專利名稱：基于3g和云計算技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型所屬的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)自動化行業(yè)的3G Internet網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)，具體涉及一種基于3G和云計算技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)的3G網(wǎng)絡(luò)、云計算方法的應(yīng)用大多還是應(yīng)用在民用場合，如3G手機(jī)、3G 視頻、3G音頻的無線傳輸，3G和2G相比較，主要的優(yōu)點(diǎn)在于速度上的提升。工業(yè)場合遠(yuǎn)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(yuǎn)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(luò)化管理的要求問題，比方說遠(yuǎn)程對設(shè)備的實(shí)時診斷、在線調(diào)試、報表的反饋、現(xiàn)場實(shí)時的視頻信號等等。如今，3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，正在逐漸取代以前傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用更是日益廣泛和深入，3G網(wǎng)絡(luò)較高的覆蓋率為利用該網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(wù)，又不想自己建立且沒有必要建立單獨(dú)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(wù)，實(shí)現(xiàn)即用即付費(fèi)的業(yè)務(wù)服務(wù)模式，由此，一個有技術(shù)基礎(chǔ)，又有市場拉動的“云計算”服務(wù)模式被催生了。采用“云計算”技術(shù)，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(yán)謹(jǐn)性、計算機(jī)有超高速運(yùn)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(luò)有足夠的帶寬及平民化的互聯(lián)網(wǎng)來供應(yīng)。它是分布式計算技術(shù)的一種， 其最基本的概念是透過網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達(dá)到和“超級計算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
發(fā)明內(nèi)容實(shí)用新型的目的是基于上述現(xiàn)有技術(shù)及現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種借助于3G Internet網(wǎng)絡(luò)和云計算技術(shù)的系統(tǒng)，對遠(yuǎn)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(shí)際所遇到的遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程云端現(xiàn)場站的監(jiān)控維護(hù)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用云管理計算機(jī)、云服務(wù)器、遠(yuǎn)程安全通訊模塊、3G路由器、云計算3G Internet 網(wǎng)絡(luò)、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(jī)和云服務(wù)器經(jīng)接遠(yuǎn)程安全通訊模塊，該遠(yuǎn)程安全通訊模塊連接3G路由器，通過3G Internet網(wǎng)絡(luò)連接異地云端3G路由器，云端工程師電腦經(jīng)遠(yuǎn)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(yuǎn)程安全通訊模塊，再通過3G路由器連接3G Internet網(wǎng)。涉及云端工程師站與云服務(wù)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(yuǎn)程安全通訊模塊，該遠(yuǎn)程安全通訊模塊通過3G路由器在3G Internet網(wǎng)絡(luò)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(wù)器；可編程控制器PLC和多功能面板HMI之間通過以太網(wǎng)實(shí)時通訊；無線攝像頭通過無線以太網(wǎng)實(shí)時通訊；云端工程師站中的電腦以以太網(wǎng)與遠(yuǎn)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(yuǎn)程的云服務(wù)器的數(shù)據(jù)。云計算(Cloud computing)，采用分布式計算技術(shù)，透過3G hternet網(wǎng)絡(luò)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(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)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(wù)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(shè)備連接代替常規(guī)的固定IP設(shè)備連接，通過遠(yuǎn)端的云服務(wù)器的平臺與云端用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。采用S-LINK協(xié)議進(jìn)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(yīng)用層，是公鑰和私鑰結(jié)合使用的方式進(jìn)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(shè)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)A和B，其中A想把一段明文通過雙鑰加密的技術(shù)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(shí)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?。。∮?，或者因?yàn)槠髽I(yè)內(nèi)部安全問題不方便對外開放，本實(shí)用新型基于3G Internet網(wǎng)絡(luò)并通過云計算對可編程控制器PLC 的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)方，在有3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方就可以得到應(yīng)用，非常方便和靈活。本實(shí)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(yuǎn)程調(diào)試、編程的設(shè)備、遠(yuǎn)程安全通訊模塊、3G路由器等設(shè)備供電和云端工程師站將遠(yuǎn)程安全通訊模塊、3G路由器等設(shè)備供電便可以通訊，通過云服務(wù)器，對云端現(xiàn)場站設(shè)備，如各種現(xiàn)場總線、儀表、HMI等智能通訊模塊以及PLC進(jìn)行實(shí)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。[0025]本實(shí)用新型通過3G hternet網(wǎng)絡(luò)采用S-LINK協(xié)議實(shí)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(shí)用新型操作十分的便捷，易于遠(yuǎn)程管理、調(diào)試和維護(hù)，具有在線實(shí)時、安全、高速、操作簡單、入門容易等特點(diǎn)，大大的節(jié)省了設(shè)備和系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)帶來的人力成本和物力成本，縮減了企業(yè)的回復(fù)生產(chǎn)能力的時間，提高生產(chǎn)效率，將企業(yè)因?yàn)橥．a(chǎn)而帶來的損失降到最低。

