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    一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)及其通信方法技術(shù)方案
    
                            
    技術(shù)編號：44261262 閱讀：16 留言：0更新日期：2025-02-14 22:06
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發(fā)明專利技術(shù)的技術(shù)方案的一個方面提供了一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊、通信負(fù)載均衡模塊、分布式數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊以及可視化模塊。本發(fā)明專利技術(shù)的另一個方面是提供了一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信方法，其特征在于，采用上述的工業(yè)通信系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)通過集成網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊、通信負(fù)載均衡模塊、分布式數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊和可視化模塊，提升工業(yè)通信的效率與智能化水平。本發(fā)明專利技術(shù)能夠?qū)崟r采集和分析通信鏈路流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過負(fù)載均衡調(diào)度優(yōu)化資源使用，并將分析結(jié)果以可視化形式展示，從而支持企業(yè)實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)和決策管理。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
    
                                
    本專利技術(shù)涉及基于第五代移動通信技術(shù)(5g)的工業(yè)通信解決方案，利用5g網(wǎng)絡(luò)的高帶寬、低延遲和大連接能力來優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)傳輸和實時監(jiān)控，屬于工業(yè)通信系統(tǒng)。

    技術(shù)介紹
    1、隨著工業(yè)4.0的興起，制造業(yè)和其他工業(yè)領(lǐng)域正經(jīng)歷著快速的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的工業(yè)通信系統(tǒng)通常依賴于有線網(wǎng)絡(luò)，這些系統(tǒng)面臨著數(shù)據(jù)傳輸速度慢、延遲高、帶寬不足和擴(kuò)展性差等問題。這些局限性影響了工業(yè)生產(chǎn)的效率和靈活性。
    2、近年來，5g技術(shù)的迅猛發(fā)展為解決這些問題提供了新的可能性。5g網(wǎng)絡(luò)滿足工業(yè)環(huán)境中對實時數(shù)據(jù)傳輸和高效通信的需求。尤其在實時監(jiān)控和控制系統(tǒng)中，5g的優(yōu)勢尤為突出，能夠顯著提高數(shù)據(jù)處理速度和系統(tǒng)響應(yīng)能力，從而支持更加復(fù)雜和精細(xì)的工業(yè)操作。然而，將5g技術(shù)有效地應(yīng)用于工業(yè)通信系統(tǒng)中仍然面臨許多挑戰(zhàn)，例如網(wǎng)絡(luò)覆蓋、可靠性等問題。因此，基于5g網(wǎng)絡(luò)結(jié)合負(fù)載技術(shù)的工業(yè)通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮5g技術(shù)的潛力，并解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
    3、于2024年9月3日公開的、公開號為cn118582661a的中國專利技術(shù)專利申請，公開了一種基于5g通信的工業(yè)氣體管理系統(tǒng)，提供一種通過5g通信技術(shù)對氣體鋼瓶各類實時信息進(jìn)行上傳和記錄，對氣瓶隨時隨地監(jiān)控的工業(yè)氣體管理系統(tǒng)。該專利技術(shù)專利申請通過遠(yuǎn)程控制的方式對氣瓶的啟閉，實際使用中在監(jiān)測到氣瓶的異常狀態(tài)時也可遠(yuǎn)程控制氣瓶的關(guān)閉，進(jìn)一步的保證使用的安全性。該專利技術(shù)專利申請雖然通過多種傳感設(shè)備以及5g網(wǎng)絡(luò)對氣瓶進(jìn)行監(jiān)控，但是未對5g網(wǎng)絡(luò)鏈路做任何監(jiān)控與調(diào)整，保證不了5g通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
    4、于2024年4月30日公開的、公開號為cn117952540a的中國專利技術(shù)專利公開了5g工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一體化生產(chǎn)與供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，提供一種5g工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一體化生產(chǎn)與供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，保證存儲和運(yùn)輸能力飽和的同時通過調(diào)整特征產(chǎn)品在生產(chǎn)端的輸入量提高供應(yīng)端的輸出量,進(jìn)而有效提高了供應(yīng)鏈的供應(yīng)效率。該專利技術(shù)基本實現(xiàn)了生產(chǎn)與供應(yīng)鏈管理以及5g通信，但是未對設(shè)備及生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，不能很好地提供數(shù)據(jù)決策建議。
    5、于2024年3月1日公開的、公開號為cn117631598a的中國專利技術(shù)專利公開了一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提供一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括基于數(shù)據(jù)源采集需求特征信息，配置數(shù)據(jù)采集參數(shù)信息，再利用5g網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于數(shù)據(jù)采集參數(shù)信息對數(shù)據(jù)源端進(jìn)行通道部署，建立數(shù)據(jù)采集多通道對數(shù)據(jù)源端分別進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而通過所述數(shù)據(jù)采集多通道對所采集的多通道工業(yè)數(shù)據(jù)流集合進(jìn)行分支預(yù)處理，得到多通道標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)數(shù)據(jù)流集合；為數(shù)據(jù)采集多通道分配網(wǎng)絡(luò)資源切片將多通道標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)數(shù)據(jù)流集合集成傳輸至工業(yè)數(shù)據(jù)云端進(jìn)行標(biāo)簽化存儲處理。該專利技術(shù)基本實現(xiàn)了5g通信及數(shù)據(jù)采集，同時也通過5g網(wǎng)絡(luò)切片提高數(shù)據(jù)采集精確性和安全性，但是未對數(shù)據(jù)監(jiān)控及展示進(jìn)一步說明，沒有良好的用戶體驗。

