基于5G的工业设备通信方法及微处理器与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于5g的工业设备通信方法及微处理器。

背景技术：

目前工业现场互通的解决方案为通过can总线、profibus总线，modubus总线，rs232、rs485、tcp/ip网线实现工业现场互联互通。但是，以上解决方案都是有线的解决方案。然而，由于5g的低时延、泛在性、低功耗、有很高的安全性、传输效率、及便捷性等特点，因而，有必要通过5g的传输技术实现工业现场中工业设备的无线数据传输。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种基于5g的工业设备通信方法及微处理器以实现微处理器与工业设备之间数据的安全、高效、便捷地传输。

一种基于5g的工业设备通信方法，所述方法包括：

工业设备采集数据；

所述工业设备对采集的数据进行清洗；

所述工业设备对清洗后的数据进行合规检查；

所述工业设备对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据；

所述工业设备生成包含所述目标数据的5g信号，并将所述5g信号发送给微处理器；

所述微处理器获取所述工业设备发送的包含目标数据的5g信号；及

所述微处理器根据所述目标数据中所携带的所述工业设备的设备标识确定所述微处理器与所述工业设备进行通信的通道，根据所述通道及一个关系表确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理，其中所述关系表定义数据通道、数据处理规则、数据存储规则、数据发射规则的对应关系。

优选地，所述工业设备对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据包括：

所述工业设备按照数据头0格式及数据头1格式对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据，其中所述数据头0的格式包括数值型数据头0格式及控制型数据头0格式。

优选地，所述数值型数据头0格式包括数据id、数据种类，自定义枚举类型(数值型)、数据名称、数据描述、数据所属的数据组id、数据类型、数据计量单位、数据的字节长度、数据值的上限、数据的中心值、采集数据缺失标识、数据的默认访问属性，r表示只读，w表示只写，rw表示读写、数据的产生时间、自定义的数据属性，所述工业设备按照数据头0格式对通过合规检查的数据进行封装包括：将所述数据加入数据id、数据种类，自定义枚举类型(数值型)、数据名称、数据描述、数据所属的数据组id、数据类型、数据计量单位、数据的字节长度、数据值的上限、数据的中心值、采集数据缺失标识、数据的默认访问属性，r表示只读，w表示只写，rw表示读写、数据的产生时间、自定义的数据属性。

优选地，所述控制型数据头0格式包括数据id、数据种类，自定义枚举类型(命令型)、控制命令名称、控制命令功能描述、控制命令、命令目标设备id、命令接口、命令参数个数，所述命令参数个数为n，n为不小于1的正整数、命令参数1、…命令参数n，所述工业设备按照数据头0格式对通过合规检查的数据进行封装包括：将所述数据加入数据id、数据种类，自定义枚举类型(命令型)、控制命令名称、控制命令功能描述、控制命令、命令目标设备id、命令接口、命令参数个数，所述命令参数个数为n，n为不小于1的正整数、命令参数1、…命令参数n。

优选地，所述数据头1格式包括设备id、设备类型、设备名称、设备功能，所述按照数据头1格式对所述数据进行封装包括：将所述数据加入设备id、设备类型、设备名称、设备功能。

优选地，所述工业设备对采集的数据进行清洗包括：

根据预设清洗规则算法对采集的数据进行去冗余、去残和去噪声处理，其中，所述预设清洗规则算法为删除缺失值方法、均值填补法或热卡填补法。

优选地，所述方法还包括：

所述微处理器对获取的5g信号中的目标数据进行清洗及合规检查。

优选地，所述微处理器还用于将获取的所述目标数据按照数据头2格式进行封装，并将进行封装后的目标数据发送给云平台，其中，所述数据头2格式包括产品名、项目名、工艺号、产线号。

优选地，所述云平台将从所述微处理器获取的数据按照数据头3格式进行封装，其中，所述数据头3格式包括产品类型、产业领域、公司名称、公司地址。

一种微处理器，包括通信单元及处理单元，所述微处理器通过通信单元与工业设备通信连接，所述微处理器通过网络与云平台通信连接，所述处理单元用于：

获取所述工业设备发送的包含目标数据的5g信号；

所述微处理器根据所述目标数据中所携带的所述工业设备的设备标识确定所述微处理器与所述工业设备进行通信的通道，根据所述通道及一个关系表确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理，其中所述关系表定义数据通道、数据处理规则、数据存储规则、数据发射规则的对应关系；及

