基于优先级处理数据的工业物联网及其控制方法与流程

1.本发明涉及智能制造技术，具体涉及基于优先级处理数据的工业物联网及其控制方法。


背景技术：

2.在智能制造技术领域中，产品都是通过流水线上的智能制造设备实现智能制造，无需人工参与，全程自动化作业，具有效率高、成本低、成品率高等诸多特点。
3.基于不同的产品结构及加工流程，智能制造时涉及的流水线条数、长度及智能制造设备数量有多又少，多的有几十上百个不同的流水线、几百上千个智能制造设备，这些智能制造设备在制造时，无时无刻不在产生数据、数据传输和处理，其中数据包括生产日志数据、生产状态实时数据、配件使用数据、产品检测数据、异常报警数据、统计数据等等，这些数据大多需要通过网络上传至特定服务器进行相应存储和处理，如查阅设备生产状态、确定产品生产信息、获取检测数据、异常数据或产品统计数据等等，由于流水线上的智能制造设备数量较多、数据量大、数据种类繁多，从而导致在进行智能制造设备的数据处理时，需要很多不同的网络和处理器分开进行处理，并且分类中涉及数据较大较多的，还需要设计较高的数据处理量和存储量方能达到要求，这就导致形成的数据系统数量多、成本高，且数据在后期处理和维护极为不便，数据之间也不易进行交互，这些都会导致智能制造的整个流水线或流水线之间出现衔接不当、中间产品堆积等诸多问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于优先级处理数据的工业物联网，该物联网通过合理的数据分类和处理，能够通过合理规划优先级的管理平台或服务平台，保证每个管理平台或服务平台均能合理的处理数据并分担其余同级平台的数据处理压力，充分调用了各个平台的数据处理能力，并能满足数据能最快速的得到处理，有效降低了物联网整体结构复杂程度和成本，减少了单个平台的数据处理需求量，缓解了物联网的数据传输或处理压力。
5.本发明通过下述技术方案实现：基于优先级处理数据的工业物联网，包括：由上到下依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
6.所述服务平台采用独立式布置，所述管理平台采用前分平台式布置，所述传感网络平台采用集中式布置；所述独立式布置是指服务平台对不同下层平台的数据采用不同的分平台进行数据存储、数据处理和/或数据传输；所述前分平台式布置是指对应平台设置有一个总平台和多个分平台，多个分平台分别存储和处理下层平台发送的不同类型或不同接收对象的数据，一个总平台对多个分平台的数据进行汇总后存储和处理，并传输数据至上层平台；所述集中式布置是指传感网络平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；所述对象平台被配置为流水线上的若干个智能制造设备；
7.当智能制造设备执行智能制造时，所述智能制造设备生成产品制造数据并上传至
传感网络平台；
8.传感网络平台接收产品制造数据，并将产品制造数据转换成管理平台可识别的数据文件，将数据文件发送至优先级最高的管理平台的分平台；
9.管理平台的分平台接收数据文件进行对应数据处理后，将处理后的数据文件发送至管理平台的总平台，同时将该管理平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
10.管理平台的总平台接收数据文件进行对应数据处理并存储，将处理后的数据文件发送至优先级最高的服务平台的分平台，同时接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级；
11.服务平台的分平台接收处理后的数据文件对应数据处理并存储，将处理后形成的事务处理数据发送至用户平台，同时将该服务平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
12.管理平台的总平台接收对应服务平台的分平台的数据处理进程数，并计算各个服务平台的分平台的优先级，重新确定服务平台的分平台的优先级。
13.在以上物联网技术方案中，
14.当用户平台发出第一指令时，所述服务平台的分平台中优先级最高的服务平台的分平台接收所述第一指令，解析第一指令并形成对象平台可识别的第二指令，并将第二指令发送至管理平台的总平台；
15.管理平台的总平台接收第二指令并获取管理平台的分平台中优先级最高的管理平台的分平台作为下层平台，将第二指令发送至该下层平台；
16.作为下层平台的管理平台的分平台接收第二指令，并获取第二指令中的智能制造设备的设备信息作为索引项，将索引项与第二指令关联后一并发送至传感网络平台；
