專利名稱：基于3g和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所屬的技術領域為工業(yè)自動化行業(yè)的3G Internet網(wǎng)絡遠程監(jiān)控維護，具 體涉及一種基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法及系統(tǒng)。
背景技術：
目前，國內(nèi)的3G網(wǎng)絡、云計算方法的應用大多還是應用在民用場合，如3G手機、3G 視頻、3G音頻的無線傳輸，3G和2G相比較，主要的優(yōu)點在于速度上的提升。工業(yè)場合遠程 的可編程控制器PLC上下載編程，目前較多的是采用較為低速的Modem電話線的方式，遠程 無線的數(shù)據(jù)采集基本都是用GPRS的方式來暫時解決部分問題，但這兩種方式的采集速度 都是在Kbps級別，速度較低，還是沒法解決現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制和網(wǎng)絡化管理的要求問 題，比方說遠程對設備的實時診斷、在線調(diào)試、報表的反饋、現(xiàn)場實時的視頻信號等等。如今，3G網(wǎng)絡覆蓋面廣，正在逐漸取代以前傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡，3G網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)綜合應 用更是日益廣泛和深入，3G網(wǎng)絡較高的覆蓋率為利用該網(wǎng)絡實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)安全傳輸創(chuàng)造 了條件，速度也相對電話Modem的Kbps提高到了 Mbps的級別，提升了 1000倍以上。全球或者某一個區(qū)域存在著廣泛的分布且離散的中小型用戶，他們需要信息服 務，又不想自己建立且沒有必要建立單獨的信息處理和存儲系統(tǒng)，迫切需要利用社會充足 的富余資源為其服務，實現(xiàn)即用即付費的業(yè)務服務模式，由此，一個有技術基礎，又有市場 拉動的“云計算”服務模式被催生了。采用“云計算”技術，是基于現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)3G信息安全 已經(jīng)做到了非常高的嚴謹性、計算機有超高速運算和超級存儲能力、全球存在海量的信息 資源、數(shù)字傳輸網(wǎng)絡有足夠的帶寬及平民化的互聯(lián)網(wǎng)來供應。它是分布式計算技術的一種， 其最基本的概念是透過網(wǎng)絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交 由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過這項 技術，網(wǎng)絡服務提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達成處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達到和“超 級計算機”同樣強大效能的網(wǎng)絡服務。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于上述現(xiàn)有技術及現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種借助于3G Internet網(wǎng)絡和云計算技術的方法及系統(tǒng)，對遠程云端現(xiàn)場站的可編程控制器PLC上下載 編程和調(diào)試，解決企業(yè)中實際所遇到的遠程無法在線診斷、調(diào)試、在線的修改程序和上下載 程序的困難，實現(xiàn)對遠程云端現(xiàn)場站的監(jiān)控維護。實現(xiàn)本發(fā)明的方法是
涉及數(shù)據(jù)源主機與目標主機之間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，包括3G無線通訊和云計算，其 中云端現(xiàn)場站采集到的數(shù)據(jù)通過接口傳入遠程安全通訊模塊，該遠程安全通訊模塊通過 3G路由器在3G Internet網(wǎng)絡上建立了專用通道，以無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務器； 云端工程師站中的電腦以以太網(wǎng)與遠程安全通訊模塊連接，通過3G路由器以無線的方式 接收來自遠程的云服務器的數(shù)據(jù)；可編程控制器PLC和多功能面板HMI之間通過以太網(wǎng)實
3時通訊；無線攝像頭通過無線以太網(wǎng)實時通訊。

