基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法及系统
技术领域
本发明涉及网关技术领域，尤其涉及基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法及系统。
背景技术
目前，随着工业互联网的大力发展，制造商期望在系统范围内实现越来越多的自动化流程，因而必须考虑到IT系统对于开放数据访问的需求，以及工业控制系统的实时要求。工业以太网系统需要高确定性和可靠性。在许多工厂自动化应用中，由于以太网具有更高带宽且能够与企业网络链接，它已替代传统的串行“现场总线”连接，但是工业网络具有其独特要求，例如可靠的数据传输和数据的时间同步，这些要求需要针对不同的应用采取不同的网络协议，从而带来多协议传输如何解析的挑战。
而工业网关设备作为工业现场环境和IT系统的桥梁，承担了对工业现场复杂协议进行解析的任务，面对复杂多变的工业现场私有协议，工业网关需要有一套灵活的机制来有效的完成协议解析的功能，而现有的协议解析方式要么需要对工业网关设备单独进行个性化解析部署，要么对工业网关硬件资源浪费比较多，解析效率较低。
发明内容
本发明实施例提供了基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法及系统。所述技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法，包括：
工业网关接收工业现场采集到的当前数据；
根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文；
接收所述工业现场协议配置平台基于所述组件请求报文返回的协议解析组件；
基于所述协议解析组件解析所述当前数据，获得相应的设备运行参数。
在一个实施例中，所述根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文，包括：
对所述当前数据进行识别，判断是否能识别出所述当前数据中的协议标识字段和报文封装类型；
当识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，根据所述协议标识字段和所述报文封装类型，识别所述当前数据对应的协议类型；
根据所述对应的协议类型生成所述组件请求报文；
将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
在一个实施例中，所述根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文，包括：
当未识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，生成协议类型提示通知；
向目标终端发送所述协议类型提示通知，以请求所述目标终端的用户对所述当前数据对应的协议类型进行识别；
在接收到所述目标终端发送的协议类型识别结果后，生成所述组件请求报文；
将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
在一个实施例中，所述基于所述协议解析组件解析所述当前数据，获得相应的设备运行参数，包括：
调用所述协议解析组件的解析接口；
通过所述解析接口对所述当前数据进行解析，获得所述设备运行参数。
在一个实施例中，所述工业现场协议配置平台在接收到所述组件请求报文后，调用预先存储的协议解析组件的集合；
确定所述协议解析组件的集合中各协议解析组件能够解析的目标协议类型；
判断所述当前数据是否与所述目标协议类型相匹配；
当所述当前数据与所述目标协议类型相匹配时，确定解析所述当前数据所需要的协议解析组件；
向所述工业网关返回所述协议解析组件。
在一个实施例中，所述方法还包括：
确定所述工业网关的当前所占用带宽；
判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽大于为所述工业网关分配的预设带宽时，将所述组件请求报文在缓存中存储第一预设时长后，再次判断所述当前所占用带宽是否仍大于所述预设带宽，直至所述当前所占用带宽小于所述预设带宽时向所述工业现场协议配置平台发送所述组件请求报文；
当第二预设时长后，若仍判定所述当前所占用带宽大于所述预设带宽，则向服务器发送带宽增加请求，以请求所述服务器增大为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽小于为所述工业网关分配的预设带宽时，在第三预设时长内，将工业现场协议配置平台发送组件请求报文，其中，所述第三预设时长小于所述第一预设时长，所述第二预设时长大于所述第一预设时长，且所述第二预设时长为所述第一预设时长的整数倍。
