一种用于工业设备联网的方法及主动标识设备与流程

1.本技术涉及工业互联网及主动标识技术领域，尤其涉及一种用于工业设备联网的方法及主动标识设备。


背景技术：

2.据统计，在工业互联网的智能化改造总设备数量中，老旧设备占绝大部分。而老旧设备所在的工业现场环境恶劣复杂，对老旧设备进行改造，存在现场环境复杂、网络接入难度大、有线改造场景有限、无线接入电磁环境复杂、现场安装困难多等诸多问题，且过于依赖基础设施，耗费的人力物力巨大。即使顶着这些困难成功将老旧设备接入了工业互联网体系，也会出现网络连接不稳定、通信易受干扰、无线信号强度低、通讯速率低、安全能力弱等问题，无法达到用网标准。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种用于工业设备联网的方法及主动标识设备，用于解决如下技术问题：工业互联网智能改造场景中，工业设备难以接入远程网络，且网络连接质量差的技术问题。
4.本技术实施例采用下述技术方案：
5.一方面，本技术实施例提供了一种用于工业设备联网的方法，方法包括：在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络；确定所述wifi-mesh自组网络的中心节点；将所述中心节点接入工业互联网平台的公网，以使所述主动标识设备通过所述中心节点与工业互联网平台连接；通过所述主动标识设备采集所述待改造工业设备的运行数据，并根据所述运行数据对所述待改造工业设备进行远程智能化改造。
6.在一种可行的实施方式中，在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络，具体包括：将所述主动标识设备安装于待改造工业设备中，并为所述主动标识设备上电；通过主动标识设备的ap热点功能，在各个上电的主动标识设备之间建立网络连接，得到所述wifi-mesh自组网络；其中，每个主动标识设备为一个自组网节点。
7.在一种可行的实施方式中，确定所述wifi-mesh自组网络的中心节点，具体包括：获取所述wifi-mesh自组网络中每个自组网节点的发射功率；选取发射功率大于预设阈值的自组网节点，作为所述中心节点。
8.在一种可行的实施方式中，将所述中心节点接入工业互联网平台的公网，以使所述主动标识设备通过所述中心节点与工业互联网平台连接，具体包括：将所述中心节点配置为controller角色，接入所述工业互联网平台的公网；将所述主动标识设备设置为agent角色，通过各级agent中继节点，接入所述中心节点，并通过所述中心节点与所述工业互联网平台连接。
9.在一种可行的实施方式中，在将所述主动标识设备设置为agent角色，通过各级agent中继节点，接入所述中心节点，并通过所述中心节点与所述工业互联网平台连接之
后，所述方法还包括：基于预设周期，轮询与当前主动标识设备连接的子设备，获取各个子设备的信号强度，并根据所述信号强度，对信道进行周期性选择：通过所述中心节点controller，获取每个主动标识设备当前选择的信道信息，并根据所述信道信息，配置每个agent节点的优选信道以及发射功率。
10.在一种可行的实施方式中，在确定所述wifi-mesh自组网络的中心节点之后，所述方法还包括：若增加了新的主动标识设备，则将新增主动标识设备作为一个agent节点加入所述wifi-mesh自组网络，以使所述中心节点controller与所述新增主动标识设备agent相互发现并连接；获取新增agent节点的网络信息以及能力信息，并根据所述网络信息以及能力信息，配置所述新增agent节点的节点信息；其中，所述能力信息包括：所述新增agent节点是否支持2.4g、5g，以及支持的ssid数量。
11.在一种可行的实施方式中，根据所述网络信息，配置所述新增agent节点的节点信息，具体包括：基于ieee 1905.1协议中的自动配置过程，配置所述新增agent节点的节点信息；其中，所述节点信息至少包括以下任一项或多项：热点ssid、密码、度量、网络拓扑配置。
12.在一种可行的实施方式中，通过所述主动标识设备采集所述待改造工业设备的运行数据，并根据所述运行数据对所述待改造工业设备进行远程智能化改造，具体包括：根据所述主动标识设备所在的待改造工业设备的类型，确定需要采集的运行数据类型；通过所述主动标识设备，对所述需要采集的运行数据类型进行采集，得到所述待改造工业设备的运行数据；根据远程配置策略，周期性上报或者实时上报当前采集的待改造工业设备的运行数据，以使所述工业互联网平台对所述待改造工业设备进行智能化改造。
13.在一种可行的实施方式中，在在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络之后，所述方法还包括：当所述wifi-mesh自组网络中某一个主动标识设备出现故障，无法承担agent节点功能时，所述主动标识设备的子设备检测到网络断开后，通过广播搜索附近相邻agent的所有热点ssid，直至寻找到网络信号最稳定的主动标识设备并连接，从而重新接入wifi-mesh自组网络。
14.另一方面，本技术实施例还提供了一种用于工业设备联网的主动标识终端设备，所述主动标识终端设备包括：主动标识模块，用于存储主动标识；wifi-mesh自组网模块，用于组建wifi-mesh自组网络，并将所述wifi-mesh自组网络通过中心节点接入以太网；所述主动标识模块与所述wifi自组网模块连接；安全模块，用于防止恶意破坏，在发现侵入行为时，主动删除主动标识模块中存储的主动标识；高增益天线模块，用于增强主动标识设备的信号强度。
