具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关制造技术

技术编号：42808974 阅读：15 留言：0更新日期：2024-09-24 20:51

本发明专利技术公开了具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，涉及工业物联网关技术领域；包括：通信模块，通信模块负责与云平台和其他工业设备进行数据交换；处理模块，处理模块用于执行数据处理、分析和远程调试指令；存储模块，存储模块用于记录操作日志和事件日志；接口模块，接口模块提供物理接口供外部设备连接；该工业物联网关基于远程调试实现如下功能：通过加密通信协议确保数据传输的安全性；支持断点设置、变量监视和内存检查调试操作。本发明专利技术基于数据压缩算法，有效降低了存储日志所需的空间，同时保证了数据的完整性和可用性；提供了远程调试功能，允许操作人员不受地域限制地对设备进行监控和故障排查，大幅提高了维护效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业物联网关，尤其涉及具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关。

技术介绍

1、工业物联网指的是在工业生产环境中，通过传感器、软件和其他技术连接机器和设备，实现数据的收集、交换和分析，从而提高生产效率和制造过程的自动化水平；工业物联网的稳定性、安全性以及数据处理能力成为衡量其价值的关键指标。

2、然而，现有的工业物联网关往往存在远程调试困难、日志记录不全面、数据处理低效等问题，这些问题严重影响了整个系统的运维效率和可靠性。

3、经检索，中国专利申请号为cn202211266831.4的专利，公开了一种具有边缘计算功能的智能网关，属于智能网关
，包括：工业现场设备远程控制模块：提供多部门、全方位设备远程监控管理；设备固件远程升级模块：进行固件远程升级自动化测试，节约升级测试成本，提高升级测试效率；组态画面远程映射模块：通过工业现场触摸屏远程控制和组态画面远程映射；plc远程监控模块：进行数据实时处理、本地预分析以及故障实时预警。上述专利中的智能网关存在以下不足：在远程调试方面以及数据处理效率方面还有所不足。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：

3、具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，包括：

4、通信模块，通信模块负责与云平台和其他工业设备进行数据交换；</p>

5、处理模块，处理模块用于执行数据处理、分析和远程调试指令；

6、存储模块，存储模块用于记录操作日志和事件日志；

7、接口模块，接口模块提供物理接口供外部设备连接；

8、该工业物联网关基于远程调试实现如下功能：

9、通过加密通信协议确保数据传输的安全性；

10、支持断点设置、变量监视和内存检查调试操作；

11、实现多线程调试，允许同时监控多个设备状态；

12、该工业物联网关基于日志生成实现如下功能：

13、自动记录所有操作步骤和系统事件；

14、支持日志的定期导出和远程查询；

15、其中，日志内容包括时间戳、事件类型、操作人员、设备状态。

16、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关的通信模块，使用mqtt或amqp轻量级消息传输协议进行数据交换；引入tls/ssl加密技术保障数据传输安全。

17、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关的处理模块，采用微处理器，以支持复杂的数据处理任务，实现一个基于web的远程调试界面，允许用户通过浏览器访问；所述工业物联网关的存储模块，采用高速闪存芯片，用于存储大量日志数据，并基于文件系统的日志管理策略，优化读写效率。

18、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关还包括安全监控模块，该模块用于实时监测工业物联网关的安全性，包括硬件故障、软件异常和外部攻击；基于异常检测的算法，通过分析日志数据中的异常模式来识别潜在的安全威胁；采用入侵检测系统、防火墙和安全认证机制的多层防御策略，确保系统的安全。

19、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关还包括网络优化模块，针对工业环境中的网络不稳定问题，该模块负责优化网络性能，减少数据传输延迟和丢包率；基于软件定义网络的管理策略，动态调整网络路径和带宽分配，以适应不同设备的通信需求；引入网络质量评估算法，实时监测网络状态并自动选择最佳的通信通道。

20、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关还包括边缘计算模块，基于边缘计算模块减少对中心云服务器的依赖并提高数据处理速度，该模块在物联网关上实施边缘计算能力；集成轻量级深度学习框架，实现在边缘设备上的即时数据分析和决策；基于资源调度算法，合理分配物联网关的计算资源，确保关键任务的优先级和实时性。

21、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关还包括用户交互模块，用户交互模块基于用户交互界面，供操作人员配置物联网关参数；基于自然语言处理交互算法，使用户通过语音或文本与物联网关进行交互。

22、作为本专利技术一种优选的：所述用户交互模块集成增强现实技术，通过智能眼镜或移动设备向用户提供实时的3d可视化指导和帮助。

23、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关基于数据压缩算法，利用工业数据的时空相关性进行有效压缩；采用自适应huffman编码技术，根据数据特征动态调整编码树；

