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适配器模式在异构协议接入IEC61850的转换研究

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化工自动化及仪表 2017年第1期44卷 69-72页

作者：王昕曹敏李仕林程航李英娜李川云南电网有限责任公司电力科学研究院南方电网电能计量重点实验室昆明理工大学信息工程与自动化学院

根据IEC61850标准本身的特点,比较分析异构协议和IEC61850的差异,对其转换功能需求进行分析,以IEC61850的通信体系为基础,采用面向对象的技术提出将适配器模式应用于异构协议接入IEC61850的转换研究。该研究不仅能够实现原有的异构协议... 详细信息

根据IEC61850标准本身的特点,比较分析异构协议和IEC61850的差异,对其转换功能需求进行分析,以IEC61850的通信体系为基础,采用面向对象的技术提出将适配器模式应用于异构协议接入IEC61850的转换研究。该研究不仅能够实现原有的异构协议向IEC61850的接入,并且异构协议之间也可以通过IEC61850为桥梁实现信息的交互,解决了智能变电站建设中异构协议与IEC61850的信息传递和多种厂家异构协议相互不兼容的问题。

关键词：协议转换适配器模式异构协议 IEC61850

工业互联网平台异构协议兼容适配要求标准解读

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信息技术与标准化 2023年第10期 19-23页

作者：苏伟张文渊中国电子技术标准化研究院

为规范工业互联网平台内部及平台间信息交换、数据指令上传下达等异构协议兼容适配场景,解决各类生产设备、信息系统之间接口不统一等问题,中国电子技术标准化研究院牵头编制了《工业互联网平台异构协议兼容适配要求》国家标准。通过对... 详细信息

为规范工业互联网平台内部及平台间信息交换、数据指令上传下达等异构协议兼容适配场景,解决各类生产设备、信息系统之间接口不统一等问题,中国电子技术标准化研究院牵头编制了《工业互联网平台异构协议兼容适配要求》国家标准。通过对标准要点进行解读,详细阐述工业互联网平台异构协议兼容适配框架和相关要求,介绍了工业互联网平台异构协议接入关键技术要求,并对该标准的推广应用进行分析,为工业互联网平台开展协议适配的技术、方法改进提供相关依据。

关键词：工业互联网平台异构协议兼容适配国家标准

MT7628与OpenWrt的MQTT异构协议设计

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单片机与嵌入式系统应用 2021年第9期21卷 14-17,22页

作者：陶伟潘丰崔恩隆邢晓凡江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室无锡214122 无锡信捷电气股份有限公司

针对现阶段工业物联网数据冗余、带宽浪费以及不同结构的通信协议之间不能兼容适配等问题,设计了一种基于消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)的异构协议,异构协议通过工业物联网网关实现。网关采用MT7628... 详细信息

针对现阶段工业物联网数据冗余、带宽浪费以及不同结构的通信协议之间不能兼容适配等问题,设计了一种基于消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)的异构协议,异构协议通过工业物联网网关实现。网关采用MT7628作为主控芯片,OpenWrt作为嵌入式操作系统,以RS485/232串口和RJ45网口作为硬件接口采集工业设备数据,通过异构协议兼容、适配采集到的不同设备数据,最后通过MQTT协议转发给服务器。实验结果表明,在发布相同内容的情况下,采用异构协议格式的报文相比传统JSON格式的报文,节省了73.4%的流量。

关键词： MT7628 物联网网关 MQTT协议异构协议

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针对异构协议的动态解析器模型

计算机系统应用 2017年第1期26卷 251-254页

作者：王永娜赵奎王鸿亮王俊霖中国科学院大学北京100049 中国科学院沈阳计算技术研究所沈阳110168 大连理工大学软件学院大连116024

介绍了异构协议报文格式和特点,通过使用XML语言描述可扩展协议报文的方法,以简单协议解析为基础,将解析器功能模块化,从而设计此异构协议动态解析器模型.应用此模型实现不必重新编译,只需进行少量代码修改,即可完成异构协议报文自动模... 详细信息

介绍了异构协议报文格式和特点,通过使用XML语言描述可扩展协议报文的方法,以简单协议解析为基础,将解析器功能模块化,从而设计此异构协议动态解析器模型.应用此模型实现不必重新编译,只需进行少量代码修改,即可完成异构协议报文自动模型匹配,进而完成报文数据解析.针对两种简单协议进行模型应用,结果表明使用XML语言描述协议报文的方法及可重构的解析器能够有效地描述和解析异构协议报文,获得可靠的解析结果.

