[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

本發明實施例提供一種工業物聯網智能云網關及其通信方法該網關包括數據采集模塊，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。本發明實施例通過單一網關實現了不同協議的工業數據的上云服務，提供了不同網絡的設備接入方案，解決了異構網絡中多協議工業數據上云的難題；同時從網絡層、傳輸層、應用層三個層面全方位的解決了數據傳輸的安全性問題，形成了完整的安全保障體系。

技術領域

本發明實施例涉及通信技術領域，具體涉及一種工業物聯網智能云網關及其通信方法。

背景技術

工業數據通信已被廣泛用在工業生產的各個環節，通過工業通信系統來對工業生產的各環節進行監控。目前，對工業數據的訪問主要有兩種方式，一種是通過串口或總線傳送到本地計算機進行控制，另一種是通過網絡上傳到云服務器，利用遠程終端進行數據訪問。盡管目前物聯網在各領域的應用廣泛，但沒有物聯網數據接入的統一接口，目前傳感網絡，特別是傳統工業傳感網絡數據采集協議繁多，協議標準不統一，各行業根據應用需求，獨自建立自己的系統及終端，采用不同的協議進行數據傳輸。傳統網關只支持某兩種協議之間的轉換，不能實現異構網絡多協議轉換，無法通過單一網關解決異構網絡多協議轉換及數據上云的問題。

發明內容

為解決現有技術無法通過單一網關解決異構網絡多協議轉換及數據上云的問題，本發明實施例提供一種工業物聯網智能云網關及其通信方法。

第一方面，本發明實施例提供一種工業物聯網智能云網關，該智能云網關包括數據采集模塊，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。

可選地，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。

可選地，所述智能云網關還包括加密模塊；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。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，所述網絡設備與所述云端傳輸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。