一种面向物联网的工业控制系统及方法技术方案

技术编号:17778877 阅读:21 留言:0更新日期:2018-04-22 06:58
本发明专利技术提供一种面向物联网的工业控制系统及方法,系统包括本地采集设备、中央控制器、本地计算节点和边缘计算服务器节点;本地采集设备,用于采集本地生产设备生产的产品的数据信息和本地计算节点的性能信息;中央控制器,用于根据产品的数据信息、本地计算节点的性能信息和边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为本地计算节点和/或边缘计算服务器节点;本地计算节点和边缘计算服务器节点,均用于根据中央控制器的指令和产品的数据信息,执行任务。本发明专利技术提供的系统及方法,通过中央控制器判决任务的执行节点,能够有效的减轻网络数据流负载,提高信息处理效率和算法速度,减少由于计算所带来的时延。

【技术实现步骤摘要】
一种面向物联网的工业控制系统及方法
本专利技术涉及物联网
,更具体地,涉及一种面向物联网的工业控制系统及方法。
技术介绍
随着智能制造和工业设备的改造升级,需要对现场采集到的数据信息进行各种分析处理,从而辅助一些决策。例如在工厂的生产线上。对产品是否合格作出检验,就需要采集该产品的数据信息,例如形貌特征和抗压性能等,并对这些数据信息进行分析处理,进而判断该产品是否合格。但是,每个产品是否合格与众多因素有关,这就需要对每个产品的进行多种数据信息的采集,并且,生产线每天生产的产品成千上万,这就需要我们对众多产品进行数据信息的采集。但是,传统生产设备对产品数据信息的分析处理能力有限,不能及时地对产品数据信息进行分析处理以得到结果。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服现有技术中传统生产设备对产品数据信息的分析处理能力有限,不能及时地对产品数据信息进行分析处理以得到结果问题的面向物联网的工业控制系统及方法。根据本专利技术的一个方面,提供一种面向物联网的工业控制系统,所述系统包括本地采集设备、中央控制器、本地计算节点和边缘计算服务器节点;所述本地采集设备,用于采集本地生产设备生产的产品的数据信息和所述本地计算节点的性能信息;所述中央控制器,用于根据所述产品的数据信息、所述本地计算节点的性能信息和所述边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为所述本地计算节点和/或所述边缘计算服务器节点;所述本地计算节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务;所述边缘计算服务器节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务。优选地,所述约束条件为以下条件中的任意一种:执行所述任务的耗时最短;执行所述任务的能耗最小;执行所述任务的耗时和能耗达到最佳平衡点。优选地,所述中央控制器将决策结果定时发送至所述本地计算节点和所述边缘计算服务器节点。优选地,所述本地采集设备还用于获取所述本地生产设备的参数信息;所述系统还包括设备控制器,所述设备控制器,用于接收所述任务的执行结果,并根据所述执行结果和所述本地生产设备的参数信息,控制所述本地生产设备的运行状态。根据本专利技术的另一个方面,提供一种面向物联网的工业控制方法,所述方法包括:S1,获取本地生产设备生产的产品的数据信息、本地计算节点的性能信息和边缘计算服务器节点的性能信息;S2,根据所述产品的数据信息、所述本地计算节点的性能信息和所述边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为所述本地计算节点和/或所述边缘计算服务器节点。优选地,所述方法还包括:S3,接收所述任务的执行结果,并根据所述执行结果和所述本地生产设备的参数信息,控制所述本地生产设备的运行状态。优选地,步骤S2具体包括:若所述约束条件为执行所述任务的耗时最短,则将所述本地计算节点执行所述任务的总耗时量,与所述边缘计算服务器节点执行所述任务的总耗时量进行比对,将执行所述任务的总耗时量较短的节点,作为所述执行节点;若所述约束条件为执行所述任务的能耗最小,则将所述本地计算节点执行所述任务的能耗量,与所述边缘计算服务器节点执行所述任务的能耗量进行比对,将执行所述任务的能耗量较小的节点,作为所述执行节点;若所述约束条件为执行所述任务的耗时和能耗达到最佳平衡点,则根据所述本地计算节点执行所述任务的总耗时量及其权重、所述边缘计算服务器节点执行所述任务的总耗时量及其权重、所述本地计算节点执行所述任务的能耗量及其权重和所述边缘计算服务器节点执行所述任务的能耗量及其权重,确定所述执行节点。优选地,所述边缘计算服务器节点执行所述任务的总耗时量,通过以下参数获取:所述产品的数据信息传输至所述边缘计算服务器节点的耗时量TTransData,所述任务在所述边缘计算服务器节点中的排队时延量DQueue,所述边缘计算服务器节点执行所述任务的耗时量DRemote和所述边缘计算服务器节点将所述执行结果发送给设备控制器的回传时延量DResult。优选地,所述本地计算节点执行所述任务的能耗量WLocal为,其中,k=10-26,fil代表所述本地计算节点中的计算机对于第i个任务所能够分配到的CPU计算频率,Fil表示计算机能够达到的最大的CPU频率,Ci表示完成第i个任务需要的计算机CPU周期数,Ti表示第i个任务允许的最大响应时延,i为正整数;所述边缘计算服务器节点执行所述任务的能耗量WRemote为,其中,Ptr为发送和接收所述产品的数据信息的功率,Di代表第i个任务的数据量,VLocal表示本地所述数据信息发送端口的端口速率,i为正整数。优选地,所述权重的取值范围为0~1。本专利技术提供的一种面向物联网的工业控制系统及方法,通过中央控制器判决任务的执行节点,能够有效的减轻网络数据流负载,提高信息处理效率和算法速度,减少由于计算所带来的时延。附图说明图1为根据本专利技术实施例提供的一种面向物联网的工业控制系统的结构示意图;图2为根据本专利技术实施例提供的一种面向物联网的工业控制系统的任务执行节点决策过程时序图;图3为根据本专利技术实施例提供的一种在执行节点为边缘计算服务器节点的情况下工业控制过程的时序图;图4为根据本专利技术实施例提供的一种在执行节点为本地计算节点的情况下的工业控制过程的时序图;图5为根据本专利技术实施例提供的一种在执行节点为本地计算节点和边缘计算服务器节点的情况下的工业控制过程的时序图;图6为根据本专利技术实施例提供的一种面向物联网的工业控制方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。为了减轻网络数据流负载,提高信息处理效率和算法速度,减少由于计算所带来的时延,本专利技术提供了一种面向物联网的工业控制系统及方法。本专利技术实施例将该系统应用于工厂的生产线中,主要利用该系统来对生产线上的产品进行质量检测。图1为根据本专利技术实施例提供的一种面向物联网的工业控制系统的结构示意图,如图1所示,所述系统包括本地采集设备、中央控制器、本地计算节点和边缘计算服务器节点;所述本地采集设备,用于采集本地生产设备生产的产品的数据信息和所述本地计算节点的性能信息;所述中央控制器,用于根据所述产品的数据信息、所述本地计算节点的性能信息和所述边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为所述本地计算节点和/或所述边缘计算服务器节点;所述本地计算节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务;所述边缘计算服务器节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务。具体地,本地采集设备用于获取本地生产设备生产的产品的数据信息和本地计算节点的性能信息。其中,本地生产设备是指:如冲压机和焊接机等用于生产产品的机械设备。产品的数据信息是指:如产品的形貌特性和抗压性能等反应产品是否合格的一系列指标。本地计算节点和边缘计算服务器节点的性能信息均指:如CPU计算频率、计算机内存、计算机显存和硬盘读取速率等一系列硬件设备性能指标。本地采集设备通常是指传感器,传感器的种类多种多样,可以对生产线上的同一产品进行多种数据信息的采集,数据信息的类型根据工厂的生产需要进行选取,常用的传感器包括但本文档来自技高网...
一种面向物联网的工业控制系统及方法