15.与现有技术相比，本技术实施例提供的一种用于工业设备联网的方法及主动标识设备，具有如下有益效果：
16.本发明可以在无需添加多种网络设备前提下，占用极少资源将主动标识设备接入广域网/局域网。多个主动标识终端可自行组网，形成去中心化星形分布式网络，从而将多个主动标识终端接入工业互联网体系。且每一个主动标识终端均可通过星形网络接入中心节点，通过本发明，可显著降低设备成本与系统复杂度，提升系统稳定性；同时能提升无线信号稳定性，某一主动标识终端故障不影响自组网系统稳定性，主动标识终端数量越多，星形分布式网络将越稳定，通信质量更加稳定，现场实施部署更加快捷方便。解决了当前主动标识终端联网困难，现场网络不稳定，通讯速率低等诸多问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
18.图1为本技术实施例提供的一种用于工业设备联网的方法流程图；
19.图2为本技术实施例提供的一种wifi-mesh自组网络示意图；
20.图3为本技术实施例提供的一种用于工业设备联网的主动标识设备的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
22.本技术实施例提供了一种用于工业设备联网的方法，如图1所示，用于工业设备联网的方法具体包括步骤s101-s104：
23.s101、在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络。
24.具体地，将主动标识设备安装于待改造工业设备中，并为主动标识设备上电；通过主动标识设备的ap热点功能，在各个上电的主动标识设备之间建立网络连接，得到wifi-mesh自组网络；其中，每个主动标识设备为一个自组网节点。
25.图2为本技术实施例提供的一种wifi-mesh自组网络示意图，如图2所示，可见wifi-mesh自组网络与传统的无线网络相比，采用了树状拓扑结构，是采用全新的“无线网格网”理念设计的移动宽带多媒体通信系统。系统所有节点在非视距、快速移动条件下，利用无中心自组网的分布式网络构架，可实现多路语音、数据、图像等多媒体信息的实时交互，整体系统部署便捷、使用灵活、操作简单、维护方便。能够提供一个易于部署、自动组网并自我修复的网络。它无需部署wi-fi基础设施，就能在更大范围内部署节点，基于这种网络拓扑结构，它最多可以扩展到数千节点。且节点数越多，通讯质量越稳定。无线远距离wifi自组网可采用mesh技术，由一组带有无线收发装置的可移动节点，组成的一个临时性多跳自治系统。它不依赖于基础设施，具有可临时组网、无控制中心、抗毁性强等特点。
26.本技术设计了一种具备wifi-mesh自组网功能的主动标识设备，多个主动标识设备通过自组网方式，可组成星形分布式网络，通过中心节点接入工业互联网体系，解决当前主动标识终端联网困难，现场网络不稳定，通讯速率低等诸多问题。在自组网络中，所有的主动标识终端都具备ap热点功能，都作为agent角色。agent节点既是星形网络节点中的分支节点，又是接入网络的设备实体，它需要执行controller节点发过来的命令，周期性给controller节点上报网络度量和能力信息。agent节点可以通过其他agent节点间接连接到controller节点。
27.s102、确定wifi-mesh自组网络的中心节点。
28.具体地，获取wifi-mesh自组网络中每个自组网节点的发射功率。选取发射功率大于预设阈值的自组网节点，作为中心节点。
29.作为一种可行的实施方式，选取发射功率较强或最强的节点作为中心节点，作为接入公网的主节点，承担wifi-mesh自组网络的controller角色，为其它的支持mesh自组网的主动标识设备提供网络中的接入功能。controller节点通过接收网络度量、设备能力信息，通过一定的分析和计算，来统一操作整个mesh网络的功能，如信道、拓扑结构、客户端漫游等。controller节点也会发送控制命令给agent节点，来提升网络中的负载均衡或控制其它功能的管理。controller节点既可以是单独的设备，也可以是controller+agent的形式集成在一起。
30.进一步地，若增加了新的主动标识设备，则将新增主动标识设备作为一个agent节点加入wifi-mesh自组网络，以使中心节点controller与新增主动标识设备agent相互发现并连接。然后获取新增agent节点的网络信息以及能力信息，并根据网络信息以及能力信息，配置新增agent节点的节点信息；其中，能力信息包括：新增agent节点是否支持2.4g、5g，以及支持的ssid数量。
31.作为一种可行的实施方式，当一个主动标识设备作为agnet节点加入网络后，通过ieee 1905.1协议初始化，中心节点controller和主动标识设备agent就会相互发现。controller通过协议查询连入agent的网络信息、无线的能力(是否支持2.4g、5g，支持几个ssid等)，根据这些信息，controller来决定如何配置此agent。
32.进一步地，基于ieee 1905.1协议中的自动配置过程，配置新增agent节点的节点信息；其中，节点信息至少包括以下任一项或多项：热点ssid、密码、度量、网络拓扑配置。
33.s103、将中心节点接入工业互联网平台的公网，以使主动标识设备通过中心节点与工业互联网平台连接。
