随着智能化生产时代的到来，工业制造领域对底层设备信息与控制网络信息的统一集成管理的需求愈发强烈。但是目前在实际制造工业现场中不同硬件、软件之间的信息互通存在着由于异构而导致的通信障碍。OPCUA（OPCUnifiedArchitecture，OPC统一架构）作为旨在解决工厂中异构网络信息无法互通问题的关键技术，在面市之初，即被认为是实现工业4.0的基础。然而，工厂中的底层设备网络的资源相对受限，OPCUA不宜直接部署于底层设备之上。CoAP（TheConstrainedApplicationProtocol，受限应用协议）是专门为底层设备设计的通信协议，其仅占用少量设备资源，并拥有功能多样的通信机制，同时CoAP协议基于与HTTP协议相似的REST架构，使底层设备与互联网直接通信成为可能。因此CoAP协议是底层设备网络通信的一个优良选择。基于此，本文考虑将CoAP协议与OPCUA协议相结合，使用CoAP协议作为数据载体去传递OPCUA全部或部分信息，以此实现底层设备网络的统一化通信以及底层设备与互联网之间的互联互通。本文主要工作与创新如下：
　　1．分析OPCUA协议的关键技术，探究CoAP协议在底层设备网络中通信的交互方法、请求/响应模型和跨协议映射机制。
　　2．针对底层设备网络的资源受限性，设计并实现了一种基于CoAP的OPCUA直接传输方法。在该方法的基础上，针对底层资源受限设备访问互联网接口的需求，设计了一种基于CoAP-to-HTTP代理服务器的传输方法。通过将CoAP协议与OPCUA协议相结合，使底层设备具有统一的通信架构的同时可以访问丰富的互联网接口，满足了底层设备与上层网络互联互通的需求。
　　3．针对底层设备网络对语义通信的需求，同时适当减少底层网络通信数据报文的大小。结合OPCUA信息模型设计并实现了一种基于CoAP的OPCUA信息模型传输方法。该传输方法一定程度上压缩了数据报文大小，并可以传输工业语义信息，提高设备与用户之间的互操作性，在一定程度上实现统一的通信。
　　4．采用C语言和相关的开源函数库，设计客户端/服务器程序以及代理服务器程序，并将程序经过交叉编译后运行于Linux平台和嵌入式Openwrt平台，对本文设计的三种传输方法进行了实现，并构建试验系统进行测试与验证。
　　测试结果表明，本文设计的基于CoAP的OPCUA直接传输方法实现了标准OPCUA核心的交互方法，满足实际应用需求；本文设计的基于CoAP-to-HTTP传输方法能将UA-CoAP数据报文映射为HTTP数据报文，使之与标准OPCUA客户端或者互联网接口进行通信；本文设计的基于CoAP的OPCUA信息模型传输方法能够有效地在底层资源受限网络中传递统一的信息模型，满足了实际应用需求。本文的研究工作，对于将OPCUA部署至底层设备网络，实现底层设备网络的统一化通信具有较高的参考价值。