借助opcua協(xié)議以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能量?jī)?yōu)化地傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在客戶端/服務(wù)器系統(tǒng)的至少一個(gè)客戶端和至少一個(gè)服務(wù)器之間通過(guò)使用0PC-UA通訊協(xié)議經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]OPC UA(OPC Unified Architecture 0PC統(tǒng)一架構(gòu))是一種用于特別是在過(guò)程自動(dòng)化中為交換機(jī)器數(shù)據(jù)而進(jìn)行不取決于生產(chǎn)商的通訊的0PC基金會(huì)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。0PCUA是相對(duì)較新的標(biāo)準(zhǔn)，其中最初的焦點(diǎn)不在于工業(yè)設(shè)備的控制，而更確切地說(shuō)是在于標(biāo)準(zhǔn)化的信息交換，特別是在不同生產(chǎn)商的設(shè)備之間。
[0003]現(xiàn)在，OPC UA也直接集成到自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備中，從而產(chǎn)生了連續(xù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的必要性。在自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備中存在以下必要性，即在不同的設(shè)備中要交換過(guò)程信息(如過(guò)程值、測(cè)量值、參數(shù)、控制指令)。在此重要的是，信息連續(xù)地且無(wú)誤差地在參與者之間傳遞。這在數(shù)據(jù)改變地調(diào)出(即寫(xiě)入變量)時(shí)是特別重要的。
[0004]OPC UA協(xié)議也能夠通過(guò)因特網(wǎng)連接來(lái)通訊。在因特網(wǎng)中存在以下協(xié)議，即客戶端/服務(wù)器通訊必須始終由客戶端初始化，即只允許客戶端向服務(wù)器提出詢問(wèn)，并且然后允許服務(wù)器應(yīng)答該詢問(wèn)。然而，這與自動(dòng)化設(shè)備的要求相矛盾，即通訊任何時(shí)候都必須由兩個(gè)通訊伙伴來(lái)初始化。
[0005]目前，OPC UA通過(guò)其事先已經(jīng)從客戶端向服務(wù)器發(fā)送至少一個(gè)(或多個(gè))詢問(wèn)的方式解決了該問(wèn)題。該機(jī)制也在圖2中被示出。當(dāng)服務(wù)器(UA-S)想要向客戶端(UA-C)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)器能夠遵守協(xié)議地進(jìn)行前述過(guò)程，來(lái)作為對(duì)該詢問(wèn)的應(yīng)答。這些詢問(wèn)(PR1，PR2，PR3)稱為“發(fā)布-詢問(wèn)(Publish-Request)”，所配屬的應(yīng)答(PA1，PA2，PA3)稱為“發(fā)布-應(yīng)答(Publish-Response) ”。通常，維持直至三個(gè)詢問(wèn)。如果服務(wù)器方面對(duì)于一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度不存在向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的需要，則其發(fā)送“空”應(yīng)答，也稱為“?；?Keep-Alive) ”。如果客戶端接收到對(duì)其詢問(wèn)“發(fā)布-詢問(wèn)”的應(yīng)答“發(fā)布-應(yīng)答”，則客戶端向服務(wù)器發(fā)送新的詢問(wèn)。
[0006]該“?；睢睓C(jī)制是重要的，因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)中的數(shù)據(jù)交流通過(guò)防火墻/代理服務(wù)器和類(lèi)似的網(wǎng)元來(lái)監(jiān)控。當(dāng)對(duì)于一段時(shí)間經(jīng)由連接沒(méi)有數(shù)據(jù)交流(Traffic)時(shí)，該網(wǎng)元關(guān)閉連接。此外，該機(jī)制也用于，通過(guò)連接的根據(jù)規(guī)定的功能來(lái)報(bào)告通訊伙伴。利用現(xiàn)今的部件必須至少每10秒發(fā)送一個(gè)?；钕ⅲ员惚３职l(fā)送器和接收器同步。在維修情況中應(yīng)加大地考慮到將來(lái)OPC UA的擴(kuò)張和手機(jī)與平板電腦的日益增多的應(yīng)用。
[0007]移動(dòng)設(shè)備無(wú)線地、通過(guò)無(wú)線電，例如無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、3G、LTE來(lái)通訊。因?yàn)樵撛O(shè)備通常借助電池或蓄電池來(lái)供電，并且該設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序的能量需求直接地影響設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，因此設(shè)備必須盡可能節(jié)能地工作。在移動(dòng)設(shè)備中的最大的能量消耗產(chǎn)生于發(fā)送報(bào)文時(shí)。因此，應(yīng)當(dāng)盡可能少地激活用于發(fā)送的天線。相反，從能量平衡角度來(lái)講，接收則是非關(guān)鍵的。