在一个实施例中，所述判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽，可根据下述公式进行判断：
上述公式中，
当判断值
根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于网关识别的工业现场协议自动解析的系统，所述系统包括工业网关以及工业现场协议配置平台，其中，所述工业网关包括：
接收模块，用于工业网关接收工业现场采集到的当前数据；
请求发送模块，用于根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文；
协议解析组件接收模块，用于接收所述工业现场协议配置平台基于所述组件请求报文返回的协议解析组件；
协议解析组件执行模块，用于基于所述协议解析组件解析所述当前数据，获得相应的设备运行参数。
在一个实施例中，所述请求发送模块包括：
判断子模块，用于对所述当前数据进行识别，判断是否能识别出所述当前数据中的协议标识字段和报文封装类型；
协议识别子模块，用于当识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，根据所述协议标识字段和所述报文封装类型，识别所述当前数据对应的协议类型；
第一生成子模块，用于根据所述对应的协议类型生成所述组件请求报文；
第一发送子模块，用于将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
在一个实施例中，所述请求发送模块还包括：
第二生成子模块，用于当未识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，生成协议类型提示通知；
第二发送子模块，用于向目标终端发送所述协议类型提示通知，以请求所述目标终端的用户对所述当前数据对应的协议类型进行识别；
第三生成子模块，用于在接收到所述目标终端发送的协议类型识别结果后，生成所述组件请求报文；
第三发送子模块，用于将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
在一个实施例中，所述协议解析组件执行模块具体用于：
调用所述协议解析组件的解析接口；
通过所述解析接口对所述当前数据进行解析，获得所述设备运行参数。
在一个实施例中，所述工业现场协议配置平台，包括：
调用模块，用于在接收到所述组件请求报文后，调用预先存储的协议解析组件的集合；
第一确定模块，用于确定所述协议解析组件的集合中各协议解析组件能够解析的目标协议类型；
判断模块，用于判断所述当前数据是否与所述目标协议类型相匹配；
第二确定模块，用于当所述当前数据与所述目标协议类型相匹配时，确定解析所述当前数据所需要的协议解析组件；
返回模块，用于向所述工业网关返回所述协议解析组件。
在一个实施例中，所述系统还用于：
确定所述工业网关的当前所占用带宽；
判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽大于为所述工业网关分配的预设带宽时，将所述组件请求报文在缓存中存储第一预设时长后，再次判断所述当前所占用带宽是否仍大于所述预设带宽，直至所述当前所占用带宽小于所述预设带宽时向所述工业现场协议配置平台发送所述组件请求报文；
当第二预设时长后，若仍判定所述当前所占用带宽大于所述预设带宽，则向服务器发送带宽增加请求，以请求所述服务器增大为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽小于为所述工业网关分配的预设带宽时，在第三预设时长内，将工业现场协议配置平台发送组件请求报文，其中，所述第三预设时长小于所述第一预设时长，所述第二预设时长大于所述第一预设时长，且所述第二预设时长为所述第一预设时长的整数倍。
在一个实施例中，所述系统还用于，可根据下述公式进行判断：
上述公式中，
当判断值
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在采集到的当前数据后，通过向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文，可基于该工业现场协议配置平台获取能够解析工业网关接收到的数据的协议解析组件，然后根据该解析组件自动解析该当前数据，从而获得相应的设备运行参数，如此，工业网关在接收到需要解析的当前数据后，无需为工业网关定制专门的协议解析模块即无需为工业网关单独进行个性化解析部署，也无需工业网关预先加载大量的协议解析组件即无需浪费大量工业网关硬件资源，即可实现协议解析，有利于提高工业网关对协议以及该协议对应的数据的解析效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种工业现场协议配置平台的框图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种工业网关的框图。