34.具体地，将中心节点配置为controller角色，接入工业互联网平台的公网。将主动标识设备设置为agent角色，通过各级agent中继节点，接入中心节点，并通过中心节点与工业互联网平台连接。
35.作为一种可行的实施方式，联网初始阶段，wifi-mesh自组网络中，需要先配置接入以太网的中心节点为controller角色。controller设备配置完毕后，导入新的agent节点，并进行信息配置，以达到扩展网络的目的。主动标识设备上电后，将主动广播自身热点ssid，按照wps协议，使用wpa2协议，与中心节点建立连接。
36.进一步地，每个作为ap热点的主动标识设备，将基于预设周期，轮询与自身连接的子设备，获取各个子设备的信号强度，并根据信号强度，对信道进行周期性选择。中心节点controller获取每个主动标识设备当前选择的信道信息，并根据信道信息，配置每个agent节点的优选信道以及发射功率等信息。
37.s104、通过主动标识设备采集待改造工业设备的运行数据，并根据运行数据对待改造工业设备进行远程智能化改造。
38.具体地，根据主动标识设备所在的待改造工业设备的类型，确定需要采集的运行数据类型。通过主动标识设备，对需要采集的运行数据类型进行采集，得到待改造工业设备的运行数据；根据远程配置策略，周期性上报或者实时上报当前采集的待改造工业设备的运行数据，以使工业互联网平台对待改造工业设备进行智能化改造。
39.作为一种可行的实施方式，主动标识设备在与工业互联网平台连接后，对工业现场老旧设备进行状态采集。根据设备类型不同，可采集各类运行数据，比如电压、电流、开关状态等数据。根据远程配置策略，可周期/实时上报当前接入的老旧设备状态，实现对老旧设备的智能化改造。主动标识设备作为agent节点，通过高增益天线模块可增强自身通信能力，可在恶劣电磁环境中通过增大发射功率方式，通过扩频与调频方式，保持信道稳定从而解决现场网络不稳定，通讯易受干扰影响的问题。
40.进一步地，当wifi-mesh自组网络中某一个主动标识设备出现故障，无法承担agent节点功能时，主动标识设备的子设备检测到网络断开后，通过广播搜索附近相邻agent的所有热点ssid，直至寻找到网络信号最稳定的主动标识设备并连接，从而重新接入wifi-mesh自组网络。
41.某一主动标识终端故障不影响自组网系统的稳定性，智改现场主动标识终端数量越多，星形分布式网络将越稳定，通信质量更加稳定。
42.另外，本技术实施例还提供了一种用于工业设备联网的主动标识终端，如图3所示，用于工业设备联网的主动标识终端设备300具体包括：
43.主动标识模块310，用于存储主动标识；
44.wifi-mesh自组网模块320，用于组建wifi-mesh自组网络，并将所述wifi-mesh自组网络通过中心节点接入以太网；所述主动标识模块与所述wifi自组网模块连接；
45.安全模块330，用于防止恶意破坏，在发现侵入行为时，主动删除主动标识模块中存储的主动标识；
46.高增益天线模块340，用于增强主动标识设备的信号强度。
47.上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
48.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
49.本领域内的技术人员应明白，本说明书实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
50.本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
51.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
52.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
53.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
54.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
55.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
57.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
58.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
59.以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，所述方法包括：在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络；确定所述wifi-mesh自组网络的中心节点；将所述中心节点接入工业互联网平台的公网，以使所述主动标识设备通过所述中心节点与工业互联网平台连接；通过所述主动标识设备采集所述待改造工业设备的运行数据，并根据所述运行数据对所述待改造工业设备进行远程智能化改造。2.根据权利要求1所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络，具体包括：将所述主动标识设备安装于待改造工业设备中，并为所述主动标识设备上电；通过主动标识设备的ap热点功能，在各个上电的主动标识设备之间建立网络连接，得到所述wifi-mesh自组网络；其中，每个主动标识设备为一个自组网节点。