故障仿真监测诊断方法、装置、电子装置和存储介质与流程

1.本技术涉及工业物联网领域，特别是涉及故障仿真监测诊断方法、装置、系统、电子装置和存储介质。


背景技术：

2.工业控制系统由于具有可靠性、稳定性等优点，近年来在流程工业中得到广泛应用。例如dcs系统(distributed control system，分散控制系统)，在大大提高生产控制精度，减轻操作员的劳动强度，保证生产装置稳定运行的同时，dcs系统要求的操作条件越来越严格，向现场操作人员和工艺人员都提出了更高的要求。由于目前dcs系统的报警功能仅能给出简单的报警信息，无法提供深层次的故障原因，一旦出现传感器漂移、设备失效、工艺波动或误操作等原因导致的复杂故障，操作员难以及时准确判断，甚至可能做出错误决策，轻则影响产品质量、生产调度计划，重则会出现生产事故，造成人员伤亡和巨大的经济损失。
3.因此，从海量的仿真控制数据中挖掘出有效的信息，为操作人员提供对工业控制系统运行状态准确及时的分析，防止事故的发生，是确保工业控制系统安全运行的重要环节。
4.针对相关技术中存在工业控制系统无法准确定位故障信息的问题，目前还没有提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.在本实施例中提供了一种故障仿真监测诊断方法、装置、电子装置和存储介质，以解决相关技术中工业控制系统无法准确定位故障信息的问题。
6.第一个方面，在本实施例中提供了一种故障仿真监测诊断方法，包括：根据预设的部署信息，将组态数据初始化获得多个子控制器的网络地址；接收仿真服务器发送的仿真网络包；根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述仿真网络包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器；识别所述子控制数据包，获取诊断结果。
7.在其中的一些实施例中，所述根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器包括：解析所述仿真网络包，获得第一命令包和第一数据包；将所述第一命令包和所述第一数据包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述第一命令包和所述第一数据包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器。
8.在其中的一些实施例中，所述解析所述仿真网络包，获得第一命令包和第一数据
包包括：验证所述仿真网络包是否含有第一标识；若所述仿真网络包含有第一标识，则获取所述仿真网络包的大小和/或类型；根据所述仿真网络包的大小和/或类型，获得第一命令包和第一数据包。
9.在其中的一些实施例中，所述识别所述子控制数据包，获取诊断结果包括：其中，所述子控制数据包包括第二数据包和第二命令包；将所述第二命令包和所述第二数据包进行合并，生成仿真回包；将所述仿真回包，发送至所述仿真服务器。
10.在其中的一些实施例中，所述根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器包括：检测在预设时间间隔中是否接收到对应的子控制器的子控制数据包；若在预设时间间隔中未接收到对应的子控制器的子控制数据包，则生成异常记录反馈给仿真服务器并断开与该子控制器的连接。
11.在其中的一些实施例中，所述方法还包括：接收仿真服务器发送的仿真输入数据，将仿真输出数据发送至所述仿真服务器。
12.在其中的一些实施例中，所述根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器之前包括：根据所述网络地址检测与多个所述子控制器的连接状态是否有效；若对应的子控制器连接状态无效，则停止将仿真网络包发送至该子控制器。
13.第二个方面，在本实施例中提供了一种故障仿真监测诊断装置，包括：部署模块，用于根据预设的部署信息，将组态数据初始化获得多个子控制器的网络地址；接收模块，用于接收仿真服务器发送的仿真网络包，其中，所述仿真网络包含有目标地址；分发模块，用于根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述仿真网络包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器；识别模块，用于识别所述子控制数据包，获取诊断结果。
14.第三个方面，在本实施例中提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一个方面所述的故障仿真监测诊断方法。
15.第四个方面，在本实施例中提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的故障仿真监测诊断方法。
16.与相关技术相比，在本实施例中提供的故障仿真监测诊断方法，通过网络地址将仿真数据包分发至对应的子控制器，收集多个子控制器的子控制数据包进行识别获取诊断结果，解决了工业控制系统无法准确定位故障信息的问题，实现了从海量的仿真控制数据中挖掘出有效的信息，为操作人员提供对工业控制系统运行状态准确及时的分析，防止事故的发生，确保工业控制系统安全运行。
17.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他
特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是相关技术的硬件结构框图；图2是本实施例的故障仿真监测诊断方法的流程图；图3是本实施例的故障仿真监测诊断装置的结构框图。
具体实施方式
19.为更清楚地理解本技术的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本技术进行了描述和说明。
20.除另作定义外，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应具有本技术所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本技术中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本技术中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块（单元）的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块（单元），而可包括未列出的步骤或模块（单元），或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块（单元）。在本技术中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本技术中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本技术中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