24、其中，对于数据压缩算法，具体采用如下步骤：

25、频率统计：对数据集中的每个符号出现的频率进行统计；

26、构建优先队列：将统计结果放入一个优先队列中，按照频率排序；

27、构建huffman树：从优先队列中取出两个最小的元素，合并成一个新的节点，并将新节点的频率设置为这两个元素的总和，再放回优先队列中；重复此步骤，直到优先队列中只剩下一个元素，这个元素就是huffman树的根节点；

28、生成编码：从huffman树的根节点开始，向左的边代表0，向右的边代表1，沿着到达每个叶节点的路径，得到每个符号的二进制编码；

29、huffman编码的数学优化目标是最小化加权路径长度，即每个符号的编码长度乘以其频率的总和；表示为以下公式：

30、

31、其中，c是总的编码长度，是符号i的编码长度，是符号i的频率，n是不同符号的总数。

32、作为本专利技术一种优选的：所述工业物联网关基于智能诊断算法，利用机器学习技术，包括随机森林或支持向量机，对日志数据进行分类和模式识别，根据历史日志数据训练模型，实现对未来潜在故障的预测；

33、其中，随机森林的损失函数表示为：

34、

35、其中，是样本数量，是真实值，是预测值的平均。

36、本专利技术的有益效果为：

37、本专利技术基于数据压缩算法，有效降低了存储日志所需的空间，同时保证了数据的完整性和可用性；提供了远程调试功能，允许操作人员不受地域限制地对设备进行监控和故障排查，大幅提高了维护效率。

38、本专利技术利用机器学习技术分析日志数据，能够预测潜在故障，提前采取措施，避免生产中断；采用多层防御策略和异常检测算法保障了系统的稳定运行，抵御外部威胁和内部错误。

39、本专利技术基于软件定义网络的管理策略和网络质量评估算法，确保数据传输的稳定性和可靠性；在网关层面实现即时数据处理和分析，减轻中心云服务器的负担，提高响应速度。

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【技术保护点】

1.具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关的通信模块，使用MQTT或AMQP轻量级消息传输协议进行数据交换；引入TLS/SSL加密技术保障数据传输安全。

3.根据权利要求2所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关的处理模块，采用微处理器，以支持复杂的数据处理任务，实现一个基于Web的远程调试界面，允许用户通过浏览器访问；所述工业物联网关的存储模块，采用高速闪存芯片，用于存储大量日志数据，并基于文件系统的日志管理策略，优化读写效率。

4.根据权利要求3所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关还包括安全监控模块，该模块用于实时监测工业物联网关的安全性，包括硬件故障、软件异常和外部攻击；基于异常检测的算法，通过分析日志数据中的异常模式来识别潜在的安全威胁；采用入侵检测系统、防火墙和安全认证机制的多层防御策略，确保系统的安全。

5.根据权

6.根据权利要求5所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关还包括边缘计算模块，基于边缘计算模块减少对中心云服务器的依赖并提高数据处理速度，该模块在物联网关上实施边缘计算能力；集成轻量级深度学习框架，实现在边缘设备上的即时数据分析和决策；基于资源调度算法，合理分配物联网关的计算资源，确保关键任务的优先级和实时性。

7.根据权利要求6所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关还包括用户交互模块，用户交互模块基于用户交互界面，供操作人员配置物联网关参数；基于自然语言处理交互算法，使用户通过语音或文本与物联网关进行交互。

8.根据权利要求7所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述用户交互模块集成增强现实技术，通过智能眼镜或移动设备向用户提供实时的3D可视化指导和帮助。

9.根据权利要求1-8任一项所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关基于数据压缩算法，利用工业数据的时空相关性进行有效压缩；采用自适应Huffman编码技术，根据数据特征动态调整编码树；

10.根据权利要求9所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关基于智能诊断算法，利用机器学习技术，包括随机森林或支持向量机，对日志数据进行分类和模式识别，根据历史日志数据训练模型，实现对未来潜在故障的预测；

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【技术特征摘要】

1.具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关的通信模块，使用mqtt或amqp轻量级消息传输协议进行数据交换；引入tls/ssl加密技术保障数据传输安全。

3.根据权利要求2所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关的处理模块，采用微处理器，以支持复杂的数据处理任务，实现一个基于web的远程调试界面，允许用户通过浏览器访问；所述工业物联网关的存储模块，采用高速闪存芯片，用于存储大量日志数据，并基于文件系统的日志管理策略，优化读写效率。

5.根据权利要求4所述的具有远程调试和日志生成功能模组的工业物联网关，其特征在于，所述工业物联网关还包括网络优化模块，针对工业环境中的网络不稳定问题，该模块负责优化网络性能，减少数据传输延迟和丢包率；基于软件定义网络的管理策略，动态调整网络路径和带宽分配，以适应不同设备的通信需求；引入网络质量评估算法，实时监测网络状态并自动选择最佳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙庆有，
申请(专利权)人：苏州京潮信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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