将获取的所述目标数据按照数据头2格式进行封装，并将进行封装后的目标数据发送给所述云平台，其中所述数据头2格式包括产品名、项目名、工艺号、产线号。

优选地，所述处理单元还用于对获取的5g信号中的目标数据进行清洗及合规检查。

优选地，所述处理单元对所述目标数据进行清洗包括：

根据预设清洗规则算法对所述目标数据进行去冗余、去残和去噪声处理，其中，所述预设清洗规则算法为删除缺失值方法、均值填补法或热卡填补法。

优选地，所述处理单元对所述目标数据进行合规检查包括：

针对从不同的工业设备中获取的目标数据设置不同的合规检查规则，并根据对应的所述合规检查规则对所述目标数据进行合规检查，其中，所述合规检查规则包括数值范围检查和字段长度检查。

本发明中所述工业设备根据采集的数据生成包含所述目标数据的5g信号，并将所述5g信号发送给所述微处理器，所述微处理器获取所述工业设备发送的包含目标数据的5g信号后根据所述目标数据中所携带的所述工业设备的设备标识确定所述微处理器与所述工业设备进行通信的通道，根据所述通道及一个关系表确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理，从而实现微处理器与工业设备间数据的安全、高效、便捷地传输。

附图说明

图1为本发明一实施方式中基于5g的工业设备通信方法的应用环境图。

图2为本发明一实施方式中微处理器的结构图。

图3为本发明一实施方式中工业设备的硬件结构图。

图4为本发明一实施方式中基于5g的工业设备通信系统的功能模块图。

图5为本发明一实施方式中关系表的示意图。

图6为本发明一实施方式中基于5g的工业设备通信方法的流程图。

图7为本发明一实施方式中云平台的示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被称为“电连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1，所示为本发明一实施方式中基于5g的工业设备通信方法的应用环境图。所述方法应用在基站1、微处理器2、云平台3及工业设备4。本实施方式中，所述基站1用于发送5g信号以覆盖所述基站1所在的区域。所述工业设备4通过所述基站1发送的5g信号与所述微处理器2通信连接。本实施方式中，可以根据工厂车间的面积对所述基站1进行部署。例如，将所述工厂车间的面积划分为多个子区域，在每一子区域设定部署一个基站1。本实施方式中，当一个子区域中的工业设备4的数量超过一预设数量时，可以在所述子区域部署两个基站。本实施方式中，所述微处理器2用于获取工业设备4发送的信号并将获取的信号传输到云平台3，及/或获取云平台3发送的控制信号并将所述控制信号发送给所述工业设备4，从而根据所述控制信号对所述工业设备4进行控制。本实施方式中，所述基站1为5g基站，所述微处理器2为5g微处理器，所述云平台为云端平台服务器，所述工业设备4为仪器仪表、生产制造设备(如机器手臂或机器人)等设备。

请参考图2，所示为本发明一实施方式中微处理器2的结构图。本实施方式中，所述微处理器2包括处理单元21、存储单元22、通信单元23。所述处理单元21分别与存储单元22及通信单元23电连接。本实施方式中，所述微处理器2通过通信单元23与所述工业设备4通信连接。本实施方式中，所述通信单元23为全向性天线或阵列天线。所述微处理器2通过一网络(图中未示)与云平台3通信连接。本实施方式中，所述网络可以为企业内部网络或因特网。

所述处理单元21用于获取所述工业设备4发送的信号，并对获取的信号进行分析、处理及存储。本实施方式中，所述处理单元21可以是中央处理模块(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。所述处理单元21可以是任何常规的处理器等，所述处理单元21也可以是所述微处理器2的控制中心，利用各种接口和线路连接整个微处理器2的各个部分。本实施方式中，所述存储单元22用于存储数据及/或软件代码。所述存储单元22可以为所述微处理器2中的内部存储单元，例如所述微处理器2中的硬盘或内存。在另一实施方式中，所述存储单元22也可以为微处理器2中的外部存储设备，例如所述微处理器2上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。

请参考图3，所示为本发明一实施方式中工业设备4的硬件结构图。所述工业设备4包括处理器41、存储器42、通信单元43、外接扩展单元44及传感器45。本实施方式中，所述处理器41分别与所述存储器42、通信单元43及外接扩展单元44电连接。所述外接扩展单元44与所述传感器45电连接。所述传感器45用户获取待采集的数据。本实施方式中，所述传感器45可以为温度传感器、压力传感器、位置传感器、距离传感器等。本实施方式中，所述通信单元43为全向性天线或阵列天线。所述外接扩展单元44设置有用于与传感器45连接的接口441。本实施方式中，所述外接扩展单元44包括多种不同类型的通信协议，能使外接扩展单元44与多种具有不同类型通信协议的传感器45进行通信。本实施方式中，所述外接扩展单元44上的接口441为串口信号接口或并口信号接口。例如，所述接口441可以为can接口、profibus接口、modubus接口、epa接口、ethercat接口、ethernetpowerlink接口、rs232接口、rs485接口、tcp/ip接口。

