[发明专利]一种工业智能合约系统及其运行的多数字孪生体同步互操作方法

说明书

本发明公开了一种工业智能合约系统及其运行的多数字孪生体同步互操作方法，将智能合约存储在区块链上，无需受信任的中介机构的帮助即可自动执行其条款，保护双方的隐私并根据需要分发信息，最后自动执行。面向智能合约系统来运行多数字孪生体同步互操作可支持高度自治的功能，从而利用网络网关上的备用计算资源，提高数据传输的效率，并克服灵活性差的缺点，以应对制造物联网的集中控制中的干扰和变化。

技术领域

本发明涉及智能配置的技术领域，尤其涉及到一种工业智能合约系统及其运行的多数字孪生体同步互操作方法。

背景技术

工业时代以及智能制造在中国的热度持续升温，中国制造业急需寻求一种有效可行的解决方案，一方面需追溯新产品研发周期的各项数据，为持续的产品创新提供数据支持，并且要尽可能快速的满足市场需要；另一方面，市场需求时刻变化，要求企业能够动态的调整生产计划，制造系统需要更具有柔性。客户的需求变得越来越多样化、个性化，定制化已成为一种必然趋势。网络物理系统(CPS)中数字孪生体通信和交互现通常建立在集中式架构上，在该架构中，将从制造业设备收集的数据收集到中央云计算设施中，以进行密集的数据聚合和数据转换。首先，在现今的工业时代，数百亿的设备将与网络物理系统(CPS)中数字孪生体互连，而不断增长的多样化制造数据的实时通信将使在现有拥挤的网络上传输所有数据的实用性降低。其次，集中式云服务器和高端网络设备的成本都很高。再次，网络中具有随机延迟的信息处理通常不能满足实时监视和系统性能在线优化的需求。最后，工业物联网的集中控制结构的灵活性很差，无法应对隐性干扰和显式变化。因此不适用于大规模个性化需求。

随着区块链技术和物联网技术依据分布式制造技术的发展和应用，面向智能合约系统运行的多数字孪生体同步互操作方法借助区块链平台智能合约和工业物联网的通信协议，与各个数字孪生体进行通信将成为一种可行与有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工业智能合约系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种工业智能合约系统，包括MES系统、区块链网络、仿真系统、基于MQTT代理服务器通讯和PLC控制的设备，通过智能合约绑定多个数字孪生体以实现通讯，通过以区块链网络为桥梁实现现实设备、仿真与监控数据的实时同步；

其中，通过HTTP API方式实现区块链网络与MQTT代理服务器的通讯，保证MQTT代理服务器有效执行智能合约，并通过PLC驱动设备；MES系统和仿真系统通过SDK以HTTP协议的方式与区块链网络进行通讯。

为实现上述目的，本发明另外提供一种工业智能合约系统运行的多数字孪生体同步互操作方法，包括以下步骤：

S1、MES系统、仿真系统、MQTT代理服务器向区块链网络提交权限申请，触发区块链网络的权限申请合约，确定发布者与订阅者，区块链网络在分布式数据库中维护角色权限表；

S2、发布者提交主题信息，创建主题，确定主题名称、数据格式，区块链网络在分布式数据库中维护主题表；

S3、订阅者提交主题绑定申请，触发主题绑定合约，确定主题名称，区块链网络在分布式数据库中维护主题绑定表；

S4、发布者发布消息，触发消息发布合约，确定主题名称和数据内容，区块链系统根据分布式数据库维护的主题表和主题绑定表进行SQL查询，如果主题没有订阅者则触发主题管理合约进行主题消除；如果主题有订阅者，则触发验证合约，根据公钥查找相应的节点地址，用相应节点的公钥加密一段随机数发送过去，节点用自己的私钥解密后返回正确的信息并验证成功；验证成功后向相应节点发送信息；若验证未通过，则向发布者返回错误信息。

进一步地，所述角色权限表包括节点地址、公钥、角色在内的基本字段。

进一步地，所述主题表包括主题名称、数据格式、数据内容在内的基本字段。