【技术保护点】
一种面向物联网的工业控制系统,其特征在于,包括本地采集设备、中央控制器、本地计算节点和边缘计算服务器节点;所述本地采集设备,用于采集本地生产设备生产的产品的数据信息和所述本地计算节点的性能信息;所述中央控制器,用于根据所述产品的数据信息、所述本地计算节点的性能信息和所述边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为所述本地计算节点和/或所述边缘计算服务器节点;所述本地计算节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务;所述边缘计算服务器节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务。

【技术特征摘要】
1.一种面向物联网的工业控制系统,其特征在于,包括本地采集设备、中央控制器、本地计算节点和边缘计算服务器节点;所述本地采集设备,用于采集本地生产设备生产的产品的数据信息和所述本地计算节点的性能信息;所述中央控制器,用于根据所述产品的数据信息、所述本地计算节点的性能信息和所述边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为所述本地计算节点和/或所述边缘计算服务器节点;所述本地计算节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务;所述边缘计算服务器节点,用于根据所述中央控制器的指令和所述产品的数据信息,执行所述任务。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述约束条件为以下条件中的任意一种:执行所述任务的耗时最短;执行所述任务的能耗最小;执行所述任务的耗时和能耗达到最佳平衡点。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述中央控制器将决策结果定时发送至所述本地计算节点和所述边缘计算服务器节点。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述本地采集设备还用于获取所述本地生产设备的参数信息;所述系统还包括设备控制器,所述设备控制器,用于接收所述任务的执行结果,并根据所述执行结果和所述本地生产设备的参数信息,控制所述本地生产设备的运行状态。5.一种面向物联网的工业控制方法,其特征在于,包括:S1,获取本地生产设备生产的产品的数据信息、本地计算节点的性能信息和边缘计算服务器节点的性能信息;S2,根据所述产品的数据信息、所述本地计算节点的性能信息和所述边缘计算服务器节点的性能信息,并结合约束条件,决策任务的执行节点为所述本地计算节点和/或所述边缘计算服务器节点。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,还包括:S3,接收所述任务的执行结果,并根据所述执行结果和所述本地生产设备的参数信息,控制所述本地生产设备的运行状态。7.根据权利要求6所述方法,其特征在于,步骤S2具体包括:若所述约束条件为执行所述任务的耗时最短,则将所述本地计算节点...

【专利技术属性】
技术研发人员:许方敏叶桓宇赵成林李斌
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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