本实施方式中，所述外接扩展单元44的接口441可直接与多种具有不同类型通信协议的传感器45连接，由于其内置有多种不同类型的通信协议，通过相应的通信协议将从传感器45中采集到的数据转化成处理器41所能识别的数据，从而满足数据采集的要求。本实施方式中，所述外接扩展单元44通过can总线、profibus总线、modubus总线、epa总线、ethercat总线、ethernetpowerlink总线、rs232总线、rs485总线或tcp/ip总线从传感器45中采集包含数据的信号。所述处理器41用于将采集的包含数据的信号转换成5g信号，并通过通信单元43将转换后的5g信号发送给所述微处理器2。本实施方式中，所述存储器42可以是中央处理模块，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。本实施方式中，所述存储器42用于存储数据及/或软件代码。所述存储器42可以为所述工业设备4中的内部存储单元，例如所述工业设备4中的硬盘或内存。在另一实施方式中，所述存储器42也可以为所述工业设备4中的外部存储设备，例如所述工业设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡，安全数字卡，闪存卡等。

请参考图4，所示为本发明一实施方式中基于5g的工业设备通信系统100的功能模块图。本实施方式中，所述基于5g的工业设备通信系统100包括一个或多个模块，所述一个或者多个模块运行在微处理器2及工业设备4中。本实施方式中，所述基于5g的工业设备通信系统100包括数据采集模块101、数据清洗模块102、数据检查模块103、数据结构化模块104、第一收发模块105、第二收发模块106、数据处理模块107及第三收发模块108。其中，所述数据采集模块101、数据清洗模块102、数据检查模块103、数据结构化模块104、第一收发模块105存储在所述工业设备4的存储器42中，并被处理器41调用执行。所述第二收发模块106、数据处理模块107及第三收发模块108存储在所述微处理器2的存储单元22中，并被处理单元21调用执行。本发明所称的模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，比程序更适合于描述软件在所述基于5g的工业设备通信系统100中的执行过程。在其他实施方式中，所述数据采集模块101、数据清洗模块102、数据检查模块103、数据结构化模块104、第一收发模块105为内嵌或固化在所述工业设备4的处理器41中的程序段或代码，所述第二收发模块106、数据处理模块107及第三收发模块108为内嵌或固化在所述微处理器2的处理单元21中的程序段或代码。

所述数据采集模块101用于采集数据。

本实施方式中，当所述外接扩展单元44上的接口441为can接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过can总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为profibus接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过profibus总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为modubus接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过modubus总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为epa接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过epa总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为ethercat接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过ethercat总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为ethernetpowerlink接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过ethernetpowerlink总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为ethernetpowerlink接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过ethernetpowerlink总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为rs232接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过rs232总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为rs485接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过rs485总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为tcp/ip接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过tcp/ip总线从传感器45中采集数据。

本实施方式中，所述数据采集模块101还可以从所述工业设备4中采集数据。例如，所述数据采集模块101从所述工业设备4的存储器42中采集数据。

所述数据清洗模块102用于对采集的数据进行清洗。

本实施方式中，由于采集的数据存在不完整数据、重复数据、缺省数据、冗余数据等数据质量问题，使得基于这些数据的分析产生错误的结果。因此，为避免后续对数据进行需要在采集数据后对采集的数据进行清洗。

本实施方式中，所述数据清洗模块102对采集的数据进行清洗包括：根据预设清洗规则算法对采集的数据进行去冗余、去残和去噪声处理。在一实施方式中，所述预设清洗规则算法为删除缺失值方法、均值填补法及热卡填补法。其中，所述删除缺失值方法为将数据中出现有缺失值的样本直接丢弃。所述均值填补法为根据采集的数据中缺失值的属性相关系数最大的那个属性将数据分成几个组，然后分别计算每个组的均值，并把这些均值放入到缺失值的数值里。所述热卡填补法为在数据库中找到一个与缺失值相似的对象，然后将这个对象的值填充到缺失值的数值里。

