發(fā)布時間：2017-08-12 16:31

  本文關(guān)鍵詞：基于OPC UA的無線現(xiàn)場設(shè)備服務(wù)化開放互聯(lián)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： OPC UA協(xié)議 6LoWPAN協(xié)議 報文壓縮 休眠代理 物聯(lián)網(wǎng)

【摘要】：受到先進信息通信技術(shù)的驅(qū)動,制造業(yè)正進行著第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0),這要求在工廠中實現(xiàn)更廣泛的信息共享。OPC UA(OPC Unified Architecture,OPC統(tǒng)一架構(gòu))作為用于工業(yè)通訊的基于面向服務(wù)架構(gòu)的數(shù)據(jù)交互規(guī)范,解決了工廠中數(shù)據(jù)通信的訪問統(tǒng)一性與標準化問題,滿足了企業(yè)信息高度連通的需求。本文將OPC UA協(xié)議延伸到工業(yè)系統(tǒng)中的底層物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與后臺管理系統(tǒng)之間的信息集成以及底層物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的無縫融合。由于底層物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備資源和通信資源相對受限,OPC UA協(xié)議不適宜直接應(yīng)用于無線現(xiàn)場設(shè)備。因此,本文對OPC UA應(yīng)用于無線現(xiàn)場設(shè)備,實現(xiàn)無線現(xiàn)場設(shè)備的服務(wù)化開放互聯(lián)進行研究。主要工作包括:1.研究實現(xiàn)無線現(xiàn)場設(shè)備服務(wù)化開放互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù),包括支持現(xiàn)場設(shè)備服務(wù)化的OPC UA協(xié)議和支持無線現(xiàn)場設(shè)備開放互聯(lián)的6LoWPAN技術(shù)。2.針對無線現(xiàn)場設(shè)備的資源受限性,對OPC UA服務(wù)器資源占用進行優(yōu)化,設(shè)計并開發(fā)了一種適用于無線現(xiàn)場設(shè)備的Nano OPC UA服務(wù)器;根據(jù)IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)的低功耗有損特性,對OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸報文進行優(yōu)化,設(shè)計并開發(fā)了一種支持對OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸載荷的壓縮與解壓縮機制,使得在保留OPC UA核心功能的情況下適配無線現(xiàn)場設(shè)備。3.針對無線現(xiàn)場設(shè)備對功耗的敏感性,以及OPC UA協(xié)議不支持設(shè)備休眠功能的問題,設(shè)計并開發(fā)了一種OPC UA休眠代理機制。該機制可滿足無線現(xiàn)場設(shè)備的休眠需求以延長網(wǎng)絡(luò)的生存期,同時解決了設(shè)備休眠時數(shù)據(jù)不能訪問的問題。4.使用Contiki物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)為軟件平臺及實驗室研發(fā)的底層物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為硬件平臺的無線現(xiàn)場設(shè)備,對設(shè)計的Nano OPC UA服務(wù)器、傳輸報文壓縮機制和休眠代理機制進行了實現(xiàn),并構(gòu)建測試系統(tǒng)進行測試與驗證。測試結(jié)果表明,本文設(shè)計的Nano OPC UA服務(wù)器實現(xiàn)了OPC UA的核心功能,滿足實際應(yīng)用需求;本文設(shè)計的OPC UA壓縮方案能夠有效地對網(wǎng)絡(luò)傳輸載荷進行壓縮和解壓,提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率;本文設(shè)計的休眠代理機制能夠有效地滿足設(shè)備休眠需求。本文的研究工作,對于將OPC UA協(xié)議延伸到底層物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)無線現(xiàn)場設(shè)備的服務(wù)化開放互聯(lián)具有較高的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：OPC UA協(xié)議 6LoWPAN協(xié)議 報文壓縮 休眠代理 物聯(lián)網(wǎng)
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 第1章 引言11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 OPC UA研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 6LoWPAN技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 論文主要工作17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第2章 無線現(xiàn)場設(shè)備服務(wù)化開放互聯(lián)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究19-32
