一种应用于智能生产设备的网络集成通信方法和系统与流程

本发明提出了一种应用于智能生产设备的网络集成通信方法和系统，属于通信。

背景技术：

1、随着智能制造技术的不断发展，在大型生产制造流水线上，往往通过设备之间的自动无线通信方式进行数据对接来完成智能制造过程，然而，现有的智能制造过程往往需要人为运维和检测无线通信链路的通信质量，并在无线通信链路的通信质量不好时，通过人为切换方式进行通信链路改善，极大程度上提高用人成本，并且导致通信链路改善效率和及时性较差的问题发生。

技术实现思路

1、本发明提供了一种应用于智能生产设备的网络集成通信方法和系统，用以解决通信链路改善效率和及时性较差的问题：

2、一种应用于智能生产设备的网络集成通信方法，所述网络集成通信方法包括：

3、以具备通信功能的智能生产设备作为网络通信节点，获取通信网络中的各个通信节点以及通信节点之间的通信对应关系；

4、在每个预设的单位周期内根据建立通信连接的相邻通信节点之间的通信链路数据确定建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量等级；

5、设置下一单位周期对应的通信链路质量检测阈值，并根据所述通信链路质量检测阈值与建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量确定是否进行通信链路切换。

6、进一步地，以具备通信功能的智能生产设备作为网络通信节点，获取通信网络中的各个通信节点以及通信节点之间的通信对应关系，包括：

7、在智能生产设备网络中提取具备通信功能的智能生产设备，作为通信节点；

8、根据智能生产过程中的生产执行流程获取所述通信节点之间的通信对应关系。

9、进一步地，在预设的单位周期内根据建立通信连接的相邻通信节点之间的通信链路数据确定建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量等级，包括：

10、在预设的单位周期的起始时刻开始至单位周期的结束时刻时，实时采集建立通信连接的相邻通信节点之间的通信链路数据；

11、利用所述通信链路数据结合等级设定模型对通信连接的相邻通信节点之间的通信链路进行等级确定，获得通信链路质量等级划分参数值；其中，所述等级设定模型如下：

12、

13、d0＝s·n·d

14、

15、其中，q表示通信链路质量等级划分参数值；d1表示建立通信连接的相邻通信节点之间的直线距离；d0表示基准直线距离；s表示当前网络配置下，无线通信每单位距离d内的信号衰减比例；n表示当前智能生产设备中，距离最近的两个智能生产设备之间的直线距离所包含的单位距离的个数；其中，单位距离d的取值范围为1.3m-1.8m；f1表示建立通信连接的相邻通信节点之间的信噪比；f2表示接收端干扰信号综合参数数值(即干扰信号功率对应的纯数量值)；f01和f02分别表示建立通信连接的相邻通信节点作为无线信号接收端时对应的干扰信号功率；

16、通过所述通信链路质量等级划分参数值与预设的第一阈值和第二阈值的比较确定建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量等级。

17、具体的，当所述通信链路质量等级划分参数值不低于预设的第一阈值时，认定当前通信链路质量等级为高级；

18、当所述通信链路质量等级划分参数值低于预设的第一阈值，但，不低于预设的第二阈值时，认定当前通信链路质量等级为中级；

19、当所述通信链路质量等级划分参数值低于预设的第二阈值时，认定当前通信链路质量等级为低级。

20、进一步地，设置下一单位周期对应的通信链路质量检测阈值，并根据所述通信链路质量检测阈值与建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量确定是否进行通信链路切换，包括：

21、针对不同通信链路质量等级设置下一单位周期的通信链路质量检测阈值；其中，所述通信链路质量检测阈值通过如下公式获取：

22、

23、

24、

25、其中，q01、q02和q03分别表示通信链路质量为高级、中级和低级等级对应的通信链路质量检测阈值；q1和q2分别表示预设的第一阈值和第二阈值；m表示单位周期内的建立通信连接的两个通信节点之间无线通信次数。

