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专利号: 2025103953375
申请人: 苏州瑞领克信息科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,包括工业计算机控制中心和边缘计算节点,所述工业计算机控制中心与若干工业设备之间通过边缘计算节点进行分布式的连接,所述边缘计算节点包括协议识别模块、协议解析模块、协议转换模块、自适应缓冲管理模块和动态反馈检测模块;

协议识别模块用于构建公开协议指纹库,所述公开协议指纹库包括若干公开协议对应的CRC特征和地址特征;

将新工业设备生成的数据打包成数据包,对数据包进行特征提取,获取目标CRC特征和目标地址特征,从公开协议指纹库中筛选出对应的CRC特征与目标CRC特征一致的公开协议,根据目标地址特征对所述公开协议进行地址特征贝叶斯分类,获取各个公开协议的后验概率;

预设后验概率判定阈值,筛选出后验概率最大的公开协议,将公开协议的后验概率与后验概率判定阈值进行比较,若公开协议的后验概率大于等于后验概率判定阈值,则将所述公开协议标注为新工业设备的通信协议,对新工业设备设置临时动态反馈检测机制,若公开协议的后验概率小于后验概率判定阈值,则进行轻量级特征匹配;

若公开协议指纹库中不存在对应的CRC特征与目标CRC特征一致的公开协议,则进行轻量级特征匹配;

协议解析模块用于构建各个通信协议的逆向表征树,获取各个通信协议的树结构特征、节点属性特征、序列特征以及Docker容器镜像,对标记为协议未知状态的新工业设备基于逆向表征树进行协议解析,对已知通信协议的新工业设备基于Docker容器镜像进行协议解析;

协议转换模块用于根据新工业设备的实时状态数据以及预设协议转换规则,对新工业设备的解析结果进行动态协议转换;

自适应缓冲管理模块用于根据新工业设备的通信协议设置目标设备的自适应缓冲区域以及动态优先级;

动态反馈检测模块用于对设置临时动态反馈检测机制的新工业设备进行临时动态反馈检测。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,获取若干工业设备之间的通信连接关系,将若干工业设备作为节点,将若干工业设备之间的通信连接关系作为节点之间的连接关系,构建工业网络图,对工业网络图进行新工业设备接入实时检测,当检测到工业网络图接入新工业设备时,将新工业设备生成的数据打包成数据包上传至协议识别模块。

3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,轻量级特征匹配的过程包括:采集新工业设备生成的若干连续数据包,对若干连续数据包进行多维特征提取,生成时间特征向量、结构特征向量和数据内容特征向量,并根据新工业设备的CRC匹配结果和地址特征贝叶斯分类结果进行特征提取,获取协议指纹特征;

构建私有协议识别模型,将时间特征向量、结构特征向量、数据内容特征向量和协议指纹特征输入私有协议识别模型,根据私有协议识别模型输出若干私有协议的置信度;

预设置信度阈值,筛选出置信度最大的私有协议,将所述私有协议的置信度与置信度阈值进行比较,若置信度大于等于置信度阈值,则将所述私有协议标记为新工业设备的通信协议,若置信度小于置信度阈值,则将新工业设备标记为协议未知状态。

4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,协议解析模块构建各个通信协议的逆向表征树,获取各个通信协议的树结构特征、节点属性特征、序列特征以及Docker容器镜像的过程包括:构建协议解析数据库,获取若干通信协议的解析逻辑,将每种通信协议的解析逻辑封装为Docker容器镜像;

获取若干通信协议对应的样本数据包;

对通信协议的样本数据包进行字段分割和层次分析,获取样本数据包中每个字段的性质和各个字段之间的层次关系,根据字段的性质和层次关系定义不同类型的节点,为每个字段创建对应的实例节点并设置实例节点的属性,根据各个字段之间的层次关系,确定每个字段创建对应的实例节点之间的层次关系,从根节点开始,将各个实例节点按照层次关系进行连接,生成通信协议的逆向表征树,对通信协议的逆向表征树进行特征提取,生成树结构特征、节点属性特征和序列特征;

