[發明專利]一種工業物聯網智能云網關及其通信方法

有效

• 申請號: 201810969494.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109150703B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 史運濤;丁輝;雷振伍;董廣亮;王力;孫德輝;李超;劉大千
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

1.一種工業物聯網智能云網關，其特征在于，包括：

數據采集模塊，具體用于獲取異構網絡中的網絡設備采集的工業數據；

協議解析與轉換模塊，具體用于對所述工業數據進行協議解析，并將具備不同通信協議的所述工業數據轉換為OPC UA標準數據；并進一步將得到的所述OPC UA標準數據轉換為MQTT協議數據；

云端傳輸模塊，具體用于將所述MQTT協議數據發送給云平臺；

所述云端傳輸模塊還用于接收所述云平臺發送的控制指令，所述控制指令為MQTT協議格式；

所述協議解析與轉換模塊還用于將所述控制指令轉換為OPC UA標準數據，并進一步轉換為符合目標網絡設備協議格式的指令數據；

所述數據采集模塊還用于將所述指令數據發送給所述目標網絡設備；

所述智能云網關還包括加密模塊；在網絡層，所述加密模塊用于通過加密隧道技術實現所述云端傳輸模塊與所述云平臺數據傳輸的安全性；

在傳輸層，所述加密模塊還用于采用非對稱加密技術實現所述云端傳輸模塊與所述云平臺的握手認證；

在應用層，所述加密模塊還用于采用通用唯一識別碼配合實現所述云平臺對所述云端傳輸模塊的權限校驗；

在應用層，所述加密模塊還用于：使用對稱算法生成對稱密鑰，并利用所述對稱密鑰加密所述MQTT協議數據，用非對稱公鑰對所述對稱密鑰進行非對稱加密；將加密后的所述MQTT協議數據和所述對稱密鑰通過所述云端傳輸模塊傳送至所述云平臺，以供所述云平臺利用非對稱私鑰解密得到所述對稱密鑰，并利用所述對稱密鑰對所述MQTT協議數據進行解密從而獲取明文數據。

2.根據權利要求1所述的智能云網關，其特征在于，所述云端傳輸模塊還用于：

向所述云平臺發送心跳信號，若在預設的心跳間隔內未接收到所述云平臺的響應消息，則獲知連接中斷，從而觸發所述云端傳輸模塊與所述云平臺重新建立連接；并同時采取斷點續傳，即將數據包進行臨時本地存儲，待通信恢復后再將所述數據包上傳給所述云平臺。

3.根據權利要求1所述的智能云網關，其特征在于，所述網絡設備與所述數據采集模塊之間的通信以及所述云端傳輸模塊與所述云平臺之間的通信通過在預設多類通信方式中進行選擇實現；

所述預設多類通信方式包括WiFi、以太網、3G、4G以及GSM/GPRS通信。

4.根據權利要求1所述的智能云網關，其特征在于，還包括web人機交互模塊；所述web人機交互模塊用于配置所述網絡設備、顯示所述網絡設備的接入狀態、數據傳輸狀態以及管理所述云平臺下發的所述控制指令。

5.一種工業物聯網智能云網關的通信方法，其特征在于，包括：

獲取異構網絡中的網絡設備采集的工業數據；

對所述工業數據進行協議解析，并將具備不同通信協議的所述工業數據轉換為OPC UA標準數據；并進一步將得到的所述OPC UA標準數據轉換為MQTT協議數據；

將所述MQTT協議數據發送給云平臺；

其中，在所述將所述MQTT協議數據發送給云平臺的過程中，在網絡層，通過加密隧道技術實現智能云網關與所述云平臺數據傳輸的安全性；

所述將所述MQTT協議數據發送給云平臺具體包括：

在傳輸層，采用非對稱加密技術實現所述智能云網關與所述云平臺的握手認證；

在所述握手認證通過后，在應用層，采用通用唯一識別碼配合實現所述云平臺對所述智能云網關的權限校驗；

在所述權限校驗通過后，在應用層，使用對稱算法生成對稱密鑰，并利用所述對稱密鑰加密所述MQTT協議數據，用非對稱公鑰對所述對稱密鑰進行非對稱加密；將加密后的所述MQTT協議數據和所述對稱密鑰傳送至所述云平臺，以供所述云平臺利用非對稱私鑰解密得到所述對稱密鑰，并利用所述對稱密鑰對所述MQTT協議數據進行解密從而獲取明文數據。