[发明专利]工业物联网异构数据确定性资源调度方法

说明书

本发明一种对工业物联网异构数据确定性资源调度方法，属于工业物联网领域。其特征在于通过引入新的工业宽带总线AUTBUS，对网络通信资源进行统一配置，从而提高通信效率和通信准确性。本发明方法以生产装配线为研究对象，将时帧分为固定时隙部分和动态时隙部分。本方法对控制系统中存在的节点采用固定时隙通信，与装配线的生产流程相对应；对增加的节点用动态时隙进行通信，等通信稳定后将增加的节点转入固定时隙，之后重新对固定时隙进行分配；若原节点删减，则重新分配固定时隙，这样设计更贴合实际。本发明满足了工厂控制系统周期性采样特性，实现数据确定性、可靠性和实时性传输；同时提高了工业生产中通信网络的灵活性和可扩展性。

技术领域

本发明属于工业物联网领域，具体地说是一种对工业物联网异构数据确定性资源的调度方法。

背景技术

工业物联网能够将智能分析、移动通信等技术融入到工业生产的各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。目前工业物联网广泛应用于安全监控、智能交通、环境监测等领域。但随着研究不断深入，现场的工业总线越来越多，总线类型也越来越杂。目前全球约有40种工业现场总线，常见的工业现场总线技术有FieldBus(FF)、CAN总线、485总线、标准以太网等，种类繁多且不统一。随着科技的发展，传统的工业现场总线已经无法满足生产需求。现代生产要求工业现场的新一代测控网络具有智能、便捷、多节点、实时、多业务等能力。

在同一个工厂中融入各类网络，每个网络的时间同步精度都不同，难以进行统一规划管理，无法保证各种数据实时、准确的传输。针对以上的需求，衍生出了新一代工业宽带总线AUTBUS(Automation field Bus，AUTBUS)。通过引入AUTBUS，可以对网络通信资源进行统一管理，同时满足工厂控制系统周期性采样特性，实现数据确定性、可靠性和实时性传输。

AUTBUS协议栈模型包括物理层、数据链路层和应用层三部分，媒介访问控制(Medium Access Control，MAC)层位于数据链路层，是保证网络高效通信的关键协议之一。MAC协议决定节点接入信道的方式，协调网络中多个节点共享信道的有限通信资源，目的在于保证信道中的通信效率和通信准确性，同时避免冲突，尽可能减少能量消耗，对网络整体性能有直接影响。当前，根据节点信道访问方式的不同将MAC协议划分为竞争型、调度型和混合型。

目前调度型控制开销低，对信道资源的分配相对较公平，但网络扩展性相对较差，在低负载时易造成能量浪费；竞争型复杂度低，但高负载时冲突频繁易增加能耗；混合型更能适应网络动态变化且降低接入时延，但设计复杂度高，运行开销较大。

在工业生产中，为了保证生产快速高效且安全，大多采用固定的流程和操作，即生产装配线。装配线的每一个生产单位只专注处理某一个片段的工作，用以提高工作效率和产量。因此，非常有必要结合工业生产实际设计出一种合理的资源分配方法。

发明内容

针对工业物联网中现场总线种类繁多，数据传输不准确、网络通信不稳定等问题，本文发明了一种工业物联网异构数据确定性资源调度方法，基于网络中节点的状态，调整分配网络的通信时隙，确保数据实时准确传输。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种确定性资源的调度方法，包括以下步骤：

(1)第一阶段：为系统内原本存在的节点分配固定时隙；

(2)第二阶段：若节点数量变化，则根据具体情况重新分配时隙。

所述(1)第一阶段：为系统内原本存在的节点分配固定时隙，包括以下实现步骤：

步骤一：检测现场通信网络中目前节点数量m；

步骤二：对节点数据量进行预测，判断出该节点数据传输所用时隙数量；

步骤三：为节点分配时隙，分配的时隙在一个时帧内尽可能保持均匀。