本实施方式中，所述数据清洗模块102还用于根据预定义的分类规则和处理后的所述数据的特征对处理后的所述数据进行分类和聚合，得到一组或多组具有同一类特征的数据集合。

所述数据检查模块103用于对清洗后的数据进行合规检查。

本实施方式中，所述数据检查模块103针对从不同传感器45或工业设备4中采集的数据设置不同的合规检查规则，并根据对应的所述合规检查规则对所述数据进行合规检查。本实施方式中个，所述合规检查规则包括：数值范围检查和字段长度检查。本实施方式中，当所述数据检查模块103确定存在不合规数据，则丢弃本次数据。

数据结构化模块104用于对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据。

本实施方式中，所述数据结构化模块104按照数据头0格式及数据头1格式对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据。本实施方式中，所述数据包括数值数据及控制数据。所述数值数据是指具体的数值，如温度传感器所采集的温度值或湿度传感器所采集的湿度值。所述控制数据是指对一台设备，如平台、传感器、仪器的控制命令。本实施方式中，所述数据头0的格式包括数值型数据头0格式及控制型数据头0格式。具体的，所述数值型数据头0格式包括，但不限于数据id、数据种类，自定义枚举类型(数值型)、数据名称、数据描述、数据所属的数据组id、数据类型、数据计量单位、数据的字节长度、数据值的上限、数据的中心值、采集数据缺失标识、数据的默认访问属性，r表示只读，w表示只写，rw表示读写、数据的产生时间、自定义的数据属性。控制型数据头0格式包括，但不限于数据id、数据种类，自定义枚举类型(命令型)、控制命令名称、控制命令功能描述、控制命令、命令目标设备id、命令接口、命令参数个数，所述命令参数个数为n，n为不小于1的正整数、命令参数1、…命令参数n。本实施方式中，数据头1格式包括，但不限于设备id、设备类型、设备名称、设备功能。本实施方式中，所述按照数据头1格式对所述数据进行封装包括：将所述数据加入设备id、设备类型、设备名称、设备功能等属性。

本实施方式中，所述按照数据头0格式对所述数据进行封装包括对所述数值数据进行封装。具体的，所述数据结构化模块104将所述数值数据加入数据id、数据种类，自定义枚举类型(数值型)、数据名称、数据描述、数据所属的数据组id、数据类型、数据计量单位、数据的字节长度、数据值的上限、数据的中心值、采集数据缺失标识、数据的默认访问属性，r表示只读，w表示只写，rw表示读写、数据的产生时间、自定义的数据属性等属性。本实施方式中，所述按照数据头0格式对所述数据进行封装包括对所述控制数据进行封装。具体的，所述数据结构化模块104将所述控制数据加入数据id、数据种类，自定义枚举类型(命令型)、控制命令名称、控制命令功能描述、控制命令、命令目标设备id、命令接口、命令参数个数，所述命令参数个数为n，n为不小于1的正整数、命令参数1、…命令参数n等属性。

所述第一收发模块105用于生成包含所述目标数据的5g信号，并将所述5g信号发送给所述微处理器2。本实施方式中，所述第一收发模块105将包含有目标数据的can总线信号、profibus总线信号、modubus总线信号、epa总线信号、ethercat总线信号、ethernetpowerlink总线信号、rs232总线信号、rs485总线或tcp/ip总线信号转化为5g信号。在一实施方式中，所述第一收发模块105将所述目标数据转换为标准的modbus协议的数据包，然后生成包含标准的modbus协议的数据包的5g信号，并将所述5g信号发送给微处理器2。

本实施方式中，所述第一收发模块105还用于获取所述微处理器2发送的5g信号，并将获取的5g信号转换为can总线信号、profibus总线信号、modubus总线信号、epa总线信号、ethercat总线信号、ethernetpowerlink总线信号、rs232总线信号、rs485总线或tcp/ip总线信号。

所述第二收发模块106应用在所述微处理器2中，用于获取所述工业设备4发送的包含目标数据的5g信号。

本实施方式中，所述第二收发模块106通过基站1及通信单元43获取所述工业设备4发送的包含目标数据的5g信号。在另一实施方式中，所述基站1设置在所述微处理器2中，所述第二收发模块106通过所述基站1获取所述工业设备4发送的包含目标数据的5g信号。