将各个通信协议的树结构特征、节点属性特征和序列特征与各个通信协议的Docker容器镜像相关联存储至协议解析数据库中。

5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,对标记为协议未知状态的新工业设备基于逆向表征树进行协议解析,对已知通信协议的新工业设备基于Docker容器镜像进行协议解析的过程包括:若新工业设备被标记为协议未知状态,对新工业设备的数据包进行字段分割和层次分析,构建新工业设备的数据包对应的逆向表征树,对逆向表征树进行特征提取,生成树结构特征、节点属性特征和序列特征,将树结构特征、节点属性特征和序列特征输入协议解析数据库中进行匹配,获取协议解析数据库各个通信协议的表征树相似度,选取表征树相似度最高的通信协议,将所述通信协议标记为新工业设备的通信协议,从协议解析数据库中下载所述通信协议的Docker容器镜像,根据Docker容器镜像对新工业设备的数据包进行解析,获取数据包中的关键数据;

若新工业设备未被标记为协议未知状态,获取新工业设备的通信协议,从协议解析数据库中下载新工业设备的通信协议的Docker容器镜像,根据Docker容器镜像对新工业设备的数据包进行解析,获取数据包中的关键数据。

6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,协议转换模块采集新工业设备的实时状态数据,根据实时状态数据以及预设协议转换规则,对新工业设备的解析结果进行动态协议转换的过程包括:构建中间转换模型,获取与新工业设备通信连接的工业设备,将所述工业设备标记为目标设备,获取目标设备支持的通信协议类型;

预设若干条协议转换规则,每条协议转换规则包括转换条件和目标协议,采集新工业设备的实时状态数据,将新工业设备的实时状态数据与各个协议转换规则的转换条件进行匹配;

若存在对应的转换条件与实时状态数据相匹配的协议转换规则,根据协议转换规则获取新工业设备的目标协议,判断目标设备支持的通信协议类型是否包括新工业设备的目标协议,若不包括,则进行双向协议转换操作,若包括,则将目标协议以及数据包中的关键数据输入中间转换模型,根据中间转换模型输出关键数据的目标协议表示形式,将关键数据的目标协议表示形式传输至目标设备;

若不存在对应的转换条件与实时状态数据相匹配的协议转换规则,则判断新工业设备与目标设备的通信协议类型是否一致,若一致,则将关键数据传输至目标设备,若不一致,则将数据包中的关键数据和目标设备的通信协议输入中间转换模型,根据中间转换模型输出关键数据的通信协议表示形式并传输至目标设备。

7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,进行双向协议转换操作的过程包括:将新工业设备的目标协议以及数据包中的关键数据输入中间转换模型,根据中间转换模型输出关键数据的目标协议表示形式,将关键数据的目标协议表示形式上传至工业计算机控制中心,根据工业计算机控制中心将关键数据的目标协议表示形式转换为目标设备的通信协议表示形式,随后将关键数据的通信协议表示形式传输至目标设备。

8.根据权利要求7所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,自适应缓冲管理模块根据新工业设备的通信协议设置目标设备的自适应缓冲区域以及动态优先级的过程包括:预先设置不同通信协议的独立缓冲区初始容量,若目标设备的通信协议与新工业设备的通信协议不一致,根据新工业设备的通信协议的独立缓冲区初始容量设置目标设备的独立缓冲区,对目标设备的独立缓冲区进行协议指标监测,获取协议指标,预设协议指标阈值区间,若协议指标不位于协议指标阈值区间内,则对独立缓冲区进行自适应容量调整;

若同时存在k个新工业设备与目标设备通信连接,且目标设备的通信协议与k个新工业设备的通信协议均不一致,则根据每个新工业设备的通信协议的独立缓冲区初始容量设置目标设备的k个独立缓冲区,获取每个独立缓冲区的协议指标以及每个独立缓冲区对应的通信协议的协议实时性等级,根据每个独立缓冲区的协议指标以及协议实时性等级获取每个独立缓冲区的动态优先级。

9.根据权利要求8所述的基于边缘计算的工业计算机多协议自适应控制系统,其特征在于,动态反馈检测模块对设置临时动态反馈检测机制的新工业设备进行临时动态反馈检测的过程包括:对设置临时动态反馈检测机制的新工业设备设置反馈检测周期,在反馈检测周期内获取新工业设备与目标设备之间的交互指标;

预设交互指标阈值区间,若新工业设备的交互指标不位于交互指标阈值区间内,则剔除新工业设备的通信协议,对新工业设备进行轻量级特征匹配;

若新工业设备的交互指标位于交互指标阈值区间内,则剔除新工业设备的临时动态反馈检测机制。