用于现场设备数据的网络节点 |
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| 申请号 | CN202280060119.0 | 申请日 | 2022-09-13 | 公开(公告)号 | CN117917044A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | VEGA格里沙贝两合公司; | 发明人 | 马塞尔·迪特尔勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于现场设备 数据网络 (200)的网络 节点 (100)，其被配置为接收第一现场设备数据(151)；将第一现场设备数据存储在数据 块 中；接收包括公钥和 数字 货币 数据的数据块 请求 ；检查 数字货币 数据，并且在检查成功的情况下，通过使用公钥加密所请求的数据块并发送使用公钥加密的数据块来应答数据块请求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于现场设备数据网络(200)的网络节点(100)，其中，所述网络节点(100)被配置为： |
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| 说明书全文 | 用于现场设备数据的网络节点[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域背景技术[0004] 通常通过网络将来自现场设备的数据发送到服务器，使得数据可供用户使用。用户具有可以请求和检索数据的客户端。数据可被加密。合约事项通常是单独监管和执行的。尽管加密，但这种系统或程序仍然很麻烦且不安全。无法匿名检索数据。 发明内容[0005] 因此，本发明的任务是提供一种用于向用户提供现场设备数据的改进系统。 [0007] 所说明的实施例类似地涉及用于现场设备数据网络的网络节点、现场设备数据网络、用于现场设备数据网络的用户设备、用于发送具有现场设备数据的数据块的方法以及网络节点在现场设备数据网络中的使用。可以通过实施例的各种组合产生协同效果，尽管可能没有详细说明这些组合。 [0008] 此外，应注意，本发明涉及的方法的所有实施例可以按照所说明的步骤顺序来执行，但这不必是该方法的步骤的唯一且必要的顺序。除非另外明确说明，否则可以在不背离相应的方法实施例的情况下以所公开的步骤的不同顺序来执行本文公开的方法。 [0009] 技术术语以本领域技术人员知晓的含义来使用。当某些术语被赋予特定含义时，下面在使用这些术语的上下文中提供了术语定义。 [0010] 根据第一方面，提供了一种用于现场设备数据网络的网络节点，其被配置为接收第一现场设备数据，将第一现场设备数据存储在数据块中，接收包括公钥和数字货币数据的数据块请求，检查数字货币数据，并且如果检查成功，则通过使用公钥对所请求的数据块进行加密并发送使用公钥加密的数据块来应答数据块请求。 [0011] 例如，现场设备可以是记录环境数据并定期地或至少多次向服务器、数据网络、云等发送数据的传感器或测量设备。现场设备可用于工业或公共环境。例如，传感器是雷达传感器、超声波传感器、压力传感器、极限物位传感器、振动限位开关等。现场设备还可以是执行器，例如其发送其状态或操作数据，以便可以从远程位置对其进行监控。 [0012] 因此，网络节点接收作在数据块中的第一现场设备数据并且将这些数据块存储在例如列表或数据库中。现场设备数据例如是测量数据。用户可以请求特定数据块，并在该请求中发送这些数据块中的每个数据块的数字货币数据以及公钥，以便网络节点可以加密所请求的数据块。原则上，每个付费用户都可以通过数字货币数据请求感兴趣的数据块，并根据请求为所请求的数据块付费。可以但不要求对用户的认证或身份进行进一步检查。这意味着任何感兴趣的用户都可以匿名请求数据并以加密形式接收数据，并且用户为数据付费。可以实施用于提供现有数据块和价格的预先查询的通信协议。然而，这些信息通常也是众所周知的。 [0013] 网络节点可以直接连接到现场设备，或者通过中间设备(例如路由器)或其它设备连接到现场设备，以在进行或不进行协议转换的情况下进行数据转发。例如，数据还可以从现场设备经由过程控制系统或测量服务器传送到网络节点。 [0014] 在各实施例中，请求包括选择性数据块请求，即用于单独的和单独可识别的数据块的请求，使得请求因此包括从全体可用数据块中的选择。选择也可以是全体可用数据块。例如，数据块可以一次性发送给用户或在一段时间内分散地发送给用户。 [0015] 网络节点不同于现场设备并且不是现场设备本身。网络节点例如是数据网络中的数据设备，该数据设备具有一个或多个处理器，例如配备有操作系统、数据存储器和/或数据库以及用于与现场设备通信并且也用于与用户设备(例如想要从现场设备的操作员或所有者获取数据的用户)通信的接口和电路。例如，网络节点可以是云中的数据设备并连接到其它网络节点。这种网络节点的示例是计算机、移动终端设备、笔记本电脑、平板电脑等。 [0016] 例如，现场设备和网络节点之间的接口可以是数字接口或模拟接口。例如，该接口是现场总线接口、Ethernet或EtherCAT接口、诸如WLAN或蓝牙等无线接口、用于3G、4G、5G、LTE网络的移动无线电接口、LoRa接口、HART接口或本领域技术人员已知的任何其它接口。 [0017] 因此，数据块没有存储在一个或多个现场设备中，而是存储在接收请求并通过发送所请求的数据块进行应答的网络节点中。用户无权访问网络节点，并因此也无权访问数据块。因此，用户不能主动从网络节点获取数据块，而是数据块被发送给用户。也负责加密的网络节点负责发送。因此，数据块中的现场设备数据安全地存储在网络节点中，并且由于使用也在请求中发送的用户公钥进行加密的缘故，用户仅能访问该现场设备数据而没有访问网络节点。因此，不需要访问管理，从而提高了安全性。 [0018] 在进行请求并发送其中包含的数字货币数据的情况下，一旦成功检查就自动签订合约。买方的名称(例如公司、机构或个人)不必为人所知。 [0020] 因此，网络节点被配置为现场设备数据的数据接收方以及数据源，并同时承担自动化管理任务。 [0021] 综上所述，这里强调的是，仅通过对网络节点的请求来签订合约(例如智慧合约或智能合约)，请求数据块，并将公钥发送到网络节点，以便在应答中发送使用公钥加密的数据。发送数据，而无需用户进一步采取任何动作。除了提供原始现场设备数据、用于通信的网络设备(例如用于数据转发的设备以及可能的区块链设备)之外，整个过程中不涉及其它设备。特别地，不涉及网络中的其它位点，并且也不涉及用于用户的其它端口或合约管理。 [0022] 根据一实施例，网络节点是区块链网络的网络节点，并以加密的形式将数据库存储在区块链中。 [0023] 区块链允许将现场设备数据以加密的方式去中心化地存储在数据块(例如列表)中。因此，网络节点代表了区块链网络中的任何网络节点。 [0024] 根据一实施例，网络节点被配置为接收用于识别块中存储的第一现场设备数据的第二现场设备数据，并且将其以非加密的形式与第一现场设备数据加密存储在一起，并且其中，第二现场设备数据是公开可见的以用于生成数据块请求。 [0025] 例如，用于识别块中存储的第一现场设备数据的第二现场设备数据可以是用于识别被现场设备发送到网络节点的测量、测量点和/或时间戳的数据。此外，该数据可以选择性地包含用于定义价格的额外数据。该信息允许用户选择期望的数据块并发送相应的资金额。该数据或已有的数据块既可以在发生请求之前查询并在请求中请求，也可以提前请求。在这种情况下，网络节点一旦从现场设备接收到相应的第一现场设备数据并将其保存在数据块中，就发送该数据。 [0026] 为了选择数据块，网络节点可以向它们提供ID，以便用户设备在请求中发送该ID。例如，ID还可以是来自第二现场设备数据的散列值。 [0027] 根据一实施例，数据块请求是包括资金额和公钥的区块链交易。 [0028] 因此，货币数据是区块链的交易数据。例如，交易可以是加密货币交易。因此，资金额可以完全匿名地被发送到网络节点。网络节点可以将货币数据作为区块链交易转发给接收者，例如现场设备的操作员。 [0029] 根据一实施例，网络节点还被配置为检查数字货币数据中包含的资金额，并且仅当资金额正确时才使用接收的公钥来加密和发送所请求的数据块，其中，在数据块以加密的形式存储在区块链中的情况下，网络节点被配置为首先解密所请求的数据块，并然后使用接收的公钥对解密的数据块进行加密并将其发送以应答数据块请求。 [0030] 将接收的货币数据中包含的资金额与要为网络节点中的数据块支付的资金额进行比较。仅当匹配时，才会释放数据块以进行解密并发送到用户设备。资金额也可以为零，使得数据可以免费获得，尽管可能会检查用户或用户设备的授权。无资金额的数据块也可以不加密地存储在区块链中。 [0031] 根据一实施例，网络节点还被配置为在接收数据块请求的同时接收并检查认证数据，并且仅当认证成功时才使用公钥来加密和发送数据块。 [0032] 为了检查授权，可以实施认证机制，在认证机制中，用户设备发送用于认证的数据。例如，可以使用公钥认证，使得公钥代表了认证数据并且不必生成和发送额外的认证数据。 [0033] 根据一实施例，网络节点还被配置为对区块链中的多个数据块进行加密以及不对区块链中的多个数据块进行加密，其中，仅针对区块链中加密的数据块检查资金额。 [0035] 根据一实施例，网络节点还被配置为接收来自一个用户的数据块请求或来自多个用户的对同一数据块的多个数据块请求。 [0036] 同一数据块可以由一个或多个用户请求并被发送给它们。因此，可以多次出售所提供的数据。 [0037] 根据一实施例，网络节点还具有计算单元，智能合约在计算单元上至少执行数据块的存储、资金额的认证、区块链中存储的数据块的解密以及所请求的数据块的加密。 [0038] 智能合约(在德语中也称为“intelligentem Vertag”)是在区块链(例如Ethereum)中运行的自主程序，其可以安全地执行定义的功能和工作流程。这种程序可用于接受每笔交易的数据或付款，并执行基于它们的功能(例如执行数据传输)。一旦“安装”智能合约，从此时起就完全自主运行。此外，智能合约不使用外部数据源，而仅基于自己的区块链内的信息，因此具有防篡改性。因此，网络节点代表了区块链网络中执行智能合约代码的任何网络节点。 [0039] 根据另一方面，提供了一种现场设备数据网络，其具有本文说明的网络节点、现场设备和用户设备，其中，现场设备被配置成将第一现场设备数据发送到网络节点。用户设备被配置为向网络节点发送数据块请求，并且在应答中接收使用用户设备的公钥加密的所请求的数据块，并使用用户设备的私钥解密所接收的数据块。 [0040] 现场设备还可以被配置为将已经说明的第二现场设备数据发送到网络节点。 [0041] 根据一实施例，用户装置还被配置为从网络节点查询第二现场装置数据并且基于所查询的第二现场装置数据生成数据块请求并将其发送到网络节点。 [0042] 根据一实施例，用户设备还被配置为接收所请求的数据块并使用私钥对其进行解密。 [0043] 根据另一方面，提供了一种用于本文说明的现场设备数据网络的用户设备。 [0044] 根据另一方面，提供了一种用于发送具有现场设备数据的数据块的方法，其在网络节点中包括以下步骤： [0045] 接收第一现场设备数据，将第一现场设备数据存储成数据块，接收包括公钥和数字货币数据的数据块请求，检查数字货币数据，并且在成功检查数字货币数据时使用公钥加密所请求的数据块，并发送使用公钥加密的数据块。 [0046] 根据另一方面，提供了本文说明的网络节点在本文说明的现场设备数据网络的使用。特别地，网络节点可以是区块链的执行智能合约的网络节点。 [0047] 所说明的发明能够例如经由区块链实现现场设备数据的双向匿名交易，现场设备数据例如是来自现场设备的测量值，例如物位、压力、温度、流量、质量流量或诊断数据，其中，现场设备的拥有者或操作员和数据的购买者可以保持匿名。现场设备数据可以出售给一个或多个用户。规则和合约条款可以被硬编码为程序代码，而无需访问可变的外部配置数据。一旦安装了这种智能合约，整个支付和数据传输过程就通过该智能合约自主且安全地进行。智能合约允许自主交易流程。