本实施方式中，所述数据处理模块107应用在所述微处理器2中，用于对获取的5g信号中的目标数据进行清洗及合规检查。

本实施方式中，所述数据处理模块107对获取的5g信号中的目标数据进行清洗包括：根据预设清洗规则算法对所述目标数据进行去冗余、去残和去噪声处理。本实施方式中，所述预设清洗规则算法为删除缺失值方法、均值填补法及热卡填补法。其中，所述删除缺失值方法为将所述目标数据中出现有缺失值的样本直接丢弃。所述均值填补法为根据所述目标数据中缺失值的属性相关系数最大的那个属性将数据分成几个组，然后分别计算每个组的均值，并把这些均值放入到所述目标数据缺失值的数值里。所述热卡填补法为在数据库中找到一个与缺失值相似的对象，然后将这个对象的值填充到所述目标数据中缺失值的数值里。

本实施方式中，所述数据处理模块107针对从不同工业设备4中获取的目标数据设置不同的合规检查规则，并根据对应的所述合规检查规则对所述目标数据进行合规检查。本实施方式中，所述合规检查规则包括：数值范围检查和字段长度检查。本实施方式中，当所述数据处理模块107确定所述目标数据中存在不合规数据，则丢弃本次目标数据。

本实施方式中，不同的工业设备4通过不同的通道与所述微处理器2通信连接。所述数据处理模块107根据所述目标数据中所携带的所述工业设备4的设备标识确定微处理器2与所述工业设备4进行通信的通道，根据所述通道及一关系表200确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理。

请参考图5，所示为本发明一实施方式中关系表200的示意图。所述关系表中包括多个数据通道、数据处理规则、数据存储规则、数据发射规则，并定义数据通道、数据处理规则、数据存储规则、数据发射规则的对应关系。本实施方式中，所述数据处理规则是指对获取的目标数据进行处理的规则，所述存储规则是指对目标数据或将所述目标数据按照数据处理规则处理后所得到的数据处理结果进行存储的规则，所述发射规则是指将所述目标数据按照数据处理规则处理后所得到的数据处理结果或控制指令发送给所述微处理器2、云平台3或其他设备。例如，在一实施方式中，所述目标数据为工业设备4发送的温度数据，所述数据处理模块107根据工业设备4发送的温度数据中所携带的所述工业设备4的设备标识确定微处理器2与所述工业设备4进行通信的通道，根据所述通道及所述关系表200确定与所述通道对应的数据处理规则为：将所述温度数据与预设温度范围进行比较，及在所述温度数据位于所述预设温度范围内时将所述温度数据发送给所述云平台3，及在所述温度数据没有位于所述预设温度范文内时生成一报警指令并将所述报警指令发送给报警设备进行报警；确定与所述通道对应的数据存储规则为：在所述温度数据位于所述预设温度范围内时将所述温度数据存储在所述云平台3；确定与所述通道对应的数据发射规则为：在所述温度数据位于所述预设温度范围内时将温度数据发送给所述云平台3，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则处理处理所述温度数据。

本实施方式中，所述数据处理模块107还用于将获取的所述目标数据按照数据头2格式进行封装，所述第三收发模块108还用于将进行封装后的目标数据发送给所述云平台3。本实施方式中，数据头2格式包括，但不限于产品名、项目名、工艺号、产线号。本实施方式中，所述按照数据头2格式对所述数据进行封装包括：将所述目标数据中添加产品名、项目名、工艺号、产线号等属性。例如，对于一家华为手机加工厂而言，华为手机huaweimate20加工过程分别为外壳加工、电子元件组装测试、产品包装三个部分，外壳加工数据、电子元件组装测试数据、包装数据分别可以通过外壳加工工业设备、组装测试工业设备、产品包装工业设备获取。所述微处理器2在获取到外壳加工数据后将外壳加工数据按照数据头2格式封装为“huaweimate20外壳加工产线5”，在获取到电子元件组装测试数据后将电子元件组装测试数据按照数据头2格式封装为“huaweimate20电子组件组装测试产线2”，在获取到包装数据后将包装数据按照数据头2格式封装为“huaweimate20包装产线1”。本实施方式中，所述第三收发模块108用于将封装后的目标数据通过网络传输到所述云平台3上。

所述云平台3接收所述微处理器2发送的数据，并将从所述微处理器2接收的数据按照数据头3格式进行封装。本实施方式中，数据头3格式包括，但不限于产品类型、产业领域、公司名称、公司地址。本实施方式中，所述按照数据头3格式对从所述微处理器2接收的数据进行封装包括：将从所述微处理器2接收的数据中添加产品类型、产业领域、公司名称、公司地址等属性。例如，对于一家中国深圳的3d金属打印材料公司的生产加工和测试的数据，在经由微处理器2送到所述云平台3时，由所述云平台3从所述微处理器2接收的数据中添加“金属材料生产晶荚材料科技中国深圳”等属性信息。

