CN112806037A - 用于本地设备的网络中的数据通信的*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在两个或更多个本地设备(110、120、130)与云计算平台(150)之间的网络中进行数据通信的***(100)，其中在至少一个本地设备(110)上收集和/或存储的数据使用至少一种通信协议(a1、a2、...、an)发送到云计算平台(150)，并由云计算平台(150)的翻译器模块(170)中执行的翻译算法(A)处理，其中数据被变换为至少一个另一通信协议(b1、b2、...、bn)，该至少一个另一通信协议由至少一个第二本地设备(120)可处理或可执行并被提交给至少一个第二设备(120)。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种用于在两个或更多个本地设备与云计算平台之间的网络中的数据通信的***，其中在至少一个本地设备上收集和/或存储的数据被发送到云计算平台。
背景技术
在工业生产、能源、运输的所有领域中以及例如经由网络连接直接的或经由云网关连接到工业物联网(IIoT)的银行、零售、酒店和医疗保健***的其它领域中，工业自动化***、资产、机器、传感器、移动设备等都有不断增长的趋势。数据分析(数据挖掘、深度学***的知识和可用性。根据统计预测，到2020年，全球约有500亿个互连设备。这相当于每人约6.5个互连设备。然而，所有这些不同的设备都使用不同的格式和协议彼此通信。
在基于云计算技术的***中，大量设备经由互联网连接到云计算***。设备可以位于连接到云计算***的远程设施中。例如，设备可以包括工业装置中的设备、传感器、致动器、机器人和/或机械或由其组成。该设备可以是医疗保健单元中的医疗装置和仪器。该设备可以是住宅/商业机构中的家用电器或办公设备。
云计算***可以实现远程配置、监视、控制和维护连接设备(也通常称为“资产”)。此外，云计算***可以促进存储从设备定期收集的大量数据，分析大量数据，以及经由图形用户界面(例如，Web应用程序)向操作员、现场工程师或设备所有者提供见解(例如，关键性能指标、异常值)和警报。这些见解和警报可以使得能够控制和维护设备，从而导致设备的有效和故障安全的操作。云计算***还可以基于见解和警报经由图形用户界面来修改与设备相关联的参数并发出控制命令。
云计算***可以包括多个服务器或处理器(也称为“云基础设施”)，该服务器或处理器是地理分布的，经由网络彼此连接。专用平台(以下称为“云计算平台”)被安装在服务器/处理器上，用于提供上述的功能即服务(以下称为“云服务”)。云计算平台可以包括在云计算***的一个或多个服务器或处理器上执行的多个软件程序，以使得能够将所请求的服务递送到设备及其用户。
在云计算***中部署了一个或多个应用程序编程接口(API)，以向用户递送各种云服务。
一方面，可以在IIoT设备或IIoT网关或作为中央计算基础架构的云计算平台的边缘执行IIoT设备之间的通信。如果IIoT设备之间的通信在本地IIoT设备本身的边缘执行，则IIoT设备必须能够彼此理解，这意味着它们需要通过语言和协议进行通信。
然而，大多数IIoT设备使用不同的协议和数据格式，使得通常无法在设备之间进行直接通信。因此，只有两个设备分别支持相同的协议，它们之间的通信才是可能的。设备中只有一小部分可以支持所有可用的协议，这有多种原因。许多设备没有足够的存储器容量或计算机性能来支持不同的协议，使得当前许多设备无法彼此通信。
发明内容
鉴于前述内容，因此，本发明的目的是提供有助于改善在网络中连接的本地设备之间的通信并允许它们之间的自动通信(M2M通信)的技术。
根据第一方面，本发明提供了一种用于在两个或更多个本地设备与云计算平台之间的网络中进行数据通信的***，其中在至少一个本地设备上收集和/或存储的数据使用至少一种通信协议a1、a2、...、an被发送到云计算平台，并由云计算平台的翻译器模块处理，其中数据被转换或变换为由至少一个第二本地设备可处理(可理解)的并被提交给至少一个第二设备的至少一个另一通信协议b1、b2、...、bn。
举例来说，本发明的实施方式可被用于通信和评估，例如工业厂房中的振动和其它数据、科学和医学领域中的图像数据、制药领域中使用医疗设备进行药物开发和临床试验的数据、导航领域中用于路线计算的数据、汽车领域中用于图像识别的数据以及电脑游戏等。
在另外的有利实施方式中，本地设备和云计算平台通过网关连接，该网关被配置为采用第一通信协议a1、a2、...、an将数据从至少第一本地设备发送到云计算平台，并采用第二通信协议b1、b2、...、bn将数据从云计算平台发送到至少一个第二本地设备。
在另一个有利的实施方式中，翻译算法A包括子算法SA1、SA2、...、SAn，它们可以以串行和/或并行序列执行。
此外，关于子算法SA1、SA2、...、SAn的执行的顺序和位置的工作流可以由软件应用程序控制。