17.传感网络平台接收索引项与第二指令数据，基于索引项将第二指令发送至对应的智能制造设备，对应智能制造设备基于第二指令执行操作。
18.在以上物联网技术方案中，所述管理平台的总平台接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级，具体为：
19.当所述管理平台的总平台接收到对应管理平台的分平台的数据处理进程数后，将所有管理平台的分平台的数据处理进程数进行大小排序，按照数据处理进程数从小到大依次排序，将排在第一位的管理平台的分平台确定为优先级最高，其余管理平台的分平台的优先权顺次降低。
20.在以上物联网技术方案中，当所述管理平台的总平台接收到对应管理平台的分平台的数据处理进程数后，同时调取其余管理平台的分平台的数据处理进程数。
21.在以上物联网技术方案中，当所述排在第一位的管理平台的分平台作为最高优先级的平台执行数据处理时，将其优先权排序降至最低，直至管理平台的总平台进行下一次的优先权重新排序。
22.在以上物联网技术方案中，所述服务平台的分平台的优先级确定方式与管理平台的分平台优先级确定方式相同。
23.在以上物联网技术方案中，所述管理平台的总平台接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级，还包括：
24.管理平台的分平台基于其数据处理进程数和内存量，实时计算其剩余内存量；
25.当管理平台的分平台上传数据处理进程数时，同步发送其对应的剩余内存量；
26.所述管理平台的总平台将所有管理平台的分平台的数据处理进程数进行大小排序后，所述管理平台的总平台将每个管理平台的分平台对应的剩余内存量与管理平台的总平台内预存的内存阈值进行比较；
27.基于比较结果，将剩余内存量小于内存阈值的管理平台的分平台均不进行优先权排序，直至该部分的管理平台的分平台的剩余内存量大于内存阈值。
28.本发明还基于以上基于优先级处理数据的工业物联网，提供了一种基于优先级处理数据的工业物联网的控制方法，所述基于优先级处理数据的工业物联网包括由上到下依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
29.所述服务平台采用独立式布置，所述管理平台采用前分平台式布置，所述传感网络平台采用集中式布置；所述独立式布置是指服务平台对不同下层平台的数据采用不同的分平台进行数据存储、数据处理和/或数据传输；所述前分平台式布置是指对应平台设置有一个总平台和多个分平台，多个分平台分别存储和处理下层平台发送的不同类型或不同接收对象的数据，一个总平台对多个分平台的数据进行汇总后存储和处理，并传输数据至上层平台；所述集中式布置是指传感网络平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；所述对象平台被配置为流水线上的若干个智能制造设备；
30.所述控制方法包括：
31.当智能制造设备执行智能制造时，所述智能制造设备生成产品制造数据并上传至传感网络平台；
32.传感网络平台接收产品制造数据，并将产品制造数据转换成管理平台可识别的数据文件，将数据文件发送至优先级最高的管理平台的分平台；
33.管理平台的分平台接收数据文件进行对应数据处理后，将处理后的数据文件发送至管理平台的总平台，同时将该管理平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
34.管理平台的总平台接收数据文件进行对应数据处理并存储，将处理后的数据文件发送至优先级最高的服务平台的分平台，同时接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级；
35.服务平台的分平台接收处理后的数据文件对应数据处理并存储，将处理后形成的事务处理数据发送至用户平台，同时将该服务平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
36.管理平台的总平台接收对应服务平台的分平台的数据处理进程数，并计算各个服务平台的分平台的优先级，重新确定服务平台的分平台的优先级。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的基于优先级处理数据的工业物联网及其控制方法，基于五平台结构搭建物联网，其中服务平台采用独立式布置，可以分开独立进行数据处理传输和处理，可以实现数据分流，从而所有独立的服务平台的分平台共同分担数据传输和处理压力，其次，管理平台采用前分平台式布置，利用一个总分台进行任务进程数的统计和优先权的确认，从而可以合理分配对应平台执行数据传输和处理，整体规划物联网的数据处理情况，有效利用各个平台的数据传输和处理能力，同时传感网络