本实施方式中，所述第三收发模块108还用于接收从所述云平台3发送的控制指令，所述第二收发模块106将所述接收的控制指令通过5g信号发送给所述工业设备4并根据所述控制指令控制所述工业设备4。

本发明中所述工业设备根据采集的数据生成包含所述目标数据的5g信号，并将所述5g信号发送给所述微处理器，所述微处理器获取所述工业设备发送的包含目标数据的5g信号后根据所述目标数据中所携带的所述工业设备的设备标识确定所述微处理器与所述工业设备进行通信的通道，根据所述通道及一个关系表确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理，从而实现微处理器与工业设备间数据的安全、高效、便捷地传输。

请参考图6，所示为本发明一实施方式中基于5g的工业设备通信方法的流程图。根据不同需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。所述方法包括步骤：

步骤s601，工业设备4采集数据。

本实施方式中，当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为can接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过can总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为profibus接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过profibus总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为modubus接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过modubus总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为epa接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过epa总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为ethercat接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过ethercat总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为ethernetpowerlink接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过ethernetpowerlink总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为ethernetpowerlink接口时，所述工业设备4控制所述外接扩展单元44通过ethernetpowerlink总线从传感器45中采集数据。当工业设备4的外接扩展单元44上的接口441为rs232接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过rs232总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为rs485接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过rs485总线从传感器45中采集数据。当所述外接扩展单元44上的接口441为tcp/ip接口时，所述数据采集模块101控制所述外接扩展单元44通过tcp/ip总线从传感器45中采集数据。本实施方式中，所述工业设备4从所述工业设备4的存储器42中采集数据。

步骤s602，所述工业设备4用于对采集的数据进行清洗。

本实施方式中，由于所述工业设备4采集的数据存在不完整数据、重复数据、缺省数据、冗余数据等数据质量问题，使得基于这些数据的分析产生错误的结果。因此，为避免后续对数据进行需要在采集数据后对采集的数据进行清洗。

本实施方式中，所述工业设备4对采集的数据进行清洗包括：根据预设清洗规则算法对采集的数据进行去冗余、去残和去噪声处理。在一实施方式中，所述预设清洗规则算法为删除缺失值方法、均值填补法及热卡填补法。其中，所述删除缺失值方法为将数据中出现有缺失值的样本直接丢弃。所述均值填补法为根据采集的数据中缺失值的属性相关系数最大的那个属性将数据分成几个组，然后分别计算每个组的均值，并把这些均值放入到缺失值的数值里。所述热卡填补法为在数据库中找到一个与缺失值相似的对象，然后将这个对象的值填充到缺失值的数值里。

本实施方式中，所述工业设备4还用于根据预定义的分类规则和处理后的所述数据的特征对处理后的所述数据进行分类和聚合，得到一组或多组具有同一类特征的数据集合。

步骤s603，所述工业设备对清洗后的数据进行合规检查。

本实施方式中，所述工业设备4针对从不同传感器45或工业设备4中采集的数据设置不同的合规检查规则，并根据对应的所述合规检查规则对所述数据进行合规检查。本实施方式中个，所述合规检查规则包括：数值范围检查和字段长度检查。本实施方式中，当所述工业设备4确定存在不合规数据，则丢弃本次数据。

步骤s604，所述工业设备4对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据。

本实施方式中，所述工业设备4按照数据头0格式及数据头1格式对通过合规检查的数据进行封装形成结构化的目标数据。本实施方式中，所述数据包括数值数据及控制数据。所述数值数据是指具体的数值，如温度传感器所采集的温度值或湿度传感器所采集的湿度值。所述控制数据是指对一台设备，如平台、传感器、仪器的控制命令。本实施方式中，所述数据头0的格式包括数值型数据头0格式及控制型数据头0格式。具体的，所述数值型数据头0格式包括，但不限于数据id、数据种类，自定义枚举类型(数值型)、数据名称、数据描述、数据所属的数据组id、数据类型、数据计量单位、数据的字节长度、数据值的上限、数据的中心值、采集数据缺失标识、数据的默认访问属性，r表示只读，w表示只写，rw表示读写、数据的产生时间、自定义的数据属性。控制型数据头0格式包括，但不限于数据id、数据种类，自定义枚举类型(命令型)、控制命令名称、控制命令功能描述、控制命令、命令目标设备id、命令接口、命令参数个数，所述命令参数个数为n，n为不小于1的正整数、命令参数1、…命令参数n。本实施方式中，数据头1格式包括，但不限于设备id、设备类型、设备名称、设备功能。本实施方式中，所述按照数据头1格式对所述数据进行封装包括：将所述数据加入设备id、设备类型、设备名称、设备功能等属性。