关键词：异构协议动态解析 XML 状态机

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面向软件定义互连系统的多协议交换电路

通信学报 2024年第5期45卷 44-53页

作者：董春雷沈剑良李沛杰王盼薄光明路凯信息工程大学河南郑州450002 天津市滨海新区信息技术创新中心天津300457 天津职业技术师范大学国有资产管理处天津300222

为满足软件定义互连系统中异构协议融合互连的需求,提出一种两级多协议交换电路,该电路通过融合共享缓存与Crossbar这2种交换架构,实现对多种异构协议的报文转发需求的兼顾。同时,提出一种基于时隙的多级仲裁调度方法,实现调度过程中时... 详细信息

为满足软件定义互连系统中异构协议融合互连的需求,提出一种两级多协议交换电路,该电路通过融合共享缓存与Crossbar这2种交换架构,实现对多种异构协议的报文转发需求的兼顾。同时,提出一种基于时隙的多级仲裁调度方法,实现调度过程中时间与空间的解耦。仿真结果表明,所设计的交换电路能够弹性适应绑定模式变化引起的交换规模及端口缓存、端口带宽需求变化,缓存资源利用率相较传统组合输入输出排队(CIOQ)架构最高提高87.5%,转发时延低至数十纳秒,不仅适用于RapidIO、光纤通道(FC)、Ethernet、外设部件互连快速总线(PCIe)单一协议交换,而且适用于多种协议组合的混合协议交换。

关键词：软件定义互连异构协议交换结构时分复用通道绑定缓存利用率

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面向物联网环境的网络管理消息转换机制研究

小型微型计算机系统 2015年第1期36卷 1-6页

作者：吴黎兵刘冰艺聂雷何炎祥魏学将杨科武汉大学计算机学院武汉430072 武汉大学软件工程国家重点实验室武汉430072

针对物联网的特点,分析当前SNMP协议难以满足物联网网络管理发展的现状,结合NETCONF协议在物联网网络管理的优势,提出将NETCONF用于物联网网络管理.结合物联网特征建立基于NETCONF的管理端、代理端,提出并实现了一种网络管理消息转换机... 详细信息

针对物联网的特点,分析当前SNMP协议难以满足物联网网络管理发展的现状,结合NETCONF协议在物联网网络管理的优势,提出将NETCONF用于物联网网络管理.结合物联网特征建立基于NETCONF的管理端、代理端,提出并实现了一种网络管理消息转换机制,该消息转换机制具有自适应能力,将基于XML的管理消息自适应地转换为当前代理需要的报文格式.消息转换器主要针对当前网络环境下广泛应用的网络管理标准SNMP协议,实现了与SNMP的兼容,探讨了与ANMP和其他网络管理协议的转换方法.最后,通过实验证明了这种消息转换机制的可行性和有效性,为物联网环境下融合异构协议的网络管理平台提供理论依据和参考.

关键词：物联网 SNMP NETCONF 自适应能力消息转换机制异构协议网络管理平台

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通用数采监控系统数据集成设计与实现

电子技术应用 2012年第6期38卷 132-134,137页

作者：曾志强王绍源谭蓉湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

针对目前数采监控系统缺乏统一的数据共享集成模式问题,提出了一种可对不同数采监控系统进行统一管理的数据共享集成方案。该方案构建了一种异构数据协议模型,通过配置的方式生成不同数采系统的数据协议格式,并能将任意自定制协议进行... 详细信息

针对目前数采监控系统缺乏统一的数据共享集成模式问题,提出了一种可对不同数采监控系统进行统一管理的数据共享集成方案。该方案构建了一种异构数据协议模型,通过配置的方式生成不同数采系统的数据协议格式,并能将任意自定制协议进行动态注册或撤消。通过对各采集系统发送的数据进行实时协议识别、数据解析、数据分发与监控显示等处理,实现异构采集数据的共享集成和集中监控。

关键词：数采监控异构协议信息集成数据转换数据集成

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矿用融合网关设计及关键技术研究

矿用融合网关设计及关键技术研究

作者：王宽中国矿业大学

学位级别：硕士

随着传感器技术、通信技术以及计算机技术的迅速发展,我国煤矿生产朝着信息化、自动化与智能化的方向迈进。为实现煤矿井下信息的实时共享和综合利用,煤矿安全监控系统也在不断的融合升级。针对井下设备接口协议多样、异构网络无法融合... 详细信息