[0008]現(xiàn)在，如果在移動(dòng)設(shè)備中進(jìn)行0PC-UA通訊(例如，為維修、監(jiān)控、參數(shù)化目的作為通向設(shè)備部件的移動(dòng)接入)，則通過(guò)基于詢問(wèn)-應(yīng)答的0PC-UA自身的通訊行為而頻繁地發(fā)送。因?yàn)樵O(shè)備在這種狀態(tài)下幾乎無(wú)法關(guān)閉發(fā)送器，所以使設(shè)備的蓄電池或電池非常迅速地放電。特別地，這在設(shè)備應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)偶發(fā)警告或者事件作出反應(yīng)時(shí)導(dǎo)致了問(wèn)題。
[0009]在定義0PC-UA標(biāo)準(zhǔn)時(shí)并不考慮移動(dòng)通訊的狀況。現(xiàn)今已應(yīng)用在設(shè)備中的移動(dòng)終端設(shè)備(例如MOBIC，MOBile Industrial Communicator工業(yè)無(wú)線移動(dòng)通訊器，西門(mén)子公司，一種利用可插拔的無(wú)線卡和無(wú)線局域網(wǎng)用于局域或全球地接入內(nèi)部網(wǎng)和因特網(wǎng)的工業(yè)適用的因特網(wǎng)平板電腦)，通過(guò)其他的協(xié)議來(lái)通訊。
[0010]現(xiàn)今對(duì)于該問(wèn)題還沒(méi)有創(chuàng)設(shè)解決方案。在維修情況中應(yīng)加大地考慮到將來(lái)OPC UA的擴(kuò)張和手機(jī)與平板電腦的日益增多的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于，給出一種方法和一種裝置，其消除了上述問(wèn)題并且實(shí)現(xiàn)了在0PC-UA協(xié)議下應(yīng)用移動(dòng)終端設(shè)備。
[0012]所記載的目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法和裝置實(shí)現(xiàn)。
[0013]用于在客戶端/服務(wù)器系統(tǒng)的至少一個(gè)客戶端和至少一個(gè)服務(wù)器之間通過(guò)使用工業(yè)通訊協(xié)議0PC-UA經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的方法，其特征在于，允許僅來(lái)自至少一個(gè)客戶端的詢問(wèn)和隨后僅來(lái)自至少一個(gè)服務(wù)器的應(yīng)答，并且，其包括所謂的?；顧C(jī)制，其中當(dāng)在所謂的?；顣r(shí)間段內(nèi)不傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)，使在服務(wù)器和客戶端之間存在的數(shù)據(jù)連接終止，其中，客戶端首先從服務(wù)器處接收第一觸發(fā)報(bào)文，并且隨后將其詢問(wèn)發(fā)送到服務(wù)器處。
[0014]據(jù)此，用于執(zhí)行上述方法的裝置包括發(fā)送裝置，在?；顣r(shí)間段結(jié)束后，該發(fā)送裝置在存在待傳輸?shù)男畔r(shí)向客戶端發(fā)送觸發(fā)報(bào)文。
[0015]本發(fā)明優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中描述。
[0016]當(dāng)所計(jì)劃的從服務(wù)器向客戶端的通訊由正好一個(gè)0PC-UA事件報(bào)告系統(tǒng)的傳輸組成時(shí)，該方法表現(xiàn)得特別有利。在此，很明顯的是，當(dāng)客戶端設(shè)備不必持續(xù)地維持除了在此期間必要的?；畎鉀](méi)有進(jìn)行發(fā)送的連接時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)哪種能量節(jié)約及由此的運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)而無(wú)需對(duì)能量存儲(chǔ)器再充電。
[0017]有利的是，在使用當(dāng)前常見(jiàn)的移動(dòng)終端設(shè)備時(shí)，所隸屬的通訊網(wǎng)絡(luò)至少包括因特網(wǎng)或符合常規(guī)的移動(dòng)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)、特別是GSM、GPRS、Edge、LTE、UMTS或HSPA的移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
[0018]當(dāng)所隸屬的通訊網(wǎng)絡(luò)是因特網(wǎng)，則有利地采用HTTP協(xié)議或HTTPs通道協(xié)議。
[0019]有利地，機(jī)制基于由所隸屬的通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的推送服務(wù)來(lái)執(zhí)行。在此，通訊能夠通過(guò)推送服務(wù)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020]如果要通過(guò)使用0PC-UA重新發(fā)布機(jī)制使用該方法以重復(fù)詢問(wèn)具有唯一的序列號(hào)的數(shù)據(jù)包，則對(duì)接收具有該序列號(hào)的數(shù)據(jù)包不進(jìn)行確認(rèn)，其中，在0PC-UA定義的時(shí)間段內(nèi)直至在發(fā)送器中丟棄數(shù)據(jù)包為止，再次詢問(wèn)數(shù)據(jù)包都是可行的。
[0021 ] 在引言中描述的0PC-UA協(xié)議的通訊機(jī)構(gòu)中，利用基于詢問(wèn)-應(yīng)答的機(jī)制來(lái)考慮了網(wǎng)絡(luò)通訊的需求，其中該機(jī)制適用于每種應(yīng)用情況。但是，對(duì)例如0PC-UA的基于TCP/IP的變體來(lái)說(shuō)，這不是必需的。
