[发明专利]一种适用于资源受限型工业现场设备的基于CoAP的OPC UA报文传输方法

说明书

本发明涉及一种适用于资源受限型工业现场设备的基于CoAP的OPC UA报文传输方法，属于工业通信技术领域。该方法利用OPC UA信息模型对数据进行封装和编码，并将整个OPC UA数据报文再封装进CoAP报文的载荷部分，然后基于UA‑CoAP服务器对网络中是否存在HTTP‑to‑CoAP代理服务器进行查询；若存在，则将UA‑CoAP数据报文发送至HTTP‑to‑CoAP代理服务器，将收到数据报转换为HTTP协议，并将其发送到OPC UA客户端上。本发明解决了资源受限型工业现场设备的数据无法进行统一描述且无法被统一访问的问题，同时满足了工业现场设备访问Web服务的需求。

技术领域

本发明属于工业通信技术领域，涉及一种适用于资源受限型工业现场设备的基于CoAP的OPC UA报文传输方法。

背景技术

受限应用协议(Constrained Application Protocol，CoAP)是国际互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force，IETF)于2014年提出的一种专门针对物联网中的资源受限节点和网络的Web传输协议，其出现为含有资源受限节点的网络提供了具有低功耗，高安全，可拓展特性的解决方案。

OPC统一架构(OPC Unified Architecture，OPC UA)是OPC基金会于2006年发布的一种旨在解决多协议网络中数据互联互通问题的关键技术。OPC UA除了能够进行数据无缝传输之外，还拥有构建信息模型，安全且独立于平台的通讯等特点，它为机器对机器(Machine to Machine，M2M)通讯提供了一个通用的技术和语义操作层，对实现工业互联网的互联互通起着至关重要的作用。

本发明针对资源受限型工业现场设备的数据无法进行统一描述且无法被统一访问的问题，同时亦满足工业现场设备访问Web服务的需求，设计了一种适用于底层设备的基于CoAP的OPC UA报文传输方法。CoAP的REST架构能实现底层设备访问Web服务的功能而OPCUA则可以对底层存在的多种协议格式的数据进行统一建模，二者相结合能在一定程度上保证底层设备数据的互联互通和轻量化通信。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于CoAP的OPC UA报文传输方法，该传输方法可满足资源受限型工业现场设备访问Web服务的需求以实现工业现场网络从上(云端、ERP、MES等)而下(PLC、网关、底层设备等)的无缝连通。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于CoAP的OPC UA报文传输方法，包括以下步骤：

S1：使用CoAP通信协议的OPC UA服务器(简称UA-CoAP服务器)从资源受限型工业现场设备中采集数据，利用OPC统一架构(OPC Unified Architecture，OPC UA)信息模型对数据进行封装，以二进制形式或者可扩展标记语言(Extensible Markup Language，XML)形式对封装好的数据进行编码，并将整个OPC UA数据报文再封装进CoAP报文的载荷部分，即UA-CoAP数据报文；然后UA-CoAP服务器对网络中是否存在HTTP协议转换CoAP协议的代理服务器(简称HTTP-to-CoAP代理服务器)(一般安装在边界网关或者边界路由器上)进行查询；

S2：若存在HTTP-to-CoAP代理服务器，UA-CoAP服务器会将UA-CoAP数据报文发送至位于底层工业现场设备网络边界处(通常是边界网关或者边界路由器)的HTTP-to-CoAP代理服务器；若不存在HTTP-to-CoAP代理服务器，UA-CoAP服务器会将UA-CoAP数据报文丢弃，并采用TCP的方式进行直接传输；