3.根据权利要求1所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，确定所述wifi-mesh自组网络的中心节点，具体包括：获取所述wifi-mesh自组网络中每个自组网节点的发射功率；选取发射功率大于预设阈值的自组网节点，作为所述中心节点。4.根据权利要求1所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，将所述中心节点接入工业互联网平台的公网，以使所述主动标识设备通过所述中心节点与工业互联网平台连接，具体包括：将所述中心节点配置为controller角色，接入所述工业互联网平台的公网；将所述主动标识设备设置为agent角色，通过各级agent中继节点，接入所述中心节点，并通过所述中心节点与所述工业互联网平台连接。5.根据权利要求4所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，在将所述主动标识设备设置为agent角色，通过各级agent中继节点，接入所述中心节点，并通过所述中心节点与所述工业互联网平台连接之后，所述方法还包括：基于预设周期，轮询与当前主动标识设备连接的子设备，获取各个子设备的信号强度，并根据所述信号强度，对信道进行周期性选择：通过所述中心节点controller，获取每个主动标识设备当前选择的信道信息，并根据所述信道信息，配置每个agent节点的优选信道以及发射功率。6.根据权利要求1所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，在确定所述wifi-mesh自组网络的中心节点之后，所述方法还包括：若增加了新的主动标识设备，则将新增主动标识设备作为一个agent节点加入所述wifi-mesh自组网络，以使所述中心节点controller与所述新增主动标识设备agent相互发现并连接；获取新增agent节点的网络信息以及能力信息，并根据所述网络信息以及能力信息，配置所述新增agent节点的节点信息；其中，所述能力信息包括：所述新增agent节点是否支持2.4g、5g，以及支持的ssid数量。7.根据权利要求6所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，根据所述网络信息，配置所述新增agent节点的节点信息，具体包括：
基于ieee 1905.1协议中的自动配置过程，配置所述新增agent节点的节点信息；其中，所述节点信息至少包括以下任一项或多项：热点ssid、密码、度量、网络拓扑配置。8.根据权利要求1所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，通过所述主动标识设备采集所述待改造工业设备的运行数据，并根据所述运行数据对所述待改造工业设备进行远程智能化改造，具体包括：根据所述主动标识设备所在的待改造工业设备的类型，确定需要采集的运行数据类型；通过所述主动标识设备，对所述需要采集的运行数据类型进行采集，得到所述待改造工业设备的运行数据；根据远程配置策略，周期性上报或者实时上报当前采集的待改造工业设备的运行数据，以使所述工业互联网平台对所述待改造工业设备进行智能化改造。9.根据权利要求1所述的一种用于工业设备联网的方法，其特征在于，在在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建wifi-mesh自组网络之后，所述方法还包括：当所述wifi-mesh自组网络中某一个主动标识设备出现故障，无法承担agent节点功能时，所述主动标识设备的子设备检测到网络断开后，通过广播搜索附近相邻agent的所有热点ssid，直至寻找到网络信号最稳定的主动标识设备并连接，从而重新接入wifi-mesh自组网络。10.一种用于工业设备联网的主动标识终端设备，其特征在于，所述主动标识终端设备包括：主动标识模块，用于存储主动标识；wifi-mesh自组网模块，用于组建wifi-mesh自组网络，并将所述wifi-mesh自组网络通过中心节点接入以太网；所述主动标识模块与所述wifi自组网模块连接；安全模块，用于防止恶意破坏，在发现侵入行为时，主动删除主动标识模块中存储的主动标识；高增益天线模块，用于增强主动标识设备的信号强度。

技术总结
本发明公开了一种用于工业设备联网的方法及主动标识设备，属于工业互联网及主动标识技术领域，用于解决工业互联网智能改造场景中，工业设备难以接入远程网络，且网络连接质量差的技术问题。方法包括：在若干个主动标识设备之间建立网络连接，构建WIFI-Mesh自组网络；确定所述WIFI-Mesh自组网络的中心节点；将所述中心节点接入工业互联网平台的公网，以使所述主动标识设备通过所述中心节点与工业互联网平台连接；通过所述主动标识设备采集所述待改造工业设备的运行数据，并根据所述运行数据对所述待改造工业设备进行远程智能化改造。解决了当前主动标识终端联网困难，现场网络不稳定，通讯速率低等诸多问题。通讯速率低等诸多问题。通讯速率低等诸多问题。


技术研发人员：张轩伟 肖雪 于静 吕林涛
受保护的技术使用者：浪潮工业互联网股份有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/16