优选地，翻译算法A被配置为聚类和/或神经网络和/或支持矢量机和/或细分为子算法(SA1、SA2、...SAn)。
在另一个有利的实施方式中，从振动传感器和/或声学传感器和/或光学传感器和/或温度传感器和/或压力传感器和/或化学和/或压电传感器收集经处理的数据。
有利地，多个本地设备在网络中连接。
在优选实施方式中，两个或更多个本地设备被配置为工业泵、医疗设备、图像设备、移动设备、汽车设备和/或分析科学仪器。
根据第二方面，本发明提供了一种在网络中的两个或更多个本地设备与云计算平台之间的数据通信方法，包括以下步骤：
-在至少一个本地设备上收集和/或存储数据，
-使用至少一种通信协议a1、a2、...、an将数据发送到云计算平台，
-由云计算平台的翻译器模块处理数据，其中将数据变换(转换)为由至少一个第二本地设备可执行的至少一个另一通信协议b1、b2、...、bn，以及
-采用其它通信协议b1、b2、...、bn将数据发送到至少一个第二设备。
在另一个有利的实施方式中，该方法可以包括以下步骤：
-通过网关连接本地设备和云计算平台，
-通过网关采用第一通信协议a1、a2、...、an将数据从至少一个第一本地设备发送到云计算平台；
-通过网关采用第二通信协议b1、b2、...、bn将数据从云计算平台提交给至少一个第二本地设备。
另外，根据第三方面，本发明提供了一种被配置用于根据本发明的第一方面的***的本地设备，其中本地设备被配置为工业泵、医疗设备、图像设备、移动设备、汽车设备和/或分析科学仪器。
根据第四方面，本发明提供一种被配置用于根据本发明的第一方面的***中使用的云计算平台。
根据第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，其包括可执行程序代码，该可执行程序代码被配置为在被执行时执行根据第二方面的方法。
根据第六方面，本发明提供了一种非暂态计算机可读数据存储介质，其包括可执行程序代码，该可执行程序代码被配置为在被执行时执行根据第二方面的方法。非暂态计算机可读数据存储介质可以包括任何类型的计算机存储器，特别是半导体存储器，或由其组成。
根据第七方面，本发明提供了一种数据流，该数据流表示或被配置为提供被配置为在被执行时执行根据第二方面的方法的程序代码。
附图说明
通过结合以下附图阅读详细说明，本发明或其实施方式的附加特征、方面和优点将变得显而易见：
图1提供了根据本发明的第一方面的实施方式的***的总体概况；
图2示出了示意性流程图，其示出根据本发明的第二方面的实施方式的方法的实施方式；
图3示意性地示出根据本发明的第五方面的实施方式的计算机程序产品；以及
图4示意性地示出根据本发明的第六方面的实施方式的非暂态计算机可读数据存储介质。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了具体细节以便提供对本发明的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在脱离这些具体细节的其他实施方式中实践本发明。
图1提供了用于在云计算平台150的网络中的多个本地设备110、120、130之间进行通信的***100的总体概况。本地设备110、120、130可以是工业工厂的一部分。可以将附加的本地设备LD添加到***100。本地设备的示例是加速度传感器，以捕获致动器的旋转和振动数据，这有助于及早检测出旋转机械设备中遇到的各种故障模式。其它示例是医疗环境中的医疗设备或智能建筑中的光和温度传感器或汽车领域中的压力传感器。
设备110、120、130分别包括IIoT代理112、122和132，并且连接到IIoT网关140，该IIoT网关进而通过网络连接到IIoT云计算平台150。该网络可以包括一个或多个广域网(WAN)(诸如互联网)、局域网(LAN)或可促进数据通信的其它网络。
如果两个或更多个设备110、120、130希望直接彼此通信但不具有相同的语言/格式，则它们可以使用位于云计算平台150中的翻译器模块170的服务。翻译器模块170包括处理器180和其它硬件组件以及软件应用程序190。
设备110可以使用其格式/协议a1、a2、...、an与其它设备通信。设备120可以使用其格式/协议b1、b2、...、bn与其它设备通信。设备130可以使用其格式/协议i1、i2、...、in与其它设备通信。然而，如果在第一设备110中实现的协议a1、a2、...、an与在第二设备b1、b2、...、bn中实现的协议不同，则设备110、120、130无法彼此直接通信。因此，它们经由网关140将想要传送到其它设备的数据发送到云计算平台150。在云计算平台150中，翻译器模块170将协议a1、a2、...、an中的至少一个协议翻译(即转换)为第二设备的协议b1、b2、...、bn中的至少一个协议。例如，将协议a1翻译或变换为协议b3：a1→b3