本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的基于3G和云計算技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的系統(tǒng)，以一臺云服務(wù)器、一臺云管理計算機(jī)、遠(yuǎn)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 hternet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程安全的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時通訊、在線診斷和遠(yuǎn)程上下載程序。各個元器件的型號和特點(diǎn)如下1、云服務(wù)器，CPU 四核 Xeon 2. 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(jī)，預(yù)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(jī)/服務(wù)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(yù)裝有云端操作系統(tǒng)軟件的計算機(jī)，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(jī)Q02H CPU，以太網(wǎng)模塊 QJ71E71-100擴(kuò)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)的SY-3G，可以連接三種制式的3G網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)方法1、將云管理計算機(jī)和云服務(wù)器的IP地址手動設(shè)置為遠(yuǎn)程安全通訊模塊 SY-RSCM300所指定的網(wǎng)段內(nèi)；2、將云服務(wù)器端的遠(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM300設(shè)備連接到SY-3G路由器通過3G Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接；3、將云服務(wù)器端的遠(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM300進(jìn)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(shè)置對端DNS主機(jī)名地址和對端隧道末端標(biāo)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(wù)器網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備，分配遠(yuǎn)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(shè)定的方式分配同網(wǎng)段 IP、DNS給云服務(wù)器、云管理計算機(jī)、遠(yuǎn)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(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM300進(jìn)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(shè)置隧道末端標(biāo)識ID以及對端隧道末端標(biāo)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(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM300和SY-3G路由器分配IP，以及開放相應(yīng)的所需端口 ；5、將云端現(xiàn)場站的遠(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM300設(shè)備連接到SY-3G路由器通過 3G Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(shè)置為遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM300上，通過3G Internet網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)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(wù)器用3G上網(wǎng)的方式對云端現(xiàn)場站的各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的實(shí)時數(shù)據(jù)的讀取、 在線診斷、上下載程序和現(xiàn)場實(shí)時的視頻信號采集等功能；9、云端工程師站借助于3G hternet網(wǎng)絡(luò)通過云管理計算機(jī)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(yuǎn)程三菱Q系列PLC的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行讀寫，達(dá)到遠(yuǎn)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(guān)量和模擬量；10、云端工程師站打開本機(jī)IE瀏覽器，鍵入攝像頭的IP地址，借助于3G Internet 網(wǎng)絡(luò)通過云服務(wù)器進(jìn)行對云端現(xiàn)場站的現(xiàn)場情況的一個實(shí)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(shí)時情況。
權(quán)利要求1. 一種基于3G和云計算技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)源主機(jī)與目標(biāo)主機(jī)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(jī)、云服務(wù)器、遠(yuǎn)程安全通訊模塊、3G路由器、云計算3G Internet網(wǎng)絡(luò)、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(jī)和云服務(wù)器連接遠(yuǎn)程安全通訊模塊，該遠(yuǎn)程安全通訊模塊連接3G路由器，通過3G hternet網(wǎng)絡(luò)連接異地云端3G路由器，所述云端工程師電腦經(jīng)遠(yuǎn)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(yuǎn)程安全通訊模塊， 再通過3G路由器連接3G Internet網(wǎng)絡(luò)。
專利摘要本實(shí)用新型是基于3G和云計算技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)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(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)，通過3GInternet網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)器平臺對遠(yuǎn)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(jī)界面HMI、變頻器、上位機(jī)等控制系統(tǒng)實(shí)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(shí)際所遇到的遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程云端現(xiàn)場站無線化的監(jiān)控維護(hù)，可不需要現(xiàn)場操作工程師在現(xiàn)場值守，在有3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方就可以得到應(yīng)用，操作非常方便和靈活，易于遠(yuǎn)程管理、調(diào)試和維護(hù)，具有在線實(shí)時、安全、高速、操作簡單、入門容易等特點(diǎn)。
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(quán)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(yuǎn)自動化系統(tǒng)有限公司