本实施方式中，所述按照数据头0格式对所述数据进行封装包括对所述数值数据进行封装。具体的，所述工业设备4将所述数值数据加入数据id、数据种类，自定义枚举类型(数值型)、数据名称、数据描述、数据所属的数据组id、数据类型、数据计量单位、数据的字节长度、数据值的上限、数据的中心值、采集数据缺失标识、数据的默认访问属性，r表示只读，w表示只写，rw表示读写、数据的产生时间、自定义的数据属性等属性。本实施方式中，所述按照数据头0格式对所述数据进行封装包括对所述控制数据进行封装。具体的，所述工业设备4将所述控制数据加入数据id、数据种类，自定义枚举类型(命令型)、控制命令名称、控制命令功能描述、控制命令、命令目标设备id、命令接口、命令参数个数，所述命令参数个数为n，n为不小于1的正整数、命令参数1、…命令参数n等属性。

步骤s605，所述工业设备4生成包含所述目标数据的5g信号，并将所述5g信号发送给所述微处理器2。本实施方式中，所述工业设备4将包含有目标数据的can总线信号、profibus总线信号、modubus总线信号、epa总线信号、ethercat总线信号、ethernetpowerlink总线信号、rs232总线信号、rs485总线或tcp/ip总线信号转化为5g信号。在一实施方式中，所述第一收发模块105将所述目标数据转换为标准的modbus协议的数据包，然后生成包含标准的modbus协议的数据包的5g信号，并将所述5g信号发送给微处理器2。

本实施方式中，所述工业设备4还用于获取所述微处理器2发送的5g信号，并将获取的5g信号转换为can总线信号、profibus总线信号、modubus总线信号、epa总线信号、ethercat总线信号、ethernetpowerlink总线信号、rs232总线信号、rs485总线或tcp/ip总线信号。

步骤s606，所述微处理器2获取所述工业设备4发送的包含目标数据的5g信号。

本实施方式中，所述微处理器2通过基站1及通信单元43获取所述工业设备4发送的包含目标数据的5g信号。在另一实施方式中，所述基站1设置在所述微处理器2中，所述微处理器2通过所述基站1获取所述工业设备4发送的包含目标数据的5g信号。

步骤s607，所述微处理器2对获取的5g信号中的目标数据进行清洗及合规检查。

本实施方式中，所述微处理器2对获取的5g信号中的目标数据进行清洗包括：根据预设清洗规则算法对所述目标数据进行去冗余、去残和去噪声处理。本实施方式中，所述预设清洗规则算法为删除缺失值方法、均值填补法及热卡填补法。其中，所述删除缺失值方法为将所述目标数据中出现有缺失值的样本直接丢弃。所述均值填补法为根据所述目标数据中缺失值的属性相关系数最大的那个属性将数据分成几个组，然后分别计算每个组的均值，并把这些均值放入到所述目标数据缺失值的数值里。所述热卡填补法为在数据库中找到一个与缺失值相似的对象，然后将这个对象的值填充到所述目标数据中缺失值的数值里。

本实施方式中，所述微处理器2针对从不同工业设备4中获取的目标数据设置不同的合规检查规则，并根据对应的所述合规检查规则对所述目标数据进行合规检查。本实施方式中，所述合规检查规则包括：数值范围检查和字段长度检查。本实施方式中，当所述微处理器2确定所述目标数据中存在不合规数据，则丢弃本次目标数据。

步骤s608，所述微处理器根据所述目标数据中所携带的所述工业设备4的设备标识确定微处理器2与所述工业设备4进行通信的通道，根据所述通道及关系表200确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理。

本实施方式中，所述关系表中包括多个数据通道、数据处理规则、数据存储规则、数据发射规则，并定义数据通道、数据处理规则、数据存储规则、数据发射规则的对应关系。本实施方式中，所述数据处理规则是指对获取的目标数据进行处理的规则，所述存储规则是指对目标数据或将所述目标数据按照数据处理规则处理后所得到的数据处理结果进行存储的规则，所述发射规则是指将所述目标数据按照数据处理规则处理后所得到的数据处理结果或控制指令发送给所述微处理器2、云平台3或其他设备。例如，在一实施方式中，所述目标数据为工业设备4发送的温度数据，所述微处理器2根据工业设备4发送的温度数据中所携带的所述工业设备4的设备标识确定微处理器2与所述工业设备4进行通信的通道，根据所述通道及所述关系表200确定与所述通道对应的数据处理规则为：将所述温度数据与预设温度范围进行比较，及在所述温度数据位于所述预设温度范围内时将所述温度数据发送给所述云平台3，及在所述温度数据没有位于所述预设温度范文内时生成一报警指令并将所述报警指令发送给报警设备进行报警；确定与所述通道对应的数据存储规则为：在所述温度数据位于所述预设温度范围内时将所述温度数据存储在所述云平台3；确定与所述通道对应的数据发射规则为：在所述温度数据位于所述预设温度范围内时将温度数据发送给所述云平台3，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则处理处理所述温度数据。

