一种工业物联网多协议解析方法及系统与流程

本发明属于通信，特别涉及一种工业物联网多协议解析方法及系统。

背景技术：

1、基于工业物联网平台（iiot）的工业控制系统是汽车智能制造产业的关键技术。工业控制系统通常由多个制造商的设备和系统组成，不同制造商采用的通信技术复杂多样，各个设备使用不同的工业通信协议进行通信，一些特殊的设备控制系统通过专有的工业通信协议进行通信，这导致了通讯接口和通信协议种类纷繁复杂。汽车制造物联网中使用的接口有modbus、profibus dp、profinet、 cclink、opc、canbus等，这对于物联网的协议解析和通信带来了困难，因此如何进行高效的多协议解析和数据传输是非常重要的。

2、工业物联网目前采用的设备接入方法为，通过物联网网关预先内置多种协议解析程序以完成对多种工业设备的协议解析和数据采集，并转换为通用物联网协议上传至工业互联网平台，且多种解析程序一般都写死在固件里，对硬件资源消耗严重。而且，当接入新设备时，需要与全量的协议描述信息一一比对，以确定协议类型，这一过程效率低下，还可能影响旧设备的正常解析。

技术实现思路

1、本发明公开了一种工业物联网多协议解析方法及系统，旨在解决工业物联网平台通信接口和协议标准种类繁多、协议解析工作量大、硬件资源消耗大、设备接入困难的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种工业物联网多协议解析方法，包括：

3、s1、基于modbus tcp协议的初始协议核构造多协议的特征向量；所述初始协议核为包括modbus tcp协议关键信息的特征向量；

4、s2、对所述多协议的特征向量保留不同项，得到多协议的协议解析核；所述协议解析核为包括多协议关键信息的特征向量；

5、s3、根据接入物联网的设备信息和采集参数信息生成实例化解析程序，所述解析程序与协议解析核形成解析文件；

6、s4、运行解析文件以对所述设备发送的报文进行协议匹配和解析。

7、可选的，所述s1包括：

8、s11、根据多协议中目标协议的关键信息在所述初始协议核的基础上增加特征向量，得到新的特征向量；

9、s12、将所述新的特征向量输入到协议分类模型中，如果分类为所述目标协议，则将所述新的特征向量添加到特征向量集合；

10、s13、如果未分类为所述目标协议，返回s11，直到新的特征向量被分类为所述目标协议。

11、其中，所述目标协议为多协议中任一协议，对多协议中的任一协议均执行所述s11~s13。

12、可选的，在所述s1之前还包括：

13、采用协议的报文和协议标签构建训练样本，对所述协议分类模型进行训练；

14、所述协议分类模型为神经网络模型。

15、可选的，所述s2包括：

16、s21、将多协议的特征向量构造为x行y列的向量，其中x，y为自然数，x表示协议个数，y表示每种协议的特征向量个数；

17、s22、对任两个协议的特征向量保留不同项，删除重复项，得到x行y’列的向量；

18、s23、将x行y’列的行合并，得到1行x×y’列的向量。

19、可选的，所述s4包括：

20、s41、运行解析文件，根据所述设备所属协议在所述1行x×y’列的向量中选取匹配的特征向量；

21、s42、按照匹配的特征向量所述设备的报文进行解析。

22、可选的，在s4之前还包括：

23、从设备发送的报文中筛选出有效报文。

24、可选的，所述从设备发送的报文中筛选出有效报文包括：

25、确定k个聚类中心，k为初始协议核的维度；

26、按照报文接收顺序，将接收到报文数据聚类到各簇；

27、如果各簇的数据量按照初始协议核在报文中的前后位置而顺序增加，则接收到有效报文；

28、如果各簇的数据量未按照所述顺序增加，则为无效报文。

29、可选的，在s4之后还包括：

30、s5、将解析的设备采集参数推送到消息队列；

31、s6、数据库从所述消息队列中拉取消息，存入时序数据库。

32、可选的，所述初始协议核至少包括mbap报文头、地址码、功能码、数据正文、寄存器地址、寄存器数量和crc校验。

33、第二方面，本发明提供了一种工业物联网多协议解析系统，包括：

34、协议核构造模块，用于基于modbus tcp协议的初始协议核构造多协议的特征向量；所述初始协议核为包括modbus tcp协议关键信息的特征向量；对所述多协议的特征向量保留不同项，得到多协议的协议解析核；所述协议解析核为包括多协议关键信息的特征向量；

35、实例化模块，用于根据接入物联网的设备信息和采集参数信息生成实例化解析程序，所述解析程序与协议解析核形成解析文件；

36、解析模块，用于运行解析文件以对所述设备发送的报文进行协议匹配和解析。

37、本发明的有益效果包括：本发明提供的工业物联网多协议解析方法及系统可以支持解析多种协议类型，解决了工业物联网关接入设备困难，解析效率低，协议拓展困难的问题。具体来说，本发明以modbus tcp协议为基础，引入代表多协议的协议解析核来表征简约的协议特征，并通过协议解析核实现对多源异构协议的表达，极大地减小计算负荷，提高了报文处理及解析的效率，完成了工业物联网多协议设备的接入和数据解析流程。从整体角度看，本发明完善了工业物联网多源异构协议的报文和数据统一的格式化流程，提高了数据接入设备的能力，在建设智能工厂实现数据互联方面有巨大的实践价值。

38、本发明通过通过网关配置设备信息、关键采集参数信息，对多种协议进行解析和数据处理，获得待采集关键参数信息，实现异构工业设备通讯协议与数据的格式化解析，解决异构设备接入物联网平台的数据获取问题。

技术特征：

1.一种工业物联网多协议解析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述s1之前还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述s4包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s4之前还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从设备发送的报文中筛选出有效报文包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s4之后还包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始协议核至少包括mbap报文头、地址码、功能码、数据正文、寄存器地址、寄存器数量和crc校验。

10.一种工业物联网多协议解析系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种工业物联网多协议解析方法和系统，涉及通信技术领域，基于Modbus TCP协议的初始协议核构造多协议的特征向量；对多协议的特征向量保留不同项，得到多协议的协议解析核；根据接入物联网的设备信息和采集参数信息生成实例化解析程序，所述解析程序与协议解析核形成解析文件；运行解析文件以对所述设备发送的报文进行协议匹配和解析。本发明解决工业物联网平台通信接口和协议标准种类繁多、协议解析工作量大、硬件资源消耗大、设备接入困难的问题。

技术研发人员：刘琳,王俊程,林锦州,代雅娇,陈辰,孟菲
受保护的技术使用者：中汽数据（天津）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15