图4是根据一示例性实施例示出的另一种基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统和方法的例子。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法，如图1所示，该方法包括步骤S101至步骤S104：
在步骤S101中，工业网关接收工业现场采集到的当前数据；当前数据为与工业网关相连接的工业现场设备发送过来的数据。
在步骤S102中，根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文；
在步骤S103中，接收所述工业现场协议配置平台基于所述组件请求报文返回的协议解析组件；
在步骤S104中，基于所述协议解析组件解析所述当前数据，获得相应的设备运行参数。
在采集到的当前数据后，通过向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文，可基于该工业现场协议配置平台获取能够解析工业网关接收到的数据的协议解析组件，然后根据该解析组件自动解析该当前数据，从而获得相应的设备运行参数，如此，工业网关在接收到需要解析的当前数据后，无需为工业网关定制专门的协议解析模块即无需为工业网关单独进行个性化解析部署，也无需工业网关预先加载大量的协议解析组件即无需浪费大量工业网关硬件资源，即可实现协议解析，有利于提高工业网关对协议以及该协议对应的数据的解析效率。
在一个实施例中，所述根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文，包括：
对所述当前数据进行识别，判断是否能识别出所述当前数据中的协议标识字段和报文封装类型；协议标识字段用于表征协议类型的字段，报文封装类型用于表征报文的封装格式。
当识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，根据所述协议标识字段和所述报文封装类型，识别所述当前数据对应的协议类型；
根据所述对应的协议类型生成所述组件请求报文；
将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
工业网关通过对当前数据进行识别，可判断是否能识别出所述当前数据中的协议标识字段和报文封装类型，而由于不同的协议对应不同的协议标识字段和不同的报文封装类型，因而，如果识别出了该协议标识字段和该报文封装类型，就基于该协议标识字段和所述报文封装类型，自动识别出了所述当前数据对应的协议类型，然后生成组件请求报文，并发送至工业现场协议配置平台，以便利用该组件请求报文向该平台请求该协议类型对应的协议解析组件，从而使得工业网关在不需要预先加载大量的协议解析组件，节省硬件成本的基础上，即可利用上述平台对协议以及该协议对应的数据进行自动解析。
在一个实施例中，所述根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文，包括：
当未识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，生成协议类型提示通知；
向目标终端发送所述协议类型提示通知，以请求所述目标终端的用户对所述当前数据对应的协议类型进行识别；
在接收到所述目标终端发送的协议类型识别结果后，生成所述组件请求报文；
将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
当工业网关未识别出协议标识字段和所述报文封装类型时，可生成协议类型提示通知，然后向目标终端发送所述协议类型提示通知，以请求所述目标终端的用户对所述当前数据对应的协议类型进行识别，即请求用户协助识别该协议类型，然后在接收到目标终端发送的协议类型识别结果后，可自动生成组件请求报文并发送至该工业现场协议配置平台，以便工业网关利用该组件请求报文向该平台请求该协议类型对应的协议解析组件，从而使得工业网关在不需要预先加载大量的协议解析组件，节省硬件成本的基础上，即可利用上述平台对协议以及该协议对应的数据进行自动解析。
在一个实施例中，所述基于所述协议解析组件解析所述当前数据，获得相应的设备运行参数，包括：
调用所述协议解析组件的解析接口；
通过所述解析接口对所述当前数据进行解析，获得所述设备运行参数。