平台采用集中式布置，可以实现智能制造设备的数据集中传输，同时也便于其根据管理平台的优先级来进行统一数据分配，确保数据上行准确性。
38.本发明在使用时，结合基于优先级处理数据的工业物联网及其控制方法，通过管理平台的总平台实时获取各个管理平台的分平台以及服务平台的分平台的数据处理进程数，进而确定各个平台的优先级，利用优先级最高的平台来处理当前进出数据，从而可以将所有数据按照不同的进程数来进行处理，而对应的平台可以基于进程数来均分进程至同级的平台，以此可以充分利用所有同级平台的数据处理能力，并且能有效解决部分平台数据处理量大、部分平台数据处理量少的情况，数据处理更为合理、高效，并且由于每个同级的平台均能相互分担数据处理任务，从而使得每个平台的数据处理需求量降低，其构建结构和成本均有所减少，进行而在有效提高和利用各个平台的数据处理能力、降低平台数据处理压力的同时，降低物联网搭建结构复杂程度和成本，进而有助于智能制造的顺利进行和实施。
附图说明
39.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
40.图1为基于优先级处理数据的工业物联网的结构框架图；
41.图2是基于优先级处理数据的工业物联网的控制方法流程图。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
43.如图1所示，本发明第一个实施例旨在提供一种基于优先级处理数据的工业物联网，所述基于优先级处理数据的工业物联网包括由上到下依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
44.所述服务平台采用独立式布置，所述管理平台采用前分平台式布置，所述传感网络平台采用集中式布置；所述独立式布置是指服务平台对不同下层平台的数据采用不同的分平台进行数据存储、数据处理和/或数据传输；所述前分平台式布置是指对应平台设置有一个总平台和多个分平台，多个分平台分别存储和处理下层平台发送的不同类型或不同接收对象的数据，一个总平台对多个分平台的数据进行汇总后存储和处理，并传输数据至上层平台；所述集中式布置是指传感网络平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；所述对象平台被配置为流水线上的若干个智能制造设备；
45.当智能制造设备执行智能制造时，所述智能制造设备生成产品制造数据并上传至传感网络平台；
46.传感网络平台接收产品制造数据，并将产品制造数据转换成管理平台可识别的数据文件，将数据文件发送至优先级最高的管理平台的分平台；
47.管理平台的分平台接收数据文件进行对应数据处理后，将处理后的数据文件发送至管理平台的总平台，同时将该管理平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的
总平台；
48.管理平台的总平台接收数据文件进行对应数据处理并存储，将处理后的数据文件发送至优先级最高的服务平台的分平台，同时接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级；
49.服务平台的分平台接收处理后的数据文件对应数据处理并存储，将处理后形成的事务处理数据发送至用户平台，同时将该服务平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
50.管理平台的总平台接收对应服务平台的分平台的数据处理进程数，并计算各个服务平台的分平台的优先级，重新确定服务平台的分平台的优先级。
51.在智能生产线或智能流水线上的智能制造设备，智能制造设备在执行智能制造时，会产生较多的实时数据，如生产日志数据、生产状态实时数据、配件使用数据、产品检测数据、异常报警数据、统计数据等等，这些数据大多需要通过网络上传至规定的服务器进行相应存储和处理，如查阅设备生产状态、确定产品生产信息、获取检测数据、异常数据或产品统计数据等等，由于线上的智能制造设备数量较多、数据量大、数据种类繁多，从而导致在进行智能制造设备的数据处理时，需要很多不同的网络和处理器分开进行处理，并且分类中涉及数据较大较多的，还需要设计较高的数据处理量和存储量方能达到要求，导致形成的数据处理系统数量多、成本高，并且对于一些数据更新量大和快的数据来说，还会出现数据处理等待时间过长的问题，使得相同数据无法及时处理和反馈，影响智能制造设备的相互协调和一致性，且数据在后期处理和维护极为不便，数据之间也不易进行交互。
