[发明专利]一种基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法

权利要求书

1.一种基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，包括PLC、树莓派、摄像头、传感器和上位机，上位机通过以太网实时地接收数据，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将西门子PLC S-200通过一根RS485转TTL信号的线连接到树莓派上；

（2）将传感器和摄像头通过助棒线接到树莓派上；

（3）在树莓派中通过python语言编写程序接收到不同的数据，树莓派和PLC S-200之间使用PPI协议进行编写；

（4）树莓派通过网线与上位机连接；

（5）树莓派利用python语言将接收到的数据封装为TCP报文，并且加密传输；

（6）调用编写的动态链接库，上位机接收树莓派的数据，对数据先进行解密，然后再解析，最后显示出来。

2.根据权利要求1所述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，其特征在于：所述PLC和树莓派的连接，摄像头和树莓派的连接，传感器和树莓派的连接以及上位机与树莓派的连接包括如下步骤：

（1）将RS485转TTL芯片的RS485头连接在PLC上，TTL端分别与树莓派串口的电源端和GND端连接，接收数据端和发送数据端连接；

（2）将摄像头模块的一个引脚接到树莓派的GPIO口上，摄像头的电源接到树莓派的电源上；

（3）将每一个传感器的引脚接到树莓派上，开关量接到GPIO端口，模拟量先接MCP3008芯片再接SPI端口，然后将传感器的电源接到树莓派的电源上；

（4）将树莓派的网口与上位机的网口通过普通的网线相连。

3.根据权利要求1所述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，其特征在于：所述步骤（3）包括如下步骤：

（1）配置树莓派：

（a）给树莓派安装raspberrypi操作系统；

（b）修改系统文件，关闭系统中默认的蓝牙模块，打开对应的串口模块；

（c）开启SPI主机驱动；

（2）下载要使用的库文件；

（3）采用多线程方法，使用python语言编写程序，同时接收串口数据，SPI口数据和GPIO口数据；

（4）采用DES算法对数据进行加密处理，等候上位机发出命令，从而做出响应。

4.根据权利要求1所述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，其特征在于：所述步骤（6）包括如下步骤：

（1）编写上位机软件：

（a）编写与树莓派连接的代码；

（b）编写与PLC连接，读数据和写数据的代码；

（c）编写接收传感器和摄像头数据的代码；

（2）将接受到的数据进行DES解密处理；

（3）编写代码将数据显示出来，上位机发送命令获得相应数据。

5.根据权利要求1所述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法的工作方法，其特征在于：所述步骤（5）中还包括以下数据加密步骤：

（1）建立含有多种加密算法的数据库；

（2）建立数据加密等级数据库，数据加密登记数据库中含有多条不同安全级别的安全策略；

（3）生成加密密匙，即可随机数获取加密密匙，也可通过选择进行设定，生成的加密密匙中含有安全策略；

（4）通过加密密匙确定安全策略，进一步选择加密算法的数据库中的加密算法。

6.根据权利要求5所述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法的工作方法，其特征在于：所述数据加密还包括以下步骤：

（5）加密密匙可生成一组子密匙，一组子密匙可通过固定的排列组合方式形成加密密匙。

7.根据权利要求6所述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法的工作方法，其特征在于：所述数据加密还包括以下步骤：

（6）在使用所述加密密匙进行加密之前或者之后，需要判断所述加密密匙是否处于有效期内，进而判断所述加密密匙是否使用。