26、在下一单位周期内实时监测每个相邻通信节点之间的通信链路质量参数，并在所述通信链路质量参数低于其对应的通信链路质量检测阈值时，自动进行通信链路切换。

27、进一步地，在下一单位周期内实时监测每个相邻通信节点之间的通信链路质量参数，并在所述通信链路质量参数低于其对应的通信链路质量检测阈值时，自动进行通信链路切换，包括：

28、在每个单位周期结束时刻，提取当前单位周期内获得的建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路等级；

29、根据所述通信节点之间的通信链路等级调取与所述通信链路等级对应的通信链路质量检测阈值；

30、在下一单位周期内监测建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量参数，当所述通信链路质量参数低于对应的通信链路质量检测阈值时，自动进行通信链路切换。

31、其中，在下一单位周期内监测建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量参数，当所述通信链路质量参数低于对应的通信链路质量检测阈值时，自动进行通信链路切换，包括：

32、对所述单位周期的时间长度进行时间划分，形成多个等时长的通信链路质量参数检测时间块；

33、在每个时间块的起始时刻至所述时间块终止时刻实时采集建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路数据，并利用所述通信链路数据获取所述时间块对应的通信链路质量参数；其中，所述通信链路质量参数通过如下公式进行获取：

34、qs＝(1+b1·b2)·q

35、其中，qs表示通信链路质量参数；b1表示当前单位周期内的信噪比相较于上一个单位周期的信噪比的变化比例，并且，当信噪比上升时，b1为正，当信噪比下降时，b1为负；b2表示当前单位周期内的干扰信号综合参数数值相较于上一个单位周期的干扰信号综合参数数值的变化比例，并且，当干扰信号综合参数数值上升时，b2为负，当干扰信号综合参数数值下降时，b2为正；具体的，信噪比越高越好，干扰信号综合参数越低越好，且当b1和b2为负时，令b1与b2的乘积符号为负。

36、在所述时间块结束时刻将获得的所述通信链路质量参数与通信链路质量检测阈值进行比较，获得比较结果；

37、如果所述比较结果表明通信链路质量参数未低于所述通信链路质量检测阈值，则进入下一时间块的通信链路质量检测运行；

38、如果所述比较结果表明通信链路质量参数低于所述通信链路质量检测阈值，则在备用通信链路中提取一条目标通信链路，并将低于通信链路质量检测阈值的相邻两个通信节点之间的通信链路自动切换为目标通信链路。

39、一种应用于智能生产设备的网络集成通信系统，所述网络集成通信系统包括：

40、关系获取模块，用于以具备通信功能的智能生产设备作为网络通信节点，获取通信网络中的各个通信节点以及通信节点之间的通信对应关系；

41、等级划分模块，用于在每个预设的单位周期内根据建立通信连接的相邻通信节点之间的通信链路数据确定建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量等级；

42、链路切换模块，用于设置下一单位周期对应的通信链路质量检测阈值，并根据所述通信链路质量检测阈值与建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量确定是否进行通信链路切换。

43、进一步地，所述关系获取模块包括：

44、节点获取模块，用于在智能生产设备网络中提取具备通信功能的智能生产设备，作为通信节点；

45、通信关系获取模块，用于根据智能生产过程中的生产执行流程获取所述通信节点之间的通信对应关系。

46、进一步地，所述等级划分模块包括：

47、数据采集模块，用于在预设的单位周期的起始时刻开始至单位周期的结束时刻时，实时采集建立通信连接的相邻通信节点之间的通信链路数据；

48、参数值获取模块，用于利用所述通信链路数据结合等级设定模型对通信连接的相邻通信节点之间的通信链路进行等级确定，获得通信链路质量等级划分参数值；其中，所述等级设定模型如下：

49、

50、d0＝s·n·d

51、

52、其中，q表示通信链路质量等级划分参数值；d1表示建立通信连接的相邻通信节点之间的直线距离；d0表示基准直线距离；s表示当前网络配置下，无线通信每单位距离d内的信号衰减比例；n表示当前智能生产设备中，距离最近的两个智能生产设备之间的直线距离所包含的单位距离的个数；其中，单位距离d的取值范围为1.3m-1.8m；f1表示建立通信连接的相邻通信节点之间的信噪比；f2表示接收端干扰信号综合参数数值(即干扰信号功率对应的纯数量值)；f01和f02分别表示建立通信连接的相邻通信节点作为无线信号接收端时对应的干扰信号功率；