还可以实施不同的使用模式，例如订阅、独家使用或多次销售。也可以匿名提供数据。因此，在网络中，现场设备的每个操作员可以提供现场设备数据(例如传感器数据)以供销售，而不仅仅是制造商。数据存储在分散的且防篡改的数据库中，例如区块链。 [0048] 由于加密的数据传输，到用户或用户设备的传输是安全的。各种许可模式都是可能的，例如所谓的“免费增值(freemium)”模式、订阅或独占使用。说明书在下面解释了各模式。例如，本发明可用于监测自然变量(例如水位、河流水位、冰川发育、温度、气压)或监测公共容器(例如融雪盐容器、移动厕所、水箱系统、垃圾容器、玻璃容器、旧衣服容器等中的填充物位)。然而，可能的应用不限于这些示例。本发明不仅涉及公共应用，而且可以用于任何现场设备应用。上述应用领域仅是示例。 [0049] 智能合约和其它功能可以作为计算机程序产品来实现。计算机程序产品可以是计算机程序的一部分，但它本身也可以是整个程序。例如，计算机程序产品可以用于更新现有的计算机程序以实现本发明。 附图说明[0051] 下面参考示意性附图更详细地解释本发明的实施例。 [0052] 图1示出了现场设备数据网络的框图。 [0053] 图2示出了用于解释数据块的存储的图。 [0054] 图3示出了用于解释数据块的检索的图。 [0055] 图4示出了用于发送具有现场设备数据的数据块的方法的流程图。 具体实施方式[0056] 在所有附图中，相应的部件具有相同的附图标记。 [0057] 图1示出了现场设备数据网络200的框图，现场设备数据网络200具有与现场设备102连接的网络节点100。现场设备不必直接连接到网络节点100，而是还可以经由其它网络元件连接到网络节点，其它网络元件例如是移动无线电系统、无线系统、有线数据通信系统等的路由器或通信设备。 [0058] 例如，现场设备向网络节点100发送第一现场设备数据151(例如测量值或设备状态)以及第二现场设备数据152(例如测量和测量点的ID、时间戳、测量场所、测量点名称以及可选的价格)。 [0059] 现场设备数据网络200还连接到用户设备104，类似于现场设备，用户设备104也可以经由中间站点连接到网络节点100。只有当用户设备104连接到网络节点100时，用户设备104才可能是现场设备数据网络200的一部分。例如，网络节点100可以是区块链网络的网络节点。其它用户设备104'可以连接到网络节点100。此外，该框图示出了另一网络节点161，网络节点100可以向该网络节点发送区块链交易。 [0060] 为说明各功能，在框图中作为网络节点100的智能合约110的各部分的不同功能单元112...115。例如，单元112表示接收单元和编码单元112，其接收被现场设备102发送到网络节点100的数据的至少一部分，对其编码，并将其作为区块链列表存储在存储器113或数据库113中。用户设备104可以查询数据库113中的区块链列表中的条目，并且查询诸如测量的ID、价格等非加密信息，从而可以通过适当的请求做出与一个或多个数据块相关的有针对性的购买。为此，用户设备104将货币数据以及例如数据块的ID、测量值等以区块链交易的形式发送到网络节点，该网络节点在功能单元114中对交易中显示的资金额、所请求的测量的存在、用户设备的真实性等进行检查，并且根据检查结果对数据块进行解码并将其发送到编码器115，编码器115使用用户设备104或用户的私钥来编码数据块并将其发送到用户设备104和/或其它用户设备104'。同时，网络节点100通过区块链交易160将资金额发送到例如另一区块链网络节点161或现场设备102的操作员，使得后者拥有该资金额。 [0061] 图2和图3更详细地说明了各个流程。 [0062] 图2示出了两个现场设备102、102'的情况下的框图，其中，第二现场设备102'经由路由器103连接到智能合约110。智能合约110将从现场设备102、102'接收的数据作为单独的块(B1至B8)存储在区块链的数据库113中，其中，数据的付费部分被加密。 [0063] 图3示出了用户300和用户设备104的情况下的框图。