21.在本实施例中提供的方法实施例可以在主控制器、计算机或者类似的运算装置中执行。比如在主控制器上运行，图1是本实施例的故障仿真监测诊断方法的主控制器的硬件结构框图。如图1所示，主控制器可以包括一个或多个（图1中仅示出一个）处理器102和用于存储数据的存储器104，其中，处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置。上述主控制器还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述主控制器的结构造成限制。例如，主控制器还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示出的不同配置。
22.存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如在本实施例中的故障仿真监测诊断方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至主控制器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
23.传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络包括主控制器的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器（network interface controller，简称为nic），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频（radio frequency，简称为rf）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
24.在本实施例中提供了一种故障仿真监测诊断方法，图2是本实施例的故障仿真监测诊断方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：步骤s201，根据预设的部署信息，将组态数据初始化获得多个子控制器的网络地址。
25.其中，所述网络地址包含多个子控制器对应的ip地址和端口号。
26.具体地，所述主控制器与仿真服务器建立连接，用于与所述仿真服务器交互数据。且所述主控制器根据预设的部署信息，将组态数据初始化获得多个子控制器的网络地址。
27.步骤s202，接收仿真服务器发送的仿真网络包。
28.其中，所述仿真网络包含有目标地址，所述目标地址为该仿真网络包所控制的子控制器。
29.具体地，所述主控制器接收所述仿真服务器发送的仿真网络包，根据所述目标地址和所述网络地址与多个子控制器建立连接。
30.步骤s203，根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述仿真网络包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器。
31.具体地，所述主控制器解析所述仿真网络包，获得第一命令包和第一数据包；将所述第一命令包和所述第一数据包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述第一命令包和所述第一数据包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器。
32.所述根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器之前包括：根据所述网络地址检测与多个所述子控制器的连接状态是否有效；若对应的子控制器连接状态无效，则停止将仿真网络包发送至该子控制器。
33.具体地，主控制器与子控制器建立tcp连接，并向子控制器发送网络检测数据包，在预设时间内未收到子控制器返回对应的数据包，则主控制器停止将仿真网络包发送至该子控制器。
34.所述解析所述仿真网络包，获得第一命令包和第一数据包包括：验证所述仿真网络包是否含有第一标识；若所述仿真网络包含有第一标识，则获取所述仿真网络包的大小和/或类型；根据所述仿真网络包的大小和/或类型，获得第一命令包和第一数据包。
35.具体地，主控制器检测所述仿真网络包的表头是否含有第一标识，获取含有第一标识的仿真网络包的大小和/或类型，从所述仿真网络包中提取第一命令包和第一数据包。
36.所述根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器包括：检测在预设时间间隔中是否接收到对应的子控制器的子控制数据包；若在预设时间间隔中未接收到对应的子控制器的子控制数据包，则生成异常记录反馈给仿真服务器并断开与该子控制器的连接。
37.具体地，主控制器若在预设时间间隔中未接收到对应的子控制器的子控制数据包，则将该预设时间间隔中未接收的子控制器的子控制数据包进行整合生成异常记录反馈给仿真服务，并与对应的子控制器断开连接。
38.步骤s204，识别所述子控制数据包，获取诊断结果。
39.其中，所述子控制数据包包括第二数据包和第二命令包。
40.具体地，将所述第二命令包和所述第二数据包进行合并，生成仿真回包；将所述仿真回包，发送至所述仿真服务器。提取子控制数据包中特定字段进行识别，获得诊断结果保存至数据库，主控制器可通过显示装置展示该诊断结果。更具体地，所述主控制器接收所述仿真服务器发送的子控制数据包，检测所述子控制数据包是否含有第二标识，若所述子控制数据包含有第二标识，则保留该子控制数据包；若所述子控制数据包没有第二标识，则删除该子控制数据包。将子控制数据包中的第二命令包和第二数据包进行合并，生成仿真回包；将所述仿真回包，发送至所述仿真服务器。
41.所述方法包括：接收仿真服务器发送的仿真输入数据，将仿真输出数据发送至所述仿真服务器。
42.具体地，所述主控制器的内存中按队列存储多个仿真输出数据，当主控制器接收仿真服务器发送的仿真输入数据，将队列中排名第一的的仿真输出数据发送至仿真服务器。
43.在本实施例中，所述主控制器具有6个处理线程，各个线程功能如下表所示：主控制器通过设置仿真服务器的数据接收线程和子控制器数据接收线程，让两个接收线程相互独立接收对应的数据，与处理业务分开，使将网络收包的堵塞。加快处理速度；通过设置仿真服务器的第一命令包处理线程和第一数据包处理线程，使两份线程分别处理第一数据包和第一命令包，两个线程相互不干扰。
44.具体地，主控制器的主线程用于根据预设的部署信息，将组态数据初始化；接收其他的数据进行汇总成诊断结果，发送至仿真服务器和/或进行图像显示。