这意味着，翻译器模块170需要理解由第一设备110理解(即可处理或可执行)的至少一种协议/语言/格式以及由第二设备120理解(即可处理或可执行)的至少一种协议/语言/格式。如果翻译器模块170知道第一设备的协议a1、a2、...、an之一和第二设备的协议b1、b2、...、bn之一，则可执行这两个设备110、120之间的通信。因此，翻译器模块170不需要或不能处理两个设备的所有协议，而是需要来自第一设备110的至少一个协议，该协议可以被翻译或转换为另一设备120的至少一个协议。协议转换可以实时执行。此外，可以记录协议转换以进一步分析***。
以前不能彼此通信的设备或***现在可以通过第三方(翻译器模块170)的间接通信进行通信，并因此交换数据。通过使用该间接通信，更多的设备或***可以彼此通信。此外，如果使用云计算平台150来进行本地设备110、120、130的通信，则可以为敏感数据提供更高级别的安全性，因为IIoT平台150可以包括关于允许哪些设备彼此通信的级别的数据库。此外，由于云计算平台可以提供更高的计算速度和更多的存储器空间，因此通信的质量更高且更快。
本地设备可以设计得更容易，因为它们最初不必支持许多协议。这节省了设计和开发支出以及实现支出以及成本。此外，云计算平台150可以包括多个其它通信模块，该其它通信模块可以在指定的本地设备之间生成自动通信。
因此，根据本发明，翻译器模块170的软件应用程序190被设计为理解不同的协议，即能够执行不同的协议。该软件应用程序190的任务是接收查询并将其翻译成所需的语言或格式。在另一个实施方式中，软件应用程序190可以包括第二软件应用程序，或者可以将查询发送到可以理解和处理该语言并且能够翻译的第二应用程序。转换或变换为另一种通信协议的数据被再次直接提交给本地设备120，该本地设备将是数据消息的接收器。
软件应用程序190的翻译算法(A)可以包括子算法(SA1、SA2、...、SAn)，该子算法可以以串行和/或并行序列执行。此外，关于子算法(SA1、SA2、...、SAn)的执行顺序和位置的工作流可以通过另外的软件应用程序进行控制。
转换算法(A)可以被配置为聚类和/或人工神经网络和/或支持矢量机和/或细分为子算法(SA1、SA2、...、SAn)。
根据本发明，不同制造商的设备可以彼此通信。由于不再需要由一个本地设备支持不同的协议，因此可以降低复杂性。通过使用在云计算平台150中实现的第三方软件应用程序，可以连接具有不同通信协议的不同设备以彼此交换数据。
各种公开的实施方式包括可用于促进一种通信协议到另一通信协议的翻译的数据处理***和方法。在一个示例中，***可以包括至少一个处理器，该至少一个处理器经由在至少一个存储器中的可执行指令被配置为发起分别由不同处理资源执行的多个翻译任务。翻译任务分别管理分配给相应不同本地设备110、120、130的通信协议的相应子集，以满足通信需求。这还包括确定是否应关于安全方面执行两个本地设备之间的通信。
此外，可以将网络划分为允许访问连接到网络的所有其它组件的子网。该网络可以包括可以在公共互联网上采用的加密方案。可以采用支持数据转换的有线和/或无线配置来配置网络。
所显示的表示旨在示出***100的一种可能的配置。其它配置可以包括更少的组件，并且在其它配置中可以利用附加模块。配置和组件中的这些变化可以增加或改变***100的功能。特别是在用于捕获患者的高分辨率医学图像的医学成像设备领域，诸如磁共振成像(MRI)机、计算机断层扫描、X射线、正电子发射断层扫描、扫描显微镜、超声成像***，传感器被配置为捕获图像数据，例如诸如电荷耦合器件(CCD)的传感器。此外，其它类型的传感器(诸如声学、光学、压电、压力、温度、化学传感器)可用于收集具体本地设备110、120、130的附加数据。
图2示出说明根据本发明的第二方面的实施方式的方法的示意流程图。尽管将图2的方法不限于图1中描述的实施方式，但是将部分地使用图1的附图标记来描述图2的方法。另一方面，可以使用关于图1描述的任何实施方式来执行图2的方法，并且可以相应地根据前述的任何变化和修改来对图2的方法进行适应和修改。
在用于两个或更多个本地设备110、120、130与云计算平台150之间的网络中的数据通信的方法的步骤S10中，收集和/或存储至少一个本地设备110上的数据。
在步骤S20中，使用至少一种通信协议(a1、a2、...、an)将数据发送到云计算平台150。
在步骤S30中，在云计算平台150的翻译器模块170中通过翻译算法(A)来处理接收到的数据，其中该数据被变换成由至少一个第二本地设备120可理解或可执行的至少一个另一通信协议(b1、b2、...、bn)。可以提供根据本发明的第四方面的云计算平台150，以尤其执行步骤S30。
在步骤S40中，采用另一通信协议(b1、b2、...、bn)将数据提交给至少一个第二设备120。