52.而本发明的基于优先级处理数据的工业物联网及其控制方法，基于五平台结构搭建物联网，其中服务平台采用独立式布置，可以分开独立进行数据处理传输和处理，可以实现数据分流，从而所有独立的服务平台的分平台共同分担数据传输和处理压力，其次，管理平台采用前分平台式布置，利用一个总平台进行任务进程数的统计和优先权的确认，从而可以合理分配对应平台执行数据传输和处理，整体规划物联网的数据处理情况，有效利用各个平台的数据传输和处理能力，同时传感网络平台采用集中式布置，可以实现智能制造设备的数据集中传输，同时也便于其根据管理平台的优先级来进行统一数据分配，确保数据上行准确性。
53.本发明在使用时，结合基于优先级处理数据的工业物联网及其控制方法，通过管理平台的总平台实时获取各个管理平台的分平台以及服务平台的分平台的数据处理进程数，进而确定各个平台的优先级，利用优先级最高的平台来处理当前进出数据，从而可以将所有数据按照不同的进程数来进行处理，而对应的平台可以基于进程数来均分进程至同级的平台，以此可以充分利用所有同级平台的数据处理能力，并且能有效解决部分平台数据处理量大、部分平台数据处理量少的情况，数据处理更为合理、高效，并且由于每个同级的平台均能相互分担数据处理任务，从而使得每个平台的数据处理需求量降低，其构建结构和成本均有所减少，进行而在有效提高和利用各个平台的数据处理能力、降低平台数据处理压力的同时，降低物联网搭建结构复杂程度和成本，进而有助于智能制造的顺利进行和实施。
54.需要说明的是，本实施例中的用户平台可以是台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、手机或者其他能够实现数据处理以及数据通信的电子设备，在此不作过多限定。在具体应
用中，第一服务器和第二服务器可以采用单一服务器，也可以采用服务器集群，在此不作过多限定。应当理解的是，在本实施例中所提到的数据处理过程可以通过服务器的处理器进行处理，而存储在服务器的数据，都可以存储在服务器的存储设备上，如硬盘等存储器。在具体应用中，传感网络平台可以采用多组网关服务器，或者多组智能路由器，在此不作过多限定。应当理解的是，在本技术实施例中所提到的数据处理过程可以通过网关服务器的处理器进行处理，而存储在网关服务器的数据，都可以存储在网关服务器的存储设备上，如硬盘和ssd等存储器。
55.进一步说明，本基于优先级处理数据的工业物联网，利用管理平台前分平台式的独特设计，使得管理平台具有一个总平台和若干分平台，通过管理平台的总平台对服务平台的分平台和管理平台的分平台进行优先权分级处理，从而起到承上启下作用，可以通过分配进程而合理调节相应分平台的数据处理情况，确保各个分平台能快速的实现数据处理而且不造成数据拥堵，也缓减了各分平台的数据处理压力，使得物联网搭建更为方便，成本也能有所降低。
56.在实际应用中，物联网在使用过程中，经常需要根据用户平台的指令执行部分操作，由于物联网各个平台的数据处理进程得到了有效优化，如果指令在下发时无法进行合理分配，有可能会通过进程数较多的平台，这就会导致指令出现较大延迟，可能会影响到最终指令的实施效果。
57.基于此，本发明中，当用户平台发出第一指令时，所述服务平台的分平台中优先级最高的服务平台的分平台接收所述第一指令，解析第一指令并形成对象平台可识别的第二指令，并将第二指令发送至管理平台的总平台；
58.管理平台的总平台接收第二指令并获取管理平台的分平台中优先级最高的管理平台的分平台作为下层平台，将第二指令发送至该下层平台；
59.作为下层平台的管理平台的分平台接收第二指令，并获取第二指令中的智能制造设备的设备信息作为索引项，将索引项与第二指令关联后一并发送至传感网络平台；
60.传感网络平台接收索引项与第二指令数据，基于索引项将第二指令发送至对应的智能制造设备，对应智能制造设备基于第二指令执行操作。
61.通过以上设置，在进行指令下行传输时，同样采用优先级最高的相应平台来实现指令的处理和传输，进而可以保证指令能最快的执行，减少指令下发的延迟性。
62.在一些实施例中，所述管理平台的总平台接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级，具体为：
63.当所述管理平台的总平台接收到对应管理平台的分平台的数据处理进程数后，将所有管理平台的分平台的数据处理进程数进行大小排序，按照数据处理进程数从小到大依次排序，将排在第一位的管理平台的分平台确定为优先级最高，其余管理平台的分平台的优先权顺次降低。
64.在具体应用时，当所述管理平台的总平台接收到对应管理平台的分平台的数据处理进程数后，同时调取其余管理平台的分平台的数据处理进程数。