    技術(shù)實現(xiàn)思路
    1、本專利技術(shù)的目的是：提供一種基于5g網(wǎng)絡(luò)結(jié)合負(fù)載技術(shù)的工業(yè)通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮5g技術(shù)的潛力。
    2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案的一個方面提供了一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊、通信負(fù)載均衡模塊、分布式數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊以及可視化模塊，其中：
    3、網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊采用5g通信接口，用于實時采集分布式通信鏈路的各條通信鏈路上的網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，并將網(wǎng)絡(luò)鏈路流量數(shù)據(jù)傳輸至通信負(fù)載均衡模塊；
    4、通信負(fù)載均衡模塊基于采集到的網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，運(yùn)用動態(tài)權(quán)重分配算法分析獲得鏈路負(fù)載狀態(tài)，識別出瓶頸和潛在的高負(fù)載區(qū)域，并根據(jù)分析結(jié)果，實時調(diào)度分布式采集模塊，實現(xiàn)流量動態(tài)均衡，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能；
    5、分布式數(shù)據(jù)采集模塊，用于對接多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過5g網(wǎng)絡(luò)，采用mqtt協(xié)議/http協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至分布式數(shù)據(jù)采集模塊，分布式數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)通信負(fù)載均衡模塊給出的通信鏈路負(fù)載分析結(jié)果及時調(diào)整分布式策略；
    6、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊，用于對分布式數(shù)據(jù)采集模塊上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析與統(tǒng)計，實現(xiàn)包括工業(yè)通信系統(tǒng)能耗分析、生產(chǎn)效率評估、設(shè)備故障預(yù)警、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控在內(nèi)的功能；
    7、可視化模塊，用于實時展示包括網(wǎng)絡(luò)鏈路流量、各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)、分析結(jié)果在內(nèi)的關(guān)鍵信息。
    8、優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)包括帶寬占用率、丟包率、延遲。
    9、優(yōu)選地，通信負(fù)載均衡模塊根據(jù)分布式通信鏈路中各通信鏈路的鏈路負(fù)載控制量，實時調(diào)度分布式采集模塊，其中：
    10、第i條通信鏈路的鏈路負(fù)載控制量表示為δf(i)，則有：
    11、δf(i)＝δfbalanced(i)+δfjam(i)
    12、式中：δfham(i)為第i條通信鏈路的通信鏈路擁塞負(fù)載控制量，δ0為預(yù)先設(shè)置的閾值，δ為第i條通信鏈路的通信鏈路負(fù)載程度，yi為鏈路負(fù)載量，yi＝nikix(t)，ni為通信鏈路中包含的節(jié)點數(shù)量，ki為負(fù)載均衡系數(shù)，x(t)為實時采集通信鏈路流量數(shù)據(jù)，ci為第i條通信鏈路的通信鏈路容量，ci＝mdct(w(i)+b(i))，mdct為矩陣行列式函數(shù)，w(i)和b(i)為通信鏈路單位矩陣和帶寬值；
    13、δfbalanced(i)為第i條通信鏈路的負(fù)載均衡控制量，
    14、優(yōu)選地，根據(jù)所述鏈路負(fù)載控制量，實時調(diào)度分布式采集模塊時：
    15、若當(dāng)前通信鏈路的通信鏈路控制量結(jié)果為正，則將當(dāng)前通信鏈路的負(fù)載調(diào)度到其他通信鏈路中，即通過所述分布式采集模塊將包含通信鏈路控制量結(jié)果為負(fù)的分布式鏈路調(diào)度信息傳輸至當(dāng)前通信鏈路的所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備，收到分布式鏈路調(diào)度信息的所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備基于調(diào)度信息連接其他分布式通信鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
    16、本專利技術(shù)的另一個方面是提供了一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信方法，其特征在于，采用上述的工業(yè)通信系統(tǒng)，包括以下步驟：
    17、網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊采用5g通信接口實時采集分布式通信鏈路的各條通信鏈路上的網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，并將網(wǎng)絡(luò)鏈路流量數(shù)據(jù)傳輸至通信負(fù)載均衡模塊；
    18、通信負(fù)載均衡模塊基于采集到的網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，運(yùn)用動態(tài)權(quán)重分配算法分析獲得鏈路負(fù)載狀態(tài)，識別出瓶頸和潛在的高負(fù)載區(qū)域，并根據(jù)分析結(jié)果，實時調(diào)度分布式采集模塊，實現(xiàn)流量動態(tài)均衡，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能；
    19、分布式數(shù)據(jù)采集模塊對接多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過5g網(wǎng)絡(luò)，采用mqtt協(xié)議/http協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至分布式數(shù)據(jù)采集模塊，且分布式數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)通信負(fù)載均衡模塊給出的通信鏈路負(fù)載分析結(jié)果及時調(diào)整分布式策略；
    20、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊對分布式數(shù)據(jù)采集模塊上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析與統(tǒng)計；
    21、可視化模塊實時展示包括網(wǎng)絡(luò)鏈路流量、各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)、分析結(jié)果在內(nèi)的關(guān)鍵信息。
    22、本專利技術(shù)通過集成網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊、通信負(fù)載均衡模塊、分布式數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊和可視化模塊，提升工業(yè)通信的效率與智能化水平。本專利技術(shù)能夠?qū)崟r采集和分析通信鏈路流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)本文檔來自技高網(wǎng)...
                            
