[发明专利]一种基于OPCUA与MQTT协议的配网物联网通讯架构方法

说明书

本发明提供了一种基于OPCUA与MQTT协议的配网物联网通讯架构方法,提供一种通用并且相对简单的方法，即OPCUA+MQTT，工业物联网技术在通讯的过程中面临着众多的外部安全威胁，例如：信息泄露，篡改指令，越权操作，伪造重发，泛滥攻击等。面对这些威胁，OPC UA使用加密，签名，用户认证，权限访问控制，会话管理等方式一层一层完成深度防御。OPC UA最初的client与server之间的查询与响应的一对一模式，适合通讯节点较少，通讯信息量大且稳定持续的场景。在物联网的应用场景中，往往通讯节点比较多，但是节点间的通讯量不大，有时还需要一对多、多对一通讯。这时OPC UA+融合MQTT协议，就能很好的支持物联网的场景。因此本发明提供了配网物联技术下OPCUA的应用。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体而言，特别涉及一种基于OPCUA与MQTT协议的配网物联网通讯架构方法。

背景技术

物联网是“物物相连”的互联网，是互联网向物理世界的渗透、拓展和延伸，实现物与物、物与人、人与人之间的连接。考虑到随着物联网应用速度的加快，网络基础设施日趋完善，互联效率不断提升; 物联网平台迅速增长，服务支撑能力显著提升; 边缘计算、人工智能等新技术赋能物联网，将会为配电网注入新的活力，客观上作为使能技术将带动配电网上下游产业的升级和转型。随之而然，配电物联网概念被提出。配电物联网是泛在电力物联网的重要组成部分，是传统电力工业技术与物联网技术深度融合产生的一种新型电力网络运行形态，其可划分为“云管边端”四大核心层级。“云”是对传统信息系统架构和组织方式进行创新的云主站; “管”是 为“云”、“边”、“端”数据提供数据传输的通道; “边”是一种靠近物或数据源头处于网络边缘的分布式智能代理，拓展了“云”收集和管理数据的范围和能力; “端”是状态感知和执行控制主体终端单元。

配电物联网是能源转型要求下配电网融合以联网为代表的新一代信息通信技术的新型发展形态，其概念的提出融合了当前主要的技术进步和行业发展需求，具体包括：

1）物联网。

物联网是感应通信技术、基于 IP 技术的智能采集技术、容器技术、第五代移动通信技术(5G)、窄带物联网(NB-IoT)等新一代信息技术的高度集成和综合运用。基于感知、网络、应用三层结构，使更多的设备实现广覆盖的采集、更低成本和低风险的泛在接入。

2）工业互联网。

工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物。在工业互联网平台架构中，数据采集是基础，对多源信息进行高效采集和云端汇聚。

3）信息传输安全机制。

信息物理系统是实现计算、通信以及控制技术深度融合的下一代工程系统，更强调全面的信息获取和利用，因而安全机制是其研究重点。通过通讯层面的安全机制的提升，实现健康的工业万物互联。

配电物联网通信架构需要从配电业务支撑、运行效率提升和通信质量保障等方面进行综合考虑，坚持“充分适配”、“广泛互联”和“高效承载”的原则，为实现配电网的全面感知、互联互通、轻量高效及配电业务的可靠运行提供技术支撑和保障。总体设计原则如下:① 业务深度与高效适配，将通信协议技术与配电业务流程深度适配与协同，实现设备的标准化接入，配电网络各节点间采用统一的消息交互流程，实现设备业务的高效运行; ②设备物联网化和即插即用，“边云”通信和“端边”通信都采用业界成熟的物联网协议标准，将成熟的物联网技术引入电力行业，设备向智能化物联网化演进，支撑各类设备便捷、弹性、泛在接入配电物联网，实现设备基于物联网技术的即插即用; ③消息传输灵活且安全可靠，面向配电业务数据模型需求，以面向对象的自描述方式，克服现有电力通信协议扩展性差、表达能力弱和互联互通性差等缺点，采用统一的信息模型架构和可靠协议机制，提供实时、稳定、高效、安全和面向对象的消息机制，实现信息的灵活描述和可靠安全传输。