用户设备104针对数据块(B3)发送具有购买价格和其自己的公钥的数据块请求301。智能合约110从区块链302检索数据并批准购买价格。智能合约110使用用户102的公钥对数据块进行加密，并且进行加密数据块到用户设备104的发送303。用户设备104接收数据块B3并且可以使用其自己的私钥对其进行解密304，从而有权访问数据。 [0064] 图4示出了用于发送具有现场设备数据的数据块的方法400的流程图。 [0065] 在第一步骤402中，现场设备102提供第一现场设备数据和第二现场设备数据，并将它们发送到网络节点中的区块链。在第二步骤404中，网络节点接收第一和第二现场设备数据，并且在第三步骤406中，将它们作为列表存储在区块链中的数据库中。第一现场设备数据是付费数据，并被智能合约(即，在区块链上运行的程序)110加密。此外，可以为每个数据块存储期望价格。替代地，通常可以为智能合约中的所有数据块存储期望价格。为了购买数据块，感兴趣方通过区块链交易将存储在数据块或智能合约中的购买价格以及数据块或数据包的ID传输到智能合约。在步骤408中，通过网络节点100接收具有所提到的数据的该交易。在步骤410中，网络节点100或网络节点中的智能合约检查该资金额是否对应于购买价格，并且在必要时例如检查买方地址是否被授权进行购买。如果不满足其中一个要求，则在步骤411中拒绝交易。如果满足所有要求，则智能合约在步骤412中解密数据块，并在步骤414中使用买方公钥再次对其进行加密，以便在步骤416中将其发送到买方地址。然后，在步骤418中，也通过区块链交易将发送到智能合约的数据购买价格发送到数据提供者。此步骤也可以在其它地方完成。在成功交易之后，买方可以用自己的私钥解密在步骤420中接收的数据块并且可以访问其中包含的数据。步骤404至416在网络节点100中执行。 [0066] 下面说明了可以在智能合约中实现的不同模式。 [0067] 多重销售：由于只有购买者可以解密和查看从区块链收的数据，因此现有的数据包可以根据需要被多次出售给不同的用户。 [0068] “免费增值模式”：没有加密每个数据块，而是将其以一定的频率(例如每100个数据包)以非加密的方式存储在区块链中。这将使感兴趣的各方有机会查看所收集的一小部分数据，而无需付费。只有感兴趣的一方想要更高的质量/频率才能通过对剩余数据支付费用来实现。 [0069] “独家使用”：这里，数据块或数据包仅出售一次或限量出售。为此，例如，可以在智能合约中存储“独家购买价格”。一旦一个或最大数量的相关方支付了这笔费用，数据包就不能再传输给其它相关方。该包的所有进一步交易都将被拒绝。 [0070] “订阅模式”：例如，智能合约可以以支持同时支付和传输多个数据包的方式实现。所请求的数据包可以已经存在或者仅在将来生成。这意味着用户可以订阅一定时间段或一定数量和频率的数据包。例如，为此，必须提前支付购买价格x所需数据包的数量。通过指定频率(例如每第2个或第10个数据包或每小时或每天一个数据包)，智能合约可以自动传输所需的数据包，直到存入的信用用完。为了确保信用(例如，如果不再生成新数据)，可以实施取消选项或最长合约期限，从而将剩余的余额转移回订户。 [0071] 本领域技术人员在实施所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以理解和实施所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其它设备可以执行权利要求中记载的多个元件或步骤的功能。在相互引用的权利要求中记载某些措施这一事实并不意味着不能使用这些措施的组合来获得优势。计算机程序可以存储/分布在适当的介质上，例如与其它硬件一起提供或作为其它硬件的一部分提供的光存储介质或半导体介质，但也可以以其它形式分布，例如通过互联网或其它有线或无线电信系统。权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。 |
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