通过调用该协议解析组件的解析接口，可使得工业网关对当前数据进行自动解析，以解析出该当前数据的设备运行参数，从而使得在无需为工业网关单独进行个性化解析部署，也无需浪费大量工业网关硬件资源基础上，即可使得工业网关实现协议数据的解析，提高了协议解析效率。
在一个实施例中，所述工业现场协议配置平台在接收到所述组件请求报文后，调用预先存储的协议解析组件的集合；
确定所述协议解析组件的集合中各协议解析组件能够解析的目标协议类型；
判断所述当前数据是否与所述目标协议类型相匹配；
当所述当前数据与所述目标协议类型相匹配时，确定解析所述当前数据所需要的协议解析组件；
向所述工业网关返回所述协议解析组件。
工业现场协议配置平台在接收到组件请求报文后，会调用协议解析组件的集合，以便确定出各协议解析组件能够解析的目标协议类型，然后判断当前数据与目标协议类型是否相匹配，如根据该当前数据中的协议标识字段和报文封装类型判断是否匹配，若匹配，则能够从中确定出解析所述当前数据所需要的协议解析组件，以便及时地为工业网关提供所需的协议解析组件。
在一个实施例中，所述方法还包括：
确定所述工业网关的当前所占用带宽；
判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽大于为所述工业网关分配的预设带宽时，将所述组件请求报文在缓存中存储第一预设时长后，再次判断所述当前所占用带宽是否仍大于所述预设带宽，直至所述当前所占用带宽小于所述预设带宽时向所述工业现场协议配置平台发送所述组件请求报文；
当第二预设时长后，若仍判定所述当前所占用带宽大于所述预设带宽，则向服务器发送带宽增加请求，以请求所述服务器增大为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽小于为所述工业网关分配的预设带宽时，在第三预设时长内，将工业现场协议配置平台发送组件请求报文，其中，所述第三预设时长小于所述第一预设时长，所述第二预设时长大于所述第一预设时长，且所述第二预设时长为所述第一预设时长的整数倍。
当前所占用带宽大于为所述工业网关分配的预设带宽时，说明该工业网关已经占用了过宽的带宽了，此时不适合再继续占用更多带宽，否则会加重影响其他设备，因而，可先缓存该组件请求报文一定时长，然后循环判断当前所占用带宽是否仍大于所述预设带宽，直到该当前所占用带宽小于所述预设带宽时再向所述工业现场协议配置平台发送所述组件请求报文，以尽可能减少工业网关当前所占用带宽；当然，若在第二预设时长后，当前所占用带宽仍然大于预设带宽，说明该工业网关的带宽实在不够用，则向服务器发送带宽增加请求，以请求服务器为工业网关增大带宽，以尽可能确保能够及时增加工业网关的带宽；另外，在判定当前所占用带宽小于为所述工业网关分配的预设带宽时，可在短时间内即第三预设时长内，将工业现场协议配置平台发送组件请求报文，以尽可能确保在不增加带宽负担的基础上，实现组件请求报文的及时发送，以便于及时获得相应的解析组件。
在一个实施例中，所述判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽，可根据下述公式进行判断：
上述公式中，
当判断值
有益效果：通过上述技术方案判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽无需大量计算即可实现，而且耗时短，能够根据当前数据传输情况快速得到当前所占用的宽带，并且计算过程不仅结合了数据传输通道上的数据数目和数据传输通道数目还结合了数据传输频率，使得计算的当前所占用的宽带的值更加准确。
最后，需要明确的是：本领域技术人员可根据实际需求，将上述多个实施例进行自由组合。
下面将结合其他具体实施例详细说明本发明的技术方案：
本发明定义了一个工业现场协议配置平台，该平台如图2所示，包含如下三个模块：
1)协议解析请求接收模块
该协议解析请求接收模块负责从工业网关接收协议解析请求，识别请求中工业网关需要哪些协议解析组件。
常见的网关协议如下：
2)协议解析组件库
存储有各种工业现场的协议解析组件的集合。
3)协议解析组件推送模块
把协议解析请求对应的协议解析功能组件通过IP网络推送给工业网关，网关加载组件后，可以调用组件提供的功能接口，实现对特定工业现场协议的解析。
本发明还定义一种工业网关，该网关如图3所示，包含如下四个模块：
1)协议识别模块
负责识别接入的工业现场协议类型，对于特征比较明显的协议，可以预先配置好识别规则，由程序自动识别，对于难于自动识别的协议类型，可以采用人工辅助识别，通过网关配置页面手动配置接入的协议类型。
2)请求发送模块
负责向工业现场协议配置平台发送协议解析组件加载请求。
