本文關(guān)鍵詞：基于OPC UA的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備服務(wù)化開(kāi)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(bào)文壓縮 休眠代理 物聯(lián)網(wǎng)

【摘要】：受到先進(jìn)信息通信技術(shù)的驅(qū)動(dòng),制造業(yè)正進(jìn)行著第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0),這要求在工廠中實(shí)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(wèn)統(tǒng)一性與標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題,滿(mǎn)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與后臺(tái)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(wú)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(duì)受限,OPC UA協(xié)議不適宜直接應(yīng)用于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。因此,本文對(duì)OPC UA應(yīng)用于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的服務(wù)化開(kāi)放互聯(lián)進(jìn)行研究。主要工作包括:1.研究實(shí)現(xiàn)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備服務(wù)化開(kāi)放互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù),包括支持現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備服務(wù)化的OPC UA協(xié)議和支持無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)放互聯(lián)的6LoWPAN技術(shù)。2.針對(duì)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的資源受限性,對(duì)OPC UA服務(wù)器資源占用進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一種適用于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)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(duì)OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸報(bào)文進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一種支持對(duì)OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸載荷的壓縮與解壓縮機(jī)制,使得在保留OPC UA核心功能的情況下適配無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。3.針對(duì)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)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(wèn)題,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一種OPC UA休眠代理機(jī)制。該機(jī)制可滿(mǎn)足無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的休眠需求以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期,同時(shí)解決了設(shè)備休眠時(shí)數(shù)據(jù)不能訪問(wèn)的問(wèn)題。4.使用Contiki物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的底層物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為硬件平臺(tái)的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,對(duì)設(shè)計(jì)的Nano OPC UA服務(wù)器、傳輸報(bào)文壓縮機(jī)制和休眠代理機(jī)制進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),并構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的Nano OPC UA服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了OPC UA的核心功能,滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求;本文設(shè)計(jì)的OPC UA壓縮方案能夠有效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸載荷進(jìn)行壓縮和解壓,提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率;本文設(shè)計(jì)的休眠代理機(jī)制能夠有效地滿(mǎn)足設(shè)備休眠需求。本文的研究工作,對(duì)于將OPC UA協(xié)議延伸到底層物聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的服務(wù)化開(kāi)放互聯(lián)具有較高的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：OPC UA協(xié)議 6LoWPAN協(xié)議 報(bào)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)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(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備服務(wù)化開(kāi)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(kāi)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(bào)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(bào)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(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的OPC UA服務(wù)化開(kāi)放互聯(lián)方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)32-57
• 3.1 基于OPC UA的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備服務(wù)化需求分析32-33
• 3.2 面向無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的OPC UA服務(wù)器優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-42
• 3.2.1 無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備承擔(dān)的網(wǎng)絡(luò)角色33-34
• 3.2.2 適用于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的Nano OPC UA服務(wù)器設(shè)計(jì)34-39
• 3.2.3 適用于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的Nano OPC UA服務(wù)器實(shí)現(xiàn)39-42
• 3.3 面向無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷(xiāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)現(xiàn)53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 面向無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的OPC UA休眠代理機(jī)制研究與實(shí)現(xiàn)57-70
• 4.1 無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備休眠代理機(jī)制的需求分析57-58
• 4.2 OPC UA休眠代理機(jī)制設(shè)計(jì)思路58-59
• 4.3 OPC UA休眠代理機(jī)制交互設(shè)計(jì)59-64
• 4.3.1 休眠代理交互機(jī)制總體設(shè)計(jì)59-60
• 4.3.2 休眠握手交互60-62
• 4.3.3 休眠注冊(cè)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(jī)制的實(shí)現(xiàn)64-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第5章 測(cè)試與驗(yàn)證70-97
• 5.1 開(kāi)發(fā)與測(cè)試平臺(tái)70-72
• 5.1.1 測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建70-71
• 5.1.2 硬件平臺(tái)71-72
• 5.1.3 軟件平臺(tái)72
• 5.2 Nano OPC UA服務(wù)器測(cè)試72-86
• 5.2.1 測(cè)試方法與項(xiàng)目72-73
• 5.2.2 服務(wù)器功能功能測(cè)試73-82
• 5.2.3 服務(wù)器性能測(cè)試82-86
• 5.3 OPC UA網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷(xiāo)優(yōu)化測(cè)試86-91
• 5.3.1 測(cè)試方法與項(xiàng)目86-87
• 5.3.2 OPC UA報(bào)文壓縮功能測(cè)試87-90
• 5.3.3 OPC UA報(bào)文壓縮性能分析90-91
• 5.4 OPC UA休眠代理機(jī)制測(cè)試91-96
• 5.4.1 測(cè)試方法與項(xiàng)目91-92
• 5.4.2 休眠代理機(jī)制功能測(cè)試92-96
• 5.5 本章小結(jié)96-97
• 第6章 結(jié)束語(yǔ)97-99
• 6.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)97-98
• 6.2 后續(xù)研究工作98-99
• 參考文獻(xiàn)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(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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

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

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

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

5 陸會(huì)明;殷W，

本文編號(hào)：662576