图3示意性地示出包括可执行程序代码250的计算机程序产品200，该可执行程序代码被配置为在被执行时执行根据本发明的第二方面的方法，尤其是如已经关于图2所描述的。
图4示意性地示出包括可执行程序代码350的非暂态计算机可读数据存储介质300，该可执行程序代码被配置为在被执行时执行根据本发明的第二方面的方法，尤其是如已经关于图2所描述的。
Claims (13)
1.一种用于在两个或更多个本地设备(110、120、130)与云计算平台(150)之间的网络中进行数据通信的***(100)，其中在至少一个本地设备(110)上收集和/或存储的数据使用至少一种通信协议(a1、a2、...、an)被发送到所述云计算平台(150)，并在所述云计算平台(150)的翻译器模块(170)中被处理，其中所述数据被变换为至少一个其它通信协议(b1、b2、...、bn)，所述至少一个其它通信协议能够由至少一个第二本地设备(120)处理并被提交给所述至少一个第二本地设备(120)。
2.根据权利要求1所述的***(100)，其中，所述本地设备(110、120、130)和所述云计算平台(120)通过网关(140)连接，所述网关(140)被配置为采用第一通信协议(a1、a2、...、an)将所述数据从至少第一本地设备(110)发送到所述云计算平台(120)，并采用第二通信协议(b1、b2、...、bn)将所述数据从所述云计算平台(150)提交给所述至少一个第二本地设备(120)。
3.根据权利要求1或2所述的***(100)，其中，由所述翻译器模块(170)用来处理所述数据的翻译算法(A)包括能够以串行和/或并行顺序执行的子算法(SA1、SA2、...、SAn)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的***(100)，其中，关于所述子算法(SA1、SA2、...、SAn)的执行的顺序和位置的工作流程由软件应用控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的***(100)，其中，翻译算法(A)被配置为聚类和/或人工神经网络和/或支持矢量机，和/或被细分为子算法(SA1、SA2、...SAn)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的***(100)，其中，从振动传感器和/或声学传感器和/或光学传感器和/或温度传感器和/或压力传感器和/或化学和/或压电传感器中收集经处理的数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的***(100)，其中，多个本地设备(110、120、130)被连接在所述网络中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的***，其中，所述两个或更多个本地设备(110、120、130)被配置为工业泵、医疗设备、图像设备、移动设备、汽车设备和/或分析科学仪器。
9.一种用于在两个或更多个本地设备(110、120、130)与云计算平台(150)之间的网络中进行数据通信的方法，包括以下步骤：
-在至少一个本地设备(110)上收集和/或存储数据(S10)，
-使用至少一种通信协议(a1、a2、...、an)将所述数据发送(S20)到云计算平台(150)，
-由所述云计算平台(150)的翻译器模块(170)处理(S30)所述数据，其中，所述数据被变换为能够由至少一个第二本地设备(120)处理的至少一个另一通信协议(b1、b2、...、bn)，以及
-采用所述另一通信协议(b1、b2、...、bn)将所述数据提交(S40)到所述至少一个第二设备(120)。
10.根据权利要求9所述的方法，包括以下步骤：
-通过网关(170)连接所述本地设备(110、120、130)和所述云计算平台(120)，
-通过所述网关(170)采用第一通信协议(a1、a2、...、an)将所述数据从所述至少一个第一本地设备(110)发送到所述云计算平台(120)；
-通过所述网关(170)采用第二通信协议(b1、b2、...、bn)将所述数据从所述云计算平台(150)提交到所述至少一个第二本地设备(120)。
11.一种被配置用于根据权利要求1至8中任一项所述的***的本地设备(110、120、130)，其中所述两个或更多个本地设备(110、120、130)被配置为工业泵、医疗设备、图像设备、移动设备、汽车设备和/或分析科学仪器。
12.一种被配置用于在根据权利要求1至8中任一项所述的***(100)中使用的云计算平台(150)。
13.一种非暂态计算机可读数据存储介质(300)，包括可执行程序代码(350)，所述可执行程序代码被配置为在被执行时执行根据权利要求8或9所述的方法。
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