專利名稱：基于3g和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型所屬的技術領域為工業(yè)自動化行業(yè)的3G Internet網絡遠程監(jiān)控維護，具體涉及一種基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的系統(tǒng)。
背景技術：
目前，國內的3G網絡、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、在線調試、報表的反饋、現(xiàn)場實時的視頻信號等等。如今，3G網絡覆蓋面廣，正在逐漸取代以前傳統(tǒng)的2G網絡，3G網絡的數(shù)據(jù)綜合應用更是日益廣泛和深入，3G網絡較高的覆蓋率為利用該網絡實現(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3G信息安全已經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)字傳輸網絡有足夠的帶寬及平民化的互聯(lián)網來供應。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)經搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶。透過這項技術，網絡服務提供者可以在數(shù)秒之內，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”同樣強大效能的網絡服務。
發(fā)明內容實用新型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網絡和云計算技術的系統(tǒng)，對遠程云端現(xiàn)場站的可編程控制器PLC上下載編程和調試，解決企業(yè)中實際所遇到的遠程無法在線診斷、調試、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)本實用新型的技術方案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 網絡、云端工程師電腦、可編程控制器PLC、以太網模塊、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網絡連接異地云端3G路由器，云端工程師電腦經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、以太網模塊、多功能面板HMI模塊分別以無線以太網和以太網形式連接遠程安全通訊模塊，再通過3G路由器連接3G Internet網。涉及云端工程師站與云服務器、云端現(xiàn)場站之間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，包括了 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；可編程控制器PLC和多功能面板HMI之間通過以太網實時通訊；無線攝像頭通過無線以太網實時通訊；云端工程師站中的電腦以以太網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)。云計算(Cloud computing)，采用分布式計算技術，透過3G hternet網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1 位加密。S-LINK協(xié)議基于應用層，是公鑰和私鑰結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。本實用新型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化切?。?！討，或者因為企業(yè)內部安全問題不方便對外開放，本實用新型基于3G Internet網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網絡覆蓋的地方就可以得到應用，非常方便和靈活。本實用新型可不需要現(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。[0025]本實用新型通過3G hternet網絡采用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1 位加密，保證了數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可靠性。本實用新型操作十分的便捷，易于遠程管理、調試和維護，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)的回復生產能力的時間，提高生產效率，將企業(yè)因為停產而帶來的損失降到最低。

本實用新型的遠程監(jiān)控維護的系統(tǒng)的通訊網絡圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明為實現(xiàn)本實用新型的基于3G和云計算技術的遠程監(jiān)控維護的系統(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 hternet網絡進行遠程安全的工業(yè)網絡實時通訊、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 Xeon 2. 26G,內存 4G DDR3，硬盤 2TB SATA,網卡 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)Windows XP，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，以太網模塊 QJ71E71-100擴展具有工業(yè)以太網通訊接口 ；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網絡W_CDMA、 CDMA2000、TD-SCDMA ；8、無線攝像頭，選用具有以太網口的SY-CMR，WIFI功能，工業(yè)等級，具有高分辨率的內置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所指定的網段內；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、指定本地網段和對端網段等參數(shù)；為云服務器網內的其他設備，分配遠程安全通訊模塊SY-RSCM300所指定的網段內的IP地址池，通過手動設定的方式分配同網段 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、指定本地網段和對端網段等參數(shù)，為云端工程師站內的云端工程師電腦、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口 ；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所指定的網段內的空閑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GX Developer8. 31編程軟件、HMI編程軟件，即可通過云服務器用3G上網的方式對云端現(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3G hternet網絡通過云管理計算機上的組態(tài)軟件易控內置了三菱PLC的OPC驅動，可以對遠程三菱Q系列PLC的內部參數(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3G Internet 網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，下載攝像頭內置驅動安裝后，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)控維護的系統(tǒng)，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網絡、云端工程師電腦、可編程控制器PLC、以太網模塊、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連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 hternet網絡連接異地云端3G路由器，所述云端工程師電腦經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、以太網模塊、多功能面板HMI模塊分別以無線以太網和以太網形式連接遠程安全通訊模塊， 再通過3G路由器連接3G Internet網絡。
專利摘要本實用新型是基于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網絡遠程監(jiān)控維護，通過3GInternet網絡、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H04L29/06GK202276365SQ20112040049
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月20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