随着传感器技术、通信技术以及计算机技术的迅速发展,我国煤矿生产朝着信息化、自动化与智能化的方向迈进。为实现煤矿井下信息的实时共享和综合利用,煤矿安全监控系统也在不断的融合升级。针对井下设备接口协议多样、异构网络无法融合、数据传输可靠性差等问题,本文对多种矿用接入协议和工业以太网协议进行分析,研究协议转换原理,设计了一款矿用异构网络融合网关,同时基于该网关研究多任务调度机制和队列管理机制,以期提高信息传输的实时性和可靠性。本文的主要研究内容如下:(1)针对煤矿井下常用的RS485、CAN等总线接入协议和ZigBee、6LoWPAN、WiFi等无线接入协议,本文设计了一款矿用融合网关,接着分别从硬件电路与软件系统两方面设计了网关的主控模块和路由模块,从而屏蔽底层接入设备的异构性,实现多协议设备的透明接入及共网可靠传输。(2)基于主控模块uCOS-III实时操作系统研究网关的多任务调度机制,针对不同优先级任务设计了抢占式调度算法,针对相同优先级任务设计了改进的时间片轮转调度算法。实验表明,网关多任务调度机制的实现增强了网关处信息的实时交互能力,提高了系统响应性能。(3)基于网关路由模块研究主动队列管理算法,通过对RED(Random Early Detection,随机早期检测)算法及改进算法的分析研究设计了应用于分类业务的CWARED(Classfication Weigthed Adaptive RED,分类加权自适应随机早期检测)算法,该算法采用分类加权的方式调整平均队列长度,同时改善了分组数据包的丢弃方式。实验表明,改进的CWARED算法降低了网络在带宽受限情况下的拥塞程度,增强了数据在边缘链路传输的稳定性和可靠性。(4)基于网关软硬件设计及关键技术的研究设计系统测试实验,首先通过实验验证网关原理样机多协议转换功能和信息交互功能,接着测试网关稳定运行过程中时延和丢包状况,最后设计实验测试不同协议转换任务的实时交互响应性能。结果表明,设计的矿用融合网关可以实现多协议转换的功能,且具有较好的响应实时性和和传输可靠性。

关键词：异构协议融合网关任务调度 uCOS-Ⅲ系统主动队列管理 CWARED算法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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面向PLC的多协议工业网关的设计与实现

面向PLC的多协议工业网关的设计与实现

作者：陶伟江南大学

学位级别：硕士

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是工业自动化领域的核心设备,其常用的工业现场总线协议多达数十种,各大PLC厂商也基本都有各自的总线协议,不同种类的PLC通信协议之间无法兼容适配。同时,随着越来越多的PLC接入互... 详细信息

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是工业自动化领域的核心设备,其常用的工业现场总线协议多达数十种,各大PLC厂商也基本都有各自的总线协议,不同种类的PLC通信协议之间无法兼容适配。同时,随着越来越多的PLC接入互联网,网络带宽浪费和数据传输不安全的问题愈发明显。针对上述问题,本文设计了一种面向PLC的多协议工业网关,主要的研究内容如下:(1)通过分析工业4.0环境下PLC数据采集的发展现状,设计了一种面向PLC的多协议工业网关,以实现不同种类PLC的数据采集与转发;根据工业数据处理需求设计并搭建了网关的软硬件平台:硬件平台包括主控芯片的接口规划与扩展模块的电路设计;软件平台包括Open Wrt系统的内核裁剪、网卡驱动的移植以及设备树的修改。(2)针对不同种类的PLC通信协议之间不能兼容适配的问题,根据软件模块化的思想,设计了网关的数据采集模块:根据多任务并行处理需求,设计了网关的多线程工作模式,并对具体线程进行了规划;根据现阶段PLC的通信接口要求,设计了网关的网口和串口函数,由此构成了网关的基本采集逻辑和架构;以Modbus、AB CIP、S7这三种PLC通信协议为例,对它们的通信步骤和协议框架进行了具体分析,以此总结出了PLC通信协议的分析和扩展方法,并根据主流PLC的轮询式通讯模式,设计了PLC通信协议库的调用框架,实现了网关与不同种类PLC之间的通信;根据服务器的数据处理需求,设计了网关的协议转换模型,对PLC对象数据进行地址映射,将不同种类的PLC通信协议数据转换成统一的消息格式进行转发,便于服务器统一调用。(3)针对现阶段网络带宽浪费和数据传输不安全的问题,根据软件模块化的思想,设计了网关的数据转发模块:基于消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)设计了网关的云交互协议体系;通过分析不同种类的PLC通信协议指令构成,以MQTT为框架,设计了一种用于网关结合上位机软件采集终端PLC数据的应用层规范—异构协议,从而提供一种代替Java Script对象简谱(Java Script Object Notation,JSON)的面向工业PLC通信协议的统一数据格式规范;根据PLC数据的读写需求设计了九种MQTT消息主题,并结合异构协议设计了消息转发的具体逻辑;针对工业环境下数据转发的安全性需求,设计了基于国密SM4的加密通信模块:实验对比表明,SM4算法加解密同一段明文所花费的时间是AES算法的43.2%,效率更高。(4)对所设计的网关进行了测试与分析:搭建了软件开发环境并在x86 Linux主机上部署了EMQ服务器,作为MQTT的消息代理;设计了一种基于MQTT通信的上位机软件,通过对应的MQTT消息主题以及消息转发逻辑对网关进行远程配置管理;进行了PLC—网关—上位机软件之间的双向通信测试,实验结果表明三者之间可以正常通信,该网关对于所测试的五种PLC机型具有很好的连通性;进行了异构协议流量测试,实验对比表明,采用异构协议格式的报文相比JSON格式节省了73%～75%的流量。

关键词：工业网关 PLC数据采集消息队列遥测传输协议异构协议 SM4加密算法