45.第一数据接收线程用于检测与仿真服务器的接口是否连接，当与仿真服务器的接口连接，则进行接收仿真网络包；当与仿真服务器的接口未连接，则不接收仿真网络包。当接收到仿真网络包后，检测仿真网络包的是否含有数据，若未含有数据，则删除该仿真网络包；若含有数据，则检测仿真网络包中是否有第一标识，若仿真网络包中没有第一标识，则将该信息发送至主线程；若仿真网络包中有第一标识，则解析仿真网络包获取第一数据包和/或第一命令包，并保存该接口的序号。第一数据接收线程根据第一数据包和/或第一命令包触发对应的第一命令包处理线程和/或第一数据包处理线程启动，将第一数据包和/或第一命令包分发至对应的子控制器。
46.第二数据接收线程用于检测与子控制器的接口是否连接，当与子控制器的接口连接，则进行接收子控制数据包；当与子控制器的接口未连接，则不接收子控制数据包。当接
收到子控制数据包后，检测子控制数据包的是否含有数据，若未含有数据，则删除该子控制数据包；若含有数据，则检测子控制数据包中是否有第二标识，若子控制数据包中没有第二标识，则将该信息发送至主线程；若子控制数据包中有第二标识，则将子控制数据包存储至内存中。
47.第二命令包处理线程用于检测第二命令包是否由对应的子控制器执行，若第二命令包未由对应的子控制器执行，则生成未完成信息并发送至仿真服务器对应的接口，删除内存中第二命令包对应的数据。检测预设时间间隔中是否接收到对应的子控制器的子控制数据包；若在预设时间间隔中未接收到对应的子控制器的子控制数据包，则生成异常记录反馈给仿真服务器并断开与该子控制器的连接。
48.在一个实施例中，主控制器通过多个中间控制器连接，每个中间控制与多个子控制器连接。主控制器将第一数据包和第一命令包发送至对应的中间控制器，中间控制器将第一数据包和第一命令包发送至对应的子控制器。通过设置中间控制器，减少主控制器的处理数据量，提高数据处理效率。
49.通过上述步骤，根据网络地址将仿真数据包分发至对应的子控制器，收集多个子控制器的子控制数据包进行识别获取诊断结果，能过准确识别出现异常信息，实现了从海量的仿真控制数据中挖掘出有效的信息，为操作人员提供对工业控制系统运行状态准确及时的分析，防止事故的发生，确保工业控制系统安全运行。
50.在本实施例中还提供了一种故障仿真监测诊断装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
51.图3是本实施例的故障仿真监测诊断装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：部署模块10、接收模块20、分发模块30和识别模块40。
52.部署模块10，用于根据预设的部署信息，将组态数据初始化获得多个子控制器的网络地址。
53.接收模块20，用于接收仿真服务器发送的仿真网络包。
54.分发模块30，用于根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述仿真网络包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器。
55.识别模块40，用于识别所述子控制数据包，获取诊断结果。
56.分发模块30，用于解析所述仿真网络包，获得第一命令包和第一数据包；将所述第一命令包和所述第一数据包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述第一命令包和所述第一数据包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器。
57.分发模块30，用于验证所述仿真网络包是否含有第一标识；若所述仿真网络包含有第一标识，则获取所述仿真网络包的大小和/或类型；根据所述仿真网络包的大小和/或类型，获得第一命令包和第一数据包。
58.识别模块40，用于将所述第二命令包和所述第二数据包进行合并，生成仿真回包；将所述仿真回包，发送至所述仿真服务器。
59.分发模块30，用于检测在预设时间间隔中是否接收到对应的子控制器的子控制数
据包；若在预设时间间隔中未接收到对应的子控制器的子控制数据包，则生成异常记录反馈给仿真服务器并断开与该子控制器的连接。
60.接收模块20，用于接收仿真服务器发送的仿真输入数据，将仿真输出数据发送至所述仿真服务器。
61.分发模块30，用于根据所述网络地址检测与多个所述子控制器的连接状态是否有效；若对应的子控制器连接状态无效，则停止将仿真网络包发送至该子控制器。
62.需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
63.在本实施例中还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
64.可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
65.可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：根据预设的部署信息，将组态数据初始化获得多个子控制器的网络地址；接收仿真服务器发送的仿真网络包；根据所述目标地址和所述网络地址，将所述仿真网络包分发至对应的子控制器，以使所述子控制器根据所述仿真网络包进行操作，并收集多个子控制器的子控制数据包反馈至主控制器；识别所述子控制数据包，获取诊断结果。
66.需要说明的是，在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，在本实施例中不再赘述。
67.此外，结合上述实施例中提供的故障仿真监测诊断方法，在本实施例中还可以提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种故障仿真监测诊断方法。
68.应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本技术保护范围。
69.显然，附图只是本技术的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本技术适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本技术披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本技术公开的内容不足。
[0070]“实施例”一词在本技术中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本技术中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。
[0071]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。