云計算(Cloud computing)，采用分布式計算技術，透過3G Internet網(wǎng)絡將龐大 的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再由多部服務器組成的系統(tǒng)進行搜尋、 計算及分析，最終將處理結(jié)果回傳給云端用戶；云服務器上安裝上下載的程序及編程、調(diào)試 所需的軟件。采用動態(tài)IP設備連接代替常規(guī)的固定IP設備連接，通過遠端的云服務器的平臺 與云端用戶進行數(shù)據(jù)交換。采用S-LINK協(xié)議進行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，采用RSA加密算法，密匙為128位加密。S-LINK協(xié)議基于應用層，是公鑰和私鑰結(jié)合使用的方式進行加密，其加密和解密 采用不同的密鑰，屬非對稱密鑰密碼系統(tǒng)，每個通信方均需要公鑰和私鑰兩個密鑰，這兩把 密鑰可以互為加解密，公鑰是公開的，不需要保密，而私鑰是由雙方通訊設備持有，其中發(fā) 送方通過使用接收方的公鑰對數(shù)據(jù)進行加密操作，然后數(shù)據(jù)接收方使用自己的私鑰就可以 對數(shù)據(jù)進行解密，接收方通過解密操作就能知道數(shù)據(jù)是否完整傳輸，如果能夠使用自己的 私鑰解密數(shù)據(jù)，說明數(shù)據(jù)是真實的，否則傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能在傳輸過程中被篡改。采用RSA加密算法，其定義為兩個站點A和B，其中A想把一段明文通過雙鑰加密 的技術發(fā)送給B，B有一對公鑰和私鑰，那么加密解密的過程如下
B將B的公開密鑰傳送給A ； A用B的公開密鑰加密A的消息，然后傳送給B ； B用B的私人密鑰解密A的消息； 反之，B要將明文發(fā)送給A，過程如下 A收到B的明文； A的私鑰解密； A的公鑰加密； B收到的A明文。實現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)是
采用云管理計算機、云服務器、遠程安全通訊模塊、3G路由器、云計算3G Internet網(wǎng) 絡、云端工程師電腦、可編程控制器PLC、以太網(wǎng)模塊、多功能面板HMI和無線攝像頭，其中 云管理計算機和云服務器經(jīng)接遠程安全通訊模塊，該遠程安全通訊模塊連接3G路由器，通 過3G Internet網(wǎng)絡連接異地云端3G路由器，云端工程師電腦經(jīng)遠程安全通訊模塊連接3G 路由器，無線攝像頭和可編程控制器PLC、以太網(wǎng)模塊、多功能面板HMI模塊分別以無線以 太網(wǎng)和以太網(wǎng)形式連接遠程安全通訊模塊，再通過3G路由器連接3G Internet網(wǎng)絡。本發(fā)明具有的有益效果
一般在現(xiàn)場沒有辦法用有線寬帶的方式上到Internet，或者因為企業(yè)內(nèi)部安全問題不 方便對外開放，本發(fā)明基于3G Internet網(wǎng)絡并通過云計算對可編程控制器PLC的進行遠 程監(jiān)控維護方，在有3G網(wǎng)絡覆蓋的地方就可以得到應用，非常方便和靈活。本發(fā)明可不需要現(xiàn)場操作工程師在現(xiàn)場值守，只需要將云端現(xiàn)場站需要遠程調(diào) 試、編程的設備、遠程安全通訊模塊、3G路由器等設備供電和云端工程師站將遠程安全通訊 模塊、3G路由器等設備供電便可以通訊，通過云服務器，對云端現(xiàn)場站設備，如各種現(xiàn)場總 線、儀表、HMI等智能通訊模塊以及PLC進行實時的在線診斷、調(diào)試和上下載編程，將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)、視頻信號一起傳送至云端工程師站。本發(fā)明 通過3G Internet網(wǎng)絡采用S-LINK協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，采用的是加 密算法為RSA，密匙為128位加密，保證了數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可靠性。本發(fā)明操作十分的便捷，易于遠程管理、調(diào)試和維護，具有在線實時、安全、高速、 操作簡單、入門容易等特點，大大的節(jié)省了設備和系統(tǒng)的調(diào)試、維護帶來的人力成本和物力 成本，縮減了企業(yè)的回復生產(chǎn)能力的時間，提高生產(chǎn)效率，將企業(yè)因為停產(chǎn)而帶來的損失降 到最低。


圖1本發(fā)明的遠程監(jiān)控維護的方法及系統(tǒng)的簡易模塊圖。圖2本發(fā)明的遠程監(jiān)控維護的方法及系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