65.在一些实施例中，当所述排在第一位的管理平台的分平台作为最高优先级的平台执行数据处理时，将其优先权排序降至最低，直至管理平台的总平台进行下一次的优先权重新排序。管理平台的总平台在优先权排序后，可能还未进行下一次的优先权排序或者同
时存在多个需要数据处理的进程时，为了更快的实现进程分配，可以将排在第一位的管理平台的分平台作为最高优先级的平台执行数据处理以后，将其优先权排序降至最低，从而后续的管理平台的分平台可以顺次补上，以确保在此期间能实现快速的进程分配。
66.在一些实施例中，所述服务平台的分平台的优先级确定方式与管理平台的分平台优先级确定方式相同。
67.在实际应用中，相应的平台处理有进程数限制外，还有一定的内存限制，有时候虽然进程数多，但都占用的内存少，而有时候虽然进程数少，但占用的内存却多，基于此，我们在考虑进程数的同时，考虑到可能出现的此类情况，我们还需要确保处理对应进程的平台具有足够的内存以确保其能正常进行数据，在一些实施例中，所述管理平台的总平台接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级，还包括：
68.管理平台的分平台基于其数据处理进程数和内存量，实时计算其剩余内存量；
69.当管理平台的分平台上传数据处理进程数时，同步发送其对应的剩余内存量；
70.所述管理平台的总平台将所有管理平台的分平台的数据处理进程数进行大小排序后，所述管理平台的总平台将每个管理平台的分平台对应的剩余内存量与管理平台的总平台内预存的内存阈值进行比较；
71.基于比较结果，将剩余内存量小于内存阈值的管理平台的分平台均不进行优先权排序，直至该部分的管理平台的分平台的剩余内存量大于内存阈值。
72.如图2所示，本发明第二个实施例提供了一种基于优先级处理数据的工业物联网的控制方法，所述基于优先级处理数据的工业物联网包括由上到下依次交互的用户平台、服务平台、管理平台、传感网络平台和对象平台；
73.所述服务平台采用独立式布置，所述管理平台采用前分平台式布置，所述传感网络平台采用集中式布置；所述独立式布置是指服务平台对不同下层平台的数据采用不同的分平台进行数据存储、数据处理和/或数据传输；所述前分平台式布置是指对应平台设置有一个总平台和多个分平台，多个分平台分别存储和处理下层平台发送的不同类型或不同接收对象的数据，一个总平台对多个分平台的数据进行汇总后存储和处理，并传输数据至上层平台；所述集中式布置是指传感网络平台统一接收数据、统一处理数据和统一发送数据；所述对象平台被配置为流水线上的若干个智能制造设备；
74.所述控制方法包括：
75.当智能制造设备执行智能制造时，所述智能制造设备生成产品制造数据并上传至传感网络平台；
76.传感网络平台接收产品制造数据，并将产品制造数据转换成管理平台可识别的数据文件，将数据文件发送至优先级最高的管理平台的分平台；
77.管理平台的分平台接收数据文件进行对应数据处理后，将处理后的数据文件发送至管理平台的总平台，同时将该管理平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
78.管理平台的总平台接收数据文件进行对应数据处理并存储，将处理后的数据文件发送至优先级最高的服务平台的分平台，同时接收数据处理进程数，并计算各个管理平台的分平台的优先级，重新确定管理平台的分平台的优先级；
79.服务平台的分平台接收处理后的数据文件对应数据处理并存储，将处理后形成的事务处理数据发送至用户平台，同时将该服务平台的分平台内的数据处理进程数发送至管理平台的总平台；
80.管理平台的总平台接收对应服务平台的分平台的数据处理进程数，并计算各个服务平台的分平台的优先级，重新确定服务平台的分平台的优先级。
81.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
82.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
83.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
84.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
85.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网格设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
86.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。