息，或者控制融合少量信息，不过容易碰撞，在同一拓扑网络相互影响。以此来看，以上系统可以使工业智能制造的相关活动显得更加清晰和可靠。

在实施例2中，实现控制信息和服务信息的分离主要包括以下方面，下面相进行详细地说明。

在具体实施中，智能终端21通过网关22接入所述通信网络，若干网关22和传感层中的若干智能终端21之间采用点对点的拓扑网络方式进行连接，所述控制信息和服务信息进行融合并在所述智能终端21和网关22之间进行分离传输，且所述控制系统24和数据中心25分别连接在一数据交换设备上并通过所述数据交换设备来分别对应进行控制信息交互与服务信息交互。

在具体实施中，智能终端21可以为智能仪表，数据交换设备23可以为交换机，应当理解，在与智能终端21连接的网关和与控制系统和数据中心连接的交换机之间，是通过通信网络来实现数据通信的。

在具体实施中，每个网关22与其对应的智能终端21之间通过两线制来实现控制信息和服务信息的传输，而且，由两线制为智能终端21供电。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的分离还包括信息的分离，控制信息和服务信息在智能终端分别与控制系统24和数据中心25之间以数据包的形式进行分离式传输，其中，控制信息形成控制数据包，服务信息形成服务数据包，服务数据包包括于控制数据包中。也即是说对所述控制信息和服务信息分别打包后进行分离传输。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的分离还包括时间分离，请结合图3，给出了采用分时传输的原理图，如图所示，在一个通讯周期里(如图中的T1、T2、Tn)划分时间片(如图中的t1、t2)，包括控制周期和服务周期，即控制信息和服务信息在一通讯周期中采用分时传输方式进行传输。其中，控制周期只发控制信息；服务周期只发服务信息；一个通讯周期包括请求、响应、超时处理等过程。

具体地，标志划分方法可以参见图4，如图所示：01的包表头、控制包；02的包表头、服务包，(其他协议包封装在data中)；

另外，在优先级调度上，假设控制包、服务包同时需要发送时，则控制包优先级最高，不可打断，不可丢弃。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的分离还包括网关分离，请结合图5，给出了网关分离的原理图。如图所示，网关22划分为一级网关和二级网关，其中，一级网关供所述智能终端接入，用于接收所述控制信息和服务信息；二级网关供接入通信网络并连接于所述一级网关，与一级网关至少构成两条物理或虚拟传输路径，两条传输路径用于对控制信息和服务信息进行分离传输。

通过上述实施例，可以分离数据包到两个不同的传输路径上，两个传输路径彼此隔离，防止数据相互干扰和数据碰撞。

例如：

方法1：GateA-GateB/GateA-GateC两条物理通道，两条连线。

方法2：GateA-GateB/GateA-GateC两条逻辑分离通道，一条连线，建立两条虚拟的数据连接，如socket通道，endpoint和endpoint通道。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的分离还包括在智能终端21上的分离，如图6，给出了智能终端21分离的原理图，如图所示，智能终端21中至少包括两个处理器：两个处理器中的第一处理器CPU-A，连接于网关22，用于处理与网关22之间通讯业务；两个处理器中的第二处理器CPU-B，分别连接于第一处理器CPU-A和设置于其上传感器，用于经由连接传感器来实现的测量业务，并将测量业务和通讯业务进行分离处理。而传统技术方案，一般采用单个处理器，其效率低，通讯慢，会影响传感测量的处理。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的分离还包括业态上的分离，如图7，在数据中心之上还包括设置在应用层上的应用终端，通过数据接口26连接数据中心25，用于提供基于服务信息的服务活动，以实现控制和服务之间的业态分离。一般地，应用终端具体包括通过软件来实现的一些应用，例如APP等。

传统业态只完成对终端的控制或只是检查终端的值有没有越界，服务功能不能扩展、缺失，或者将少量服务与控制含在一起执行。

本实用新型在保留传统业态基础上，增加了智能服务业态，比如讲人工的巡查，现场诊断，调校等全部由智能服务活动来替代。将控制活动和服务活动分开处理，比传统方法清晰、可靠、更具扩展性，并引进更广更多的服务业态和功能活动。