3)协议解析组件加载模块
负责从配置平台接收协议解析组件，加载到工业网关的可执行环境。
4)协议解析组件执行模块
负责调用协议解析组件的接口，对特定的工业现场协议完成解析工作，识别出设备运行参数。
本发明的工作原理如图4所示：
识别出工业网关接入的协议类型为协议A，对于特征比较明显的协议，可以预先配置好识别规则，由程序自动识别，对于难于自动识别的协议类型，可以采用人工辅助识别，通过网关配置页面手动配置南向接口接入的协议类型。
网关通过IP链路，向配置平台发送请求报文，请求下载协议A的协议解析组件。
配置平台在协议解析的组件库中找到对应协议A的组件。
配置平台通过IP链路将协议A的解析组件推送给工业网关。
工业网关收到协议A的解析组件后，加载到工业网关的运行环境，开始协议A的解析流程。
本发明的工业网关识别出工业现场协议类型后通过发送请求到配置平台，动态从云平台加载协议解析组件，使得工业网关在无需定制开发对应的协议解析模块，也不需要预先加载大量的协议解析组件，节省了硬件成本的基础上，即可实现协议以及协议对应的数据的高效解析。
对应本发明实施例提供的上述基于网关识别的工业现场协议自动解析的方法，本发明实施例还提供一种基于网关识别的工业现场协议自动解析的系统，该系统包括：工业网关以及工业现场协议配置平台，其中，所述工业网关包括：
接收模块，用于工业网关接收工业现场采集到的当前数据；
请求发送模块，用于根据所述当前数据，向预先设置的工业现场协议配置平台发送组件请求报文；
协议解析组件接收模块，用于接收所述工业现场协议配置平台基于所述组件请求报文返回的协议解析组件；
协议解析组件执行模块，用于基于所述协议解析组件解析所述当前数据，获得相应的设备运行参数。
在一个实施例中，所述请求发送模块包括：
判断子模块，用于对所述当前数据进行识别，判断是否能识别出所述当前数据中的协议标识字段和报文封装类型；
协议识别子模块，用于当识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，根据所述协议标识字段和所述报文封装类型，识别所述当前数据对应的协议类型；
第一生成子模块，用于根据所述对应的协议类型生成所述组件请求报文；
第一发送子模块，用于将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
在一个实施例中，所述请求发送模块还包括：
第二生成子模块，用于当未识别出所述协议标识字段和所述报文封装类型时，生成协议类型提示通知；
第二发送子模块，用于向目标终端发送所述协议类型提示通知，以请求所述目标终端的用户对所述当前数据对应的协议类型进行识别；
第三生成子模块，用于在接收到所述目标终端发送的协议类型识别结果后，生成所述组件请求报文；
第三发送子模块，用于将所述组件请求报文发送至所述工业现场协议配置平台。
在一个实施例中，所述协议解析组件执行模块具体用于：
调用所述协议解析组件的解析接口；
通过所述解析接口对所述当前数据进行解析，获得所述设备运行参数。
在一个实施例中，所述工业现场协议配置平台，包括：
调用模块，用于在接收到所述组件请求报文后，调用预先存储的协议解析组件的集合；
第一确定模块，用于确定所述协议解析组件的集合中各协议解析组件能够解析的目标协议类型；
判断模块，用于判断所述当前数据是否与所述目标协议类型相匹配；
第二确定模块，用于当所述当前数据与所述目标协议类型相匹配时，确定解析所述当前数据所需要的协议解析组件；
返回模块，用于向所述工业网关返回所述协议解析组件。
在一个实施例中，所述系统还用于：
确定所述工业网关的当前所占用带宽；
判断所述当前所占用带宽是否大于为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽大于为所述工业网关分配的预设带宽时，将所述组件请求报文在缓存中存储第一预设时长后，再次判断所述当前所占用带宽是否仍大于所述预设带宽，直至所述当前所占用带宽小于所述预设带宽时向所述工业现场协议配置平台发送所述组件请求报文；
当第二预设时长后，若仍判定所述当前所占用带宽大于所述预设带宽，则向服务器发送带宽增加请求，以请求所述服务器增大为所述工业网关分配的预设带宽；
当所述当前所占用带宽小于为所述工业网关分配的预设带宽时，在第三预设时长内，将工业现场协议配置平台发送组件请求报文，其中，所述第三预设时长小于所述第一预设时长，所述第二预设时长大于所述第一预设时长，且所述第二预设时长为所述第一预设时长的整数倍。
在一个实施例中，所述系统还用于，可根据下述公式进行判断：
上述公式中，
当判断值
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