    
                            
    【技術(shù)保護(hù)點】
    
                                
    1.一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊、通信負(fù)載均衡模塊、分布式數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊以及可視化模塊，其中：
    2.如權(quán)利要求1所述的一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)包括帶寬占用率、丟包率、延遲。
    3.如權(quán)利要求1所述的一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，通信負(fù)載均衡模塊根據(jù)分布式通信鏈路中各通信鏈路的鏈路負(fù)載控制量，實時調(diào)度分布式采集模塊，其中：
    4.如權(quán)利要求3所述的一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述鏈路負(fù)載控制量，實時調(diào)度分布式采集模塊時：
    5.一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的工業(yè)通信系統(tǒng)，包括以下步驟：
    
                            
    
                            
    【技術(shù)特征摘要】
    
                                
    1.一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)鏈路采集模塊、通信負(fù)載均衡模塊、分布式數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計模塊以及可視化模塊，其中：
    2.如權(quán)利要求1所述的一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)包括帶寬占用率、丟包率、延遲。
    3.如權(quán)利要求1所述的一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)通信系統(tǒng)，其特...
                            
    
                            
    【專利技術(shù)屬性】
    
                                技術(shù)研發(fā)人員：潘燕，邢晨，方佳韻，盛旭東，王奕權(quán)，喻英武，
    
        申請(專利權(quán))人：上海電器科學(xué)研究所集團(tuán)有限公司，
    
        類型：發(fā)明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
                        網(wǎng)友詢問留言
                        已有0條評論
                    
    
                    
    
                        
    
                            
      
                                
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