具体地，应用层是基于数据传输层产生的各种数据加工成果，实现数据共享，并以数据为中心，构建满足各种需求的APP，为使用者服务。对制造企业来说，构建设备管理的APP能够实现全生命周期数据管理、成本下降利润增加、改善过程质量；对设计院来说，构建工艺优化的APP，帮助用户分析工厂数据，为优化资源提供更优决策和设计；对科研机构来说，构建算法孵化和基于真实数据建模的APP，借助真实数据，研究成果有数可测，提高成果转化率；对用户来说，构建工厂设备管理的APP，减少停机、降低事故风险、生产效率提升、产能和产品质量提高。

实施例3

在实施例1的基础上，本实用新型中控制信息和服务信息处理上的融合具体可以通过以下具体实施方式来实现。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的融合包括在智能终端上多种功能的融合，实施例1中的智能终端上融合有可以连接不同设备的接口，即在智能终端上设置有多种接口，以实现设备的兼容性。其中，实施例2中的智能终端21和与设置在智能终端21上的传感器的方式只是其的一种具体实施方式。

例如，在具体实施中，智能终端融合了传感测量处理、故障自诊断、诊断关联设备、诊断工况等多元功能，而传统终端只有测量功能，这就好比电话的结构是大哥大，而现在是苹果智能穿戴等。

进一步地来讲，智能终端上设置多种接口会导致所获取的数据类型不相同，为了保证不同种类的数据之间的融合，如上述实施例2提到的方案一样，将所获取的不同种类的数据进行打包成一个数据包进行传输，进而实现多种功能接口的融合。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的融合包括在线路或信道的融合，通信线缆和信道实现供电和通信的叠加，传统的要么只供电，要么通信不供电，或者采用4线制供电通信。本实用新型采用两线制实现供电、通信叠加，既传输实时数据，又传输非实时数据。同时实现了长距离通信1-2km以上，码率可调最低在31.25k。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的融合包括在智能终端与网关之间的融合，本实用新型中的网关可以将不同种类的智能终端一起接入到网关中分别管理，实现了多种智能终端的信息融合，在原有现场布线基础上，不改变线缆和布线，直接接上网关，就可以实现对原有现场终端的融合接入，自动侦别网关下接的终端类型和链路状态，并实时刷新连接状态和链路地址表，实现对多种终端的融合接入，不需配置。

具体地，网关具有数据翻译功能，可以通过学习自适应调整翻译的语言，实现多种设备融合互通，现有环境下，不改变布线，方案实现了对原有设备和新设备等多种设备的融合。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的融合包括在工业上控制过程和服务过程之间的融合，例如，在研发时，可以自动捕获现场数据、实时数据分析和科研试验，这样可以保证研发具有实用性，先比现有技术中通过实验室的数据进行研发，最后得到的结果在实际中并不适用，这是实验数据和实际生产中的数据是完全不同的。还可以体现在运维过程中，终端可以实现自动运维、巡检、调校等功能；另外，研发设计时还可以根据现场服务数据作工艺分级优化和改良设计。

在具体实施中，控制信息和服务信息处理上的融合包括在对于现有系统的融合，现有系统主要实现了对于控制信息的处理，而本实用新型提供的系统，可以在不改变现有系统功能的情况下，兼容实现对于服务信息的处理。

综上所述，本实用新型提供一种采用分离技术和融合技术相结合的工业互联网系统，为今后工业物联网的发展提供技术支撑，实现了工业制造过程在控制和服务上的分离，同时也将控制和服务进行融合处理，体现了对现有系统的兼容性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统，包括：

若干智能终端；

控制系统，适用于通过通信网络与所述若干智能终端中的至少一个智能终端进行控制信息交互；

其特征在于，所述系统还包括：

数据中心，适用于通过所述通信网络与所述若干智能终端中的至少一个智能终端进行服务信息交互，以实现所述控制信息和服务信息之间的分离；以及

所述若干智能终端通过网关接入所述通信网络，所述若干智能终端和所述网关之间采用点对点的拓扑方式进行连接，且通过将所述控制信息和服务信息进行融合并在采用两线制连接的每对所述智能终端和网关之间进行传输，以实现所述控制信息和服务信息之间的融合。

2.根据权利要求1所述的对控制信息和服务信息进行分离与融合处理的系统，其特征在于，所述智能终端上包括供兼容多种设备的不同接口。