• 2.1 基于OPC UA的底層物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)化開放互聯(lián)架構(gòu)19-20
• 2.2 OPC UA關(guān)鍵技術(shù)研究20-25
• 2.2.1 OPC UA協(xié)議規(guī)范20-21
• 2.2.2 OPC UA服務(wù)器結(jié)構(gòu)21-24
• 2.2.3 OPC UA通信棧和報文格式24-25
• 2.3 6LoWPAN關(guān)鍵技術(shù)研究25-31
• 2.3.1 6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧架構(gòu)26
• 2.3.2 6LoWPAN適配層26-27
• 2.3.3 報文的分片和重組27-28
• 2.3.4 IPv6頭部壓縮28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 面向無線現(xiàn)場設(shè)備的OPC UA服務(wù)化開放互聯(lián)方法設(shè)計與實現(xiàn)32-57
• 3.1 基于OPC UA的無線現(xiàn)場設(shè)備服務(wù)化需求分析32-33
• 3.2 面向無線現(xiàn)場設(shè)備的OPC UA服務(wù)器優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)33-42
• 3.2.1 無線現(xiàn)場設(shè)備承擔(dān)的網(wǎng)絡(luò)角色33-34
• 3.2.2 適用于無線現(xiàn)場設(shè)備的Nano OPC UA服務(wù)器設(shè)計34-39
• 3.2.3 適用于無線現(xiàn)場設(shè)備的Nano OPC UA服務(wù)器實現(xiàn)39-42
• 3.3 面向無線現(xiàn)場設(shè)備的OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)42-55
• 3.3.1 消息頭部壓縮42-45
• 3.3.2 消息主體壓縮45-53
• 3.3.3 消息壓縮與解壓縮實現(xiàn)53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 面向無線現(xiàn)場設(shè)備的OPC UA休眠代理機制研究與實現(xiàn)57-70
• 4.1 無線現(xiàn)場設(shè)備休眠代理機制的需求分析57-58
• 4.2 OPC UA休眠代理機制設(shè)計思路58-59
• 4.3 OPC UA休眠代理機制交互設(shè)計59-64
• 4.3.1 休眠代理交互機制總體設(shè)計59-60
• 4.3.2 休眠握手交互60-62
• 4.3.3 休眠注冊交互62-63
• 4.3.4 休眠更新交互63
• 4.3.5 休眠通知交互63-64
• 4.3.6 休眠喚醒通知交互64
• 4.4 休眠代理機制的實現(xiàn)64-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第5章 測試與驗證70-97
• 5.1 開發(fā)與測試平臺70-72
• 5.1.1 測試系統(tǒng)構(gòu)建70-71
• 5.1.2 硬件平臺71-72
• 5.1.3 軟件平臺72
• 5.2 Nano OPC UA服務(wù)器測試72-86
• 5.2.1 測試方法與項目72-73
• 5.2.2 服務(wù)器功能功能測試73-82
• 5.2.3 服務(wù)器性能測試82-86
• 5.3 OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷優(yōu)化測試86-91
• 5.3.1 測試方法與項目86-87
• 5.3.2 OPC UA報文壓縮功能測試87-90
• 5.3.3 OPC UA報文壓縮性能分析90-91
• 5.4 OPC UA休眠代理機制測試91-96
• 5.4.1 測試方法與項目91-92
• 5.4.2 休眠代理機制功能測試92-96
• 5.5 本章小結(jié)96-97
• 第6章 結(jié)束語97-99
• 6.1 主要工作與創(chuàng)新點97-98
• 6.2 后續(xù)研究工作98-99
• 參考文獻99-103
• 致謝103-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果104

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 繆學(xué)勤;;Industry 4.0新工業(yè)革命與工業(yè)自動化轉(zhuǎn)型升級[J];石油化工自動化;2014年01期

2 朱曉榮;李鳳國;;基于Contiki的6LoWPAN適配層的研究與實現(xiàn)[J];信息通信技術(shù);2013年03期

3 石明明;魯周迅;;三種無線通信協(xié)議綜述[J];通信技術(shù);2011年07期

4 陸會明;閻志峰;;OPC UA服務(wù)器地址空間關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)[J];電力自動化設(shè)備;2010年07期

5 陸會明;殷W，

本文編號：662576