[0022]現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明的解決方案在客戶端-和服務(wù)器方面介入到協(xié)議層。在此，OPC-UA架構(gòu)的上層保持不變，因此該方法能夠簡(jiǎn)明易懂地應(yīng)用。
[0023]協(xié)議層的交換設(shè)置在0PC-UA內(nèi)，由此，本發(fā)明是符合標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。對(duì)于在短時(shí)間間隔內(nèi)的通訊來(lái)說(shuō)，所有都保持不變。
[0024]但是，當(dāng)只應(yīng)當(dāng)關(guān)于(正好)一個(gè)事件報(bào)告客戶端設(shè)備時(shí)，則放棄了截至目前的輪詢(Polling)，即利用代理服務(wù)器的超時(shí)值為10-30秒的周期性詢問(wèn)，并且通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的固有部件采取替代報(bào)告。
[0025]該方法基于例如必須已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商提供的移動(dòng)推送服務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商提供了服務(wù)接口，OPC UA服務(wù)器利用該服務(wù)接口來(lái)報(bào)告其想要對(duì)話的客戶端、例如移動(dòng)終端設(shè)備，如智能手機(jī)。在根據(jù)GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例中，GSM供應(yīng)商為此提供具有服務(wù)接口的移動(dòng)推送服務(wù)?，F(xiàn)在，如果要由OPC UA服務(wù)器喚醒OPC UA客戶端，則OPC UA服務(wù)器通過(guò)推送服務(wù)接口來(lái)觸發(fā)給OPC UA客戶端的報(bào)文。這此時(shí)例如利用給移動(dòng)終端設(shè)備的電話號(hào)碼的隱藏文本信息來(lái)實(shí)現(xiàn)?？蛻舳藞?zhí)行使得，在有這種隱藏信息時(shí)重新喚醒0PC-UA。隨后，客戶端取得了該報(bào)文或來(lái)自O(shè)PC UA服務(wù)器的報(bào)文，直至其能夠重新進(jìn)入休眠為止。
【附圖說(shuō)明】
[0026]借助附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明，其中示出了:
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明在OPC UA客戶端與OPC UA服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換，
[0028]圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件在OPC UA客戶端與OPC UA服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換，
[0029]圖3是具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，和
[0030]圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件的能量消耗與根據(jù)本發(fā)明的解決方案相比的計(jì)算。
【具體實(shí)施方式】
[0031]類(lèi)似圖2地，在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的機(jī)制。當(dāng)服務(wù)器(UA-S)想要向客戶端(UA-C)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)器能夠進(jìn)行前述過(guò)程作為對(duì)這些詢問(wèn)之一的應(yīng)答。特別當(dāng)已經(jīng)超出?；顣r(shí)間(T0)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，利用觸發(fā)報(bào)文(WU)來(lái)觸發(fā)這些詢問(wèn)(PR)。此時(shí)不必使客戶端持續(xù)地保持發(fā)送與接收待命。
[0032]示例性的運(yùn)行可以如下所示:在客戶端UA-C方面將詢問(wèn)PR(發(fā)布詢問(wèn)PublishRequest)無(wú)替代地刪除。在服務(wù)器UA-S方面始終由此出發(fā)，即詢問(wèn)、發(fā)布詢問(wèn)是可用的并且將相應(yīng)的應(yīng)答、發(fā)布相應(yīng)直接地發(fā)送至客戶端UA-C。
[0033]這種新的行為能夠在構(gòu)建服務(wù)器和客戶端之間的連接時(shí)顯而易見(jiàn)地達(dá)成。在此實(shí)現(xiàn)了，在配置了數(shù)據(jù)更新后(OPC UA:Create Subscript1n創(chuàng)建訂閱等)，在理想情況下客戶端對(duì)于數(shù)據(jù)改變而言完全不必再激活發(fā)送器。
[0034]如果0PC-UA客戶端期望(按標(biāo)準(zhǔn)可選擇地定義的)0PC-UA “重新發(fā)布(Republish) ”機(jī)制，那么能夠如下地進(jìn)行:
[0035]待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包(OPC UA報(bào)告消息)是連續(xù)地用序列號(hào)編