為實現(xiàn)本發(fā)明的基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法及系統(tǒng)，以一臺云服務 器、一臺云管理計算機、遠程安全通訊模塊SY-RSCM300、3G路由器SY-3G、三菱的Q系列PLC Q02H CPU、Q系列以太網(wǎng)模塊QJ71E71-100、HMI、現(xiàn)場視頻信號采集模塊無線攝像頭、一臺云 端工程師電腦為例，通過3G Internet網(wǎng)絡進行遠程安全的工業(yè)網(wǎng)絡實時通訊、在線診斷和 遠程上下載程序。各個元器件的型號和特點如下
1、云服務器，CPU四核Xeon2. 26G，內(nèi)存4G DDR3，硬盤2TB SATA，網(wǎng)卡1000M*1，裝有 Oracle數(shù)據(jù)庫；
2、云管理計算機，預裝有微軟的操作系統(tǒng)WindowsXP,選用研祥CPC-8401高 CompactPCI系統(tǒng)工業(yè)計算機/服務器，三菱GX Developer8. 31編程軟件、HMI編程軟件、域 名解析軟件和易控組態(tài)軟件2009，作為域名解析、數(shù)據(jù)在線監(jiān)控和存儲等；
3、云端工程師站，預裝有云端操作系統(tǒng)軟件的計算機，選用西門子上位編程器PG，是工 業(yè)等級的編程電腦；
4、可編程控制器PLC三菱Q系列PLC，選用主機Q02H CPU,以太網(wǎng)模塊QJ71E71-100擴 展具有工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口；
5、多功能面板HMI選用西門子MP277 10. 4寸和Key、64K顏色、分辨率640*480，具有 CF卡；
6、賽遠遠程安全通訊模塊SY-RSCM300，具有4個LAN口( 10/100Mbit/s)，1個WAN 口， 具有S-LINK內(nèi)置協(xié)議和VLAN功能，防火墻功能，路由交換功能；
7、3G路由器，選用賽遠的SY-3G，可以連接三種制式的3G網(wǎng)絡W_CDMA、CDMA2000、 TD-SCDMA ；
8、無線攝像頭，選用具有以太網(wǎng)口的SY-CMR，WIFI功能，工業(yè)等級，具有高分辨率的內(nèi) 置 Web Server。實現(xiàn)方法
1、將云管理計算機和云服務器的IP地址手動設置為遠程安全通訊模塊SY-RSCM300所指定的網(wǎng)段內(nèi)；
2、將云服務器端的遠程安全通訊模塊SY-RSCM300設備連接到SY-3G路由器通過3G Internet網(wǎng)絡進行連接；
3、將云服務器端的遠程安全通訊模塊SY-RSCM300進行配置啟用S-LINK和VLAN功能，通過RSA密匙數(shù)字簽名方式來設置對端DNS主機名地址和對端隧道末端標識，以及密匙 生命期、指定本地網(wǎng)段和對端網(wǎng)段等參數(shù)；為云服務器網(wǎng)內(nèi)的其他設備，分配遠程安全通訊 模塊SY-RSCM300所指定的網(wǎng)段內(nèi)的IP地址池，通過手動設定的方式分配同網(wǎng)段IP、DNS給 云服務器、云管理計算機、遠程安全通訊模塊SY-RSCM300和SY-3G路由器；
4、將云端工程師站的遠程安全通訊模塊SY-RSCM300進行配置啟用S-LINK和VLAN功 能，通過RSA密匙數(shù)字簽名方式來設置隧道末端標識ID以及對端隧道末端標識ID和動態(tài) IP地址，以及密匙生命期、指定本地網(wǎng)段和對端網(wǎng)段等參數(shù)，為云端工程師站內(nèi)的云端工 程師電腦、遠程安全通訊模塊SY-RSCM300和SY-3G路由器分配IP，以及開放相應的所需端 Π ；
5、將云端現(xiàn)場站的遠程安全通訊模塊SY-RSCM300設備連接到SY-3G路由器通過3G Internet網(wǎng)絡進行連接；
6、將云端現(xiàn)場站的三菱Q系列PLC、HMI、SY-3G路由器、攝像頭的IP地址手動設置為遠 程安全通訊模塊SY-RSCM300所指定的網(wǎng)段內(nèi)的空閑IP ；
7、將云端現(xiàn)場站的三菱Q系列PLC、遠程安全通訊模塊SY-RSCM300、SY-3G路由器、HMI 和攝像頭都集中連接到遠程安全通訊模塊SY-RSCM300上，通過3G Internet網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā) 送到云服務器端；
8、打開云端工程師站上面的三菱GXDeveloper8. 31編程軟件、HMI編程軟件，即可通 過云服務器用3G上網(wǎng)的方式對云端現(xiàn)場站的各種設備進行遠程的實時數(shù)據(jù)的讀取、在線 診斷、上下載程序和現(xiàn)場實時的視頻信號采集等功能；
9、云端工程師站借助于3GInternet網(wǎng)絡通過云管理計算機上的組態(tài)軟件易控內(nèi)置了 三菱PLC的OPC驅(qū)動，可以對遠程三菱Q系列PLC的內(nèi)部參數(shù)進行讀寫，達到遠程數(shù)據(jù)在線 存儲和歷史記錄，并能在線的控制PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)區(qū)，存儲器，輸出的開關量和模擬量；
