[发明专利]一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法

说明书

本发明涉及一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，制造资源根据工艺特征向消息总线订阅主题消息，并将产生的消息发送到消息总线；消息总线采用基于TES‑FRA‑DNTB算法对接收到的消息进行过滤和路由处理；将处理后的消息加入到消息簇，并对消息簇进行消息压缩；将压缩后的消息簇发布到对应订阅主题的制造资源。本发明采用的自组织体系结构具有负载均衡功能，各制造资源为独立的消息节点，具有较强的容错性与扩展性，对于非正常退出的故障节点实现自动重启，具有较强的鲁棒性；基于订阅用户主题与特征值相似度的消息过滤与路由算法TES‑FRA‑DNTB能够处理大规模消息并具有较高的实时性，满足智能制造中的性能需求。

技术领域

本发明涉及计算机系统数据传输领域，具体地说是一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法。

背景技术

未来工业制造市场主要以智能制造为核心，全面打造智能生产线，完成制造向智造的转变是大势所趋。

传统的制造管控系统多采用中心控制体系结构或层次控制体系结构。它们都采用主从指令控制的内部控制方式，即被控对象要向上级控制器汇报其状态并完全依据上级所发出的指令采取行动。中央控制单元在收集各下级控制器的状态报告后拥有全局信息，再依此计算为完成制造任务并优化系统性能各下级所应采取的行动，然后中央控制单元生成指令发送给各下级控制器。虽然主从指令控制具有稳定性较好，可实现全局优化以及性能可预测等优点，但固定的主从关系使制造管控系统难以实现资源共享，难以实现运行状态的快速切换，难以变更配置，难以迅速改变产品品种，制造管控系统的柔性、敏捷性、可扩展性、可改进性和容错性都受到大大限制。

通过计算、物理的相互影响、反馈，实现对物理实体的安全可靠及高效、协同、实时的感知、监测与控制，最终实现信息和物理的完全融合，构建一个可信、可控、安全、高效的信息物理融合网络是智能制造的基础。核心是支持语义的消息总线技术，其是集成各制造资源的中心纽带，其将系统中各制造资源对象通过消息总线连接，消息总线承担参与集成的各对象之间的通信，通过消息订阅、发布、事件触发等机制实现数据共享，消息总线依靠消息通道来发送和接收消息，每一对交互对象需要一条匹配的消息通道，然而，随着参与交互的对象数量的增加，消息通道的数量也会随之增加，系统结构会越来越复杂，消息总线中的多播传递方式容易引起网络拥塞，导致系统的处理速度降低，系统响应实时性差，无法支撑制造管控系统的有效运行，消息的过滤与路由必须突破消息处理对高可靠性、高速实时性的要求，因此支持大规模消息高效实时传输的过滤与路由算法是本发明研究的重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，考虑到传统的管控系统中心控制或层次控制体系结构在处理效率、系统柔性和扩展性等方面并不适用于智能制造系统中，在智能制造生产过程管控系统中，各制造资源对象之间需要大量频繁的数据交互，本发明方法提供基于订阅用户主题与特征值相似度的消息过滤与路由算法TES-FRA-DNTB，对消息簇内的消息整体高效压缩并直接发送到网卡传送缓冲区，能够使其传输速度接近网络的极限，大幅提高消息处理的规模以及传输的时效性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种分布式自组织结构的分组语义消息过滤与路由方法，包括以下步骤：

步骤1：制造资源根据工艺特征向消息总线订阅主题消息，并将产生的消息发送到消息总线；

步骤2：消息总线采用基于TES-FRA-DNTB算法对接收到的消息进行过滤和路由处理；

步骤3：将处理后的消息加入到消息簇，并对消息簇进行消息压缩；

步骤4：将压缩后的消息簇发布到对应订阅主题的制造资源。

所述制造资源通过自由选择，加入或退出消息总线系统。

所述制造资源为内置特定模型的嵌入式语义网关的设备、人员、物料与智能管控系统。