本实施方式中，所述方法还包括：所述微处理器2将获取的所述目标数据按照数据头2格式进行封装，并将进行封装后的目标数据发送给所述云平台3。本实施方式中，数据头2格式包括，但不限于产品名、项目名、工艺号、产线号。本实施方式中，所述按照数据头2格式对所述数据进行封装包括：将所述目标数据中添加产品名、项目名、工艺号、产线号等属性。例如，对于一家华为手机加工厂而言，华为手机huaweimate20加工过程分别为外壳加工、电子元件组装测试、产品包装三个部分，外壳加工数据、电子元件组装测试数据、包装数据分别可以通过外壳加工工业设备、组装测试工业设备、产品包装工业设备获取。所述微处理器2在获取到外壳加工数据后将外壳加工数据按照数据头2格式封装为“huaweimate20外壳加工产线5”，在获取到电子元件组装测试数据后将电子元件组装测试数据按照数据头2格式封装为“huaweimate20电子组件组装测试产线2”，在获取到包装数据后将包装数据按照数据头2格式封装为“huaweimate20包装产线1”。本实施方式中，所述微处理器2将封装后的目标数据通过网络传输到所述云平台3上。

本实施方式中，所述方法还包括：所述云平台3接收所述微处理器2发送的数据，并将从所述微处理器2接收的数据按照数据头3格式进行封装。本实施方式中，数据头3格式包括，但不限于产品类型、产业领域、公司名称、公司地址。本实施方式中，所述按照数据头3格式对从所述微处理器2接收的数据进行封装包括：将从所述微处理器2接收的数据中添加产品类型、产业领域、公司名称、公司地址等属性。例如，对于一家中国深圳的3d金属打印材料公司的生产加工和测试的数据，在经由微处理器2送到所述云平台3时，由所述云平台3从所述微处理器2接收的数据中添加“金属材料生产晶荚材料科技中国深圳”等属性信息。

本实施方式中，所述方法还包括：所述微处理器2接收从所述云平台3发送的控制指令，并将所述接收的控制指令通过5g信号发送给所述工业设备4并根据所述控制指令控制所述工业设备4。

本发明中所述工业设备根据采集的数据生成包含所述目标数据的5g信号，并将所述5g信号发送给所述微处理器，所述微处理器获取所述工业设备发送的包含目标数据的5g信号后根据所述目标数据中所携带的所述工业设备的设备标识确定所述微处理器与所述工业设备进行通信的通道，根据所述通道及一个关系表确定与所述通道对应的数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则，并按照所述数据处理规则、数据存储规则及数据发射规则对所述目标数据进行处理，从而实现微处理器与工业设备间数据的安全、高效、便捷地传输。

图7为本发明一实施方式中云平台3的示意图。

所述云平台3包括存储器31、处理器32以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器32上运行的计算机程序33。所述处理器32执行所述计算机程序33。示例性的，所述计算机程序33可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器32执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，所述指令段用于描述所述计算机程序33在所述云平台3中的执行过程。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是云平台3的示例，并不构成对云平台3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。

所称处理器32可以是中央处理模块(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述处理器32也可以是任何常规的处理器等，所述处理器32是所述云平台3的控制中心，利用各种接口和线路连接整个云平台3的各个部分。

所述存储器31可用于存储所述计算机程序33和/或模块/单元，所述处理器32通过运行或执行存储在所述存储器31内的计算机程序和/或模块/单元，以及调用存储在存储器31内的数据，实现所述云平台3的各种功能。所述存储器31可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据云平台3的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器31可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

所述云平台3集成的模块/单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的微处理器及基于5g的工业设备通信方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的微处理器及基于5g的工业设备通信系统的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在相同处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在相同模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他模块或步骤，单数不排除复数。云平台权利要求中陈述的多个模块或云平台也可以由同一个模块或云平台通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。