10、云端工程師站打開本機IE瀏覽器，鍵入攝像頭的IP地址，借助于3GInternet網(wǎng) 絡通過云服務器進行對云端現(xiàn)場站的現(xiàn)場情況的一個實時的視頻數(shù)據(jù)采集和語音反饋，首 次瀏覽，下載攝像頭內(nèi)置驅(qū)動安裝后，即可看到現(xiàn)場的實時情況。
權利要求
1.一種基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法，其包括數(shù)據(jù)源主機與目標主機 之間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，其特征是包括3G無線通訊和云計算，其中A.3G無線通訊，采用云端現(xiàn)場站采集到的數(shù)據(jù)通過接口傳入遠程安全通訊模塊，該遠 程安全通訊模塊通過3G路由器在3G Internet網(wǎng)絡上建立了專用通道，以無線的方式將 數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務器；工程師站為云端工程師站中的電腦以以太網(wǎng)與遠程安全通訊模塊連 接，通過3G路由器以無線的方式接收來自遠程云服務器的數(shù)據(jù)；可編程控制器PLC和多功 能面板HMI之間通過以太網(wǎng)實時通訊；無線攝像頭通過無線以太網(wǎng)實時通訊；B.云計算(Cloudcomputing)，采用分布式計算技術，透過3G hternet網(wǎng)絡將龐大的 計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再由多部服務器組成的系統(tǒng)進行搜尋、計 算及分析，最終將處理結(jié)果回傳給云端用戶；云服務器上安裝上下載的程序和采用的編程、 調(diào)試軟件。
2.如權利要求1所述的基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法，其特征是所述的 3G無線通訊采用動態(tài)IP設備連接代替常規(guī)的固定IP設備連接，通過遠端的云服務器的平 臺云端用戶進行數(shù)據(jù)交換。
3.如權利要求1所述的基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法，其特征是所述的 3G無線通訊采用S-LINK協(xié)議進行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，采用加密算法為RSA，密匙為1 位 加密。
4.實現(xiàn)基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的系統(tǒng)，其特征是包括云管理計算機、云 服務器、遠程安全通訊模塊、3G路由器、云計算3G Internet網(wǎng)絡、云端工程師電腦、可編程 控制器PLC、以太網(wǎng)模塊、多功能面板HMI和無線攝像頭，其中所述云管理計算機和云服務 器經(jīng)接遠程安全通訊模塊，該遠程安全通訊模塊連接3G路由器，通過3G Internet網(wǎng)絡連 接異地云端3G路由器，所述云端工程師電腦經(jīng)遠程安全通訊模塊連接3G路由器，所述無線 攝像頭和可編程控制器PLC、以太網(wǎng)模塊、多功能面板HMI模塊分別以無線以太網(wǎng)和以太網(wǎng) 形式連接遠程安全通訊模塊，再通過3G路由器連接3G Internet網(wǎng)絡。
全文摘要
本發(fā)明是基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的方法及系統(tǒng)，所屬的為工業(yè)自動化行業(yè)的3GInternet網(wǎng)絡遠程監(jiān)控維護,通過3GInternet網(wǎng)絡、云服務器平臺對遠程云端現(xiàn)場站的可編程控制器PLC、智能控制系統(tǒng)PAC、人機界面HMI、變頻器、上位機等控制系統(tǒng)實時的采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)以及視頻信號，解決企業(yè)中實際所遇到的遠程無法在線診斷、調(diào)試、在線的修改程序和上下載程序的困難，實現(xiàn)對遠程云端現(xiàn)場站無線化的監(jiān)控維護，可不需要現(xiàn)場操作工程師在現(xiàn)場值守，在有3G網(wǎng)絡覆蓋的地方就可以得到應用，操作非常方便和靈活，易于遠程管理、調(diào)試和維護，具有在線實時、安全、高速、操作簡單、入門容易等特點。
文檔編號H04L29/08GK102130947SQ201110032669
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權日2011年1月30日
發(fā)明者吳益宇, 李佳亮 申請人:深圳市賽遠自動化系統(tǒng)有限公司