53、等级获取模块，用于通过所述通信链路质量等级划分参数值与预设的第一阈值和第二阈值的比较确定建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量等级。

54、具体的，当所述通信链路质量等级划分参数值不低于预设的第一阈值时，认定当前通信链路质量等级为高级；

55、当所述通信链路质量等级划分参数值低于预设的第一阈值，但，不低于预设的第二阈值时，认定当前通信链路质量等级为中级；

56、当所述通信链路质量等级划分参数值低于预设的第二阈值时，认定当前通信链路质量等级为低级。

57、进一步地，所述等级划分模块包括：

58、阈值设置模块，用于针对不同通信链路质量等级设置下一单位周期的通信链路质量检测阈值；其中，所述通信链路质量检测阈值通过如下公式获取：

59、

60、

61、

62、其中，q01、q02和q03分别表示通信链路质量为高级、中级和低级等级对应的通信链路质量检测阈值；q1和q2分别表示预设的第一阈值和第二阈值；m表示单位周期内的建立通信连接的两个通信节点之间无线通信次数。

63、切换模块，用于在下一单位周期内实时监测每个相邻通信节点之间的通信链路质量参数，并在所述通信链路质量参数低于其对应的通信链路质量检测阈值时，自动进行通信链路切换。

64、进一步地，所述切换模块包括：

65、等级提取模块，用于在每个单位周期结束时刻，提取当前单位周期内获得的建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路等级；

66、阈值调取模块，用于根据所述通信节点之间的通信链路等级调取与所述通信链路等级对应的通信链路质量检测阈值；

67、切换执行模块，用于在下一单位周期内监测建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路质量参数，当所述通信链路质量参数低于对应的通信链路质量检测阈值时，自动进行通信链路切换。

68、其中，所述切换执行模块包括：

69、时间划分模块，用于对所述单位周期的时间长度进行时间划分，形成多个等时长的通信链路质量参数检测时间块；

70、质量参数获取模块，用于在每个时间块的起始时刻至所述时间块终止时刻实时采集建立通信连接的两个通信节点之间的通信链路数据，并利用所述通信链路数据获取所述时间块对应的通信链路质量参数；其中，所述通信链路质量参数通过如下公式进行获取：

71、qs＝(1+b1·b2)·q

72、其中，qs表示通信链路质量参数；b1表示当前单位周期内的信噪比相较于上一个单位周期的信噪比的变化比例，并且，当信噪比上升时，b1为正，当信噪比下降时，b1为负；b2表示当前单位周期内的干扰信号综合参数数值相较于上一个单位周期的干扰信号综合参数数值的变化比例，并且，当干扰信号综合参数数值上升时，b2为负，当干扰信号综合参数数值下降时，b2为正；具体的，信噪比越高越好，干扰信号综合参数越低越好，且当b1和b2为负时，令b1与b2的乘积符号为负。

73、比较模块，用于在所述时间块结束时刻将获得的所述通信链路质量参数与通信链路质量检测阈值进行比较，获得比较结果；

74、第一判定模块，用于如果所述比较结果表明通信链路质量参数未低于所述通信链路质量检测阈值，则进入下一时间块的通信链路质量检测运行；

75、第二判定模块，用于如果所述比较结果表明通信链路质量参数低于所述通信链路质量检测阈值，则在备用通信链路中提取一条目标通信链路，并将低于通信链路质量检测阈值的相邻两个通信节点之间的通信链路自动切换为目标通信链路。

76、本发明有益效果：

77、本发明提出的一种应用于智能生产设备的网络集成通信方法和系统能够实现通信链路的自动切换，完全替代人工切换，能够有效降低人工成本，并且，通过无线通信链路的质量监控和自动切换能够有效提高无线通信链路的改善效率和切换及时性，有效防止人工进行通信链路改善和切换导致的无线通信链路的改善效率低和切换及时性差的问题发生。