一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机技术方案

本发明专利技术涉及数据处理，具体涉及一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机，包括控制器，控制器与用于创建控制器与工业设备之间连接传输协议的数据传输模块相连，数据传输模块通过实时总线模组与工业设备建立连接，控制器与用于根据连接传输协议相关内容将数据传输模块转换的数据驱动导入控制器的数据驱动模块相连，控制器与用于调用预先定义的边缘分析算法对数据传输模块转换的数据进行边缘计算的边缘分析模块相连，控制器与用于根据数据传输模块转换的数据对工业设备的状态进行感知的状态感知模块相连连；本发明专利技术提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的不能根据设备运行状态预测故障模型、无法对设备原始运行数据进行存储和查询的缺陷。

An embedded industrial computer based on edge computing system

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机
本专利技术涉及数据处理，具体涉及一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机。
技术介绍
信息计算刚出现时的形态就是一种边缘计算——各个分散的节点负责软硬件的维护，以及数据的存储和计算。然而，因为成本、弹性和扩展性等问题，最终信息计算逐步发展为集中的云计算中心负责，即让集中的云计算中心来负责所有数据的存储和计算，而终端只负责数据采集、输出和交互。然而没有什么技术架构是完美无缺的，云计算发展到今天也面临不少瓶颈，需要新技术来突破。第一，云计算无法满足爆发式海量数据的计算需求。随着互联网与各个行业的融合，特别是在物联网技术普及后，计算需求出现爆发式增长，预计到2020年，将有500亿个设备连接到网络，传统云计算架构不能满足如此庞大的计算需求，短时间内扩容并不现实。第二，云计算不能满足一些新兴的计算场景，特别是物联网。云计算的做法是，数据被终端采集后传输汇集到云计算中心，通过集群计算后再返回结果，因为有网络延迟，这需要一定的时间，特别是在基于4G网络的移动互联网中。比如实时语音翻译，再比如无人车，对响应时间都有极高要求，依赖云计算并不现实。第三，物联网产生大量的“小数据”需要实时处理，这并不适合云计算。互联网时代，云计算与大数据、人工智能是三位一体的，以至于有人曾预测未来各行各业其实就是在云端用人工智能处理大数据。然而互联网和移动互联网都是用户产生的数据，而物联网时代则由机器产生大量数据，比如电表数据、环境监测数据，有许多已经不需要上传到云端进行处理，在终端或者网络边缘侧简单处理响应即可，或者说，不需要将原始数据上传到云端处理，从而能避免带宽和存储量的浪费。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机，能够有效克服现有技术所存在的不能根据设备运行状态预测故障模型、无法对设备原始运行数据进行存储和查询的缺陷。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机，包括控制器，所述控制器与用于创建所述控制器与工业设备之间连接传输协议的数据传输模块相连，所述数据传输模块通过实时总线模组与工业设备建立连接，所述控制器与用于根据连接传输协议相关内容将所述数据传输模块转换的数据驱动导入所述控制器的数据驱动模块相连；所述控制器与用于调用预先定义的边缘分析算法对所述数据传输模块转换的数据进行边缘计算的边缘分析模块相连，所述控制器与用于根据所述数据传输模块转换的数据对工业设备的状态进行感知的状态感知模块相连，所述控制器与用于根据所述数据传输模块转换的数据对工业设备的故障模型进行预测的状态预测模块相连；所述实时总线模组与用于收集所述实时总线模组上传输的工业设备原始运行数据的数据集中模块相连，所述数据集中模块与用于传输工业设备原始运行数据的传输网关模块相连，所述传输网关模块与用于对工业设备原始运行数据进行分类的数据链路模块相连，所述数据链路模块与用于存储分类后的工业设备原始运行数据的数据存储模块相连，所述控制器与用于查询所述数据存储模块中存储的工业设备原始运行数据的数据查询接口相连，所述控制器与用于根据所述数据查询接口的查询需求从所述数据存储模块中调取对应工业设备原始运行数据的数据调取模块相连。优选地，所述数据传输模块将处于不同连接传输协议下工业设备原始运行数据转换为统一数据报文。优选地，所述连接传输协议包括ModbusTCP、OPCUA、MQTT、DDS。优选地，所述实时总线模组包括CANBUS、PorfiBus、ProfiNet、EtherCAT。优选地，所述连接传输协议相关内容包括连接传输协议的适配参数、连接传输协议的数据转换规则。优选地，所述状态感知模块用于定义工业传感器、挂接在所述实时总线模组上工业设备的感知条件，并构建触发动作响应事件；所述感知条件包括工业传感器、挂接在所述实时总线模组上工业设备的门限条件和逻辑运算条件；所述动作响应事件包括正常动作响应事件、异常动作响应事件、告警事件。优选地，所述状态预测模块用于获取所述数据传输模块转换的统一数据报文，通过深度卷积神经算法建立设备故障预测模型，并输出工业设备控制建议。优选地，所述数据存储模块包括Mysql、Redis和Hbase。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术所提供的一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机具有以下有益效果：(1)、数据传输模块创建控制器与工业设备之间连接传输协议，数据传输模块通过实时总线模组与工业设备建立连接，数据驱动模块根据连接传输协议相关内容将数据传输模块转换的数据驱动导入控制器，边缘分析模块调用预先定义的边缘分析算法对数据传输模块转换的数据进行边缘计算，状态感知模块根据数据传输模块转换的数据对工业设备的状态进行感知，状态预测模块根据数据传输模块转换的数据对工业设备的故障模型进行预测，从而能够根据设备的运行状态预测故障模型，并给出控制建议；(2)、数据集中模块收集实时总线模组上传输的工业设备原始运行数据，传输网关模块传输工业设备原始运行数据，数据链路模块对工业设备原始运行数据进行分类，数据存储模块存储分类后的工业设备原始运行数据，数据调取模块根据数据查询接口的查询需求从数据存储模块中调取对应工业设备原始运行数据，不仅能够分类存储设备原始运行数据，同时还能够根据查询需求调取对应原始运行数据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术系统示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机，如图1所示，包括控制器，控制器与用于创建控制器与工业设备之间连接传输协议的数据传输模块相连，数据传输模块通过实时总线模组与工业设备建立连接，控制器与用于根据连接传输协议相关内容将数据传输模块转换的数据驱动导入控制器的数据驱动模块相连；控制器与用于调用预先定义的边缘分析算法对数据传输模块转换的数据进行边缘计算的边缘分析模块相连，控制器与用于根据数据传输模块转换的数据对工业设备的状态进行感知的状态感知模块相连，控制器与用于根据数据传输模块转换的数据对工业设备的故障模型进行预测的状态预测模块相连；实时总线模组与用于收集实时总线模组上传输的工业设备原始运行数据的数据集中模块相连，数据集中模块与用于传输工业设备原始运行数据的传输网关模块相连，传输网关模块与用于对工业设备原始运行数据进行分类的数据链路模块相连，数据链路模块与用于存储分类后的工业设备原始运行数据的数据存储模块相连，控制器与用于查询数据存储模块中存储的工业设备原始运行数据的数据查询接口相连，控制器与用于根据数据查询接口的查询需求从数据存储模块中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机，包括控制器，其特征在于：所述控制器与用于创建所述控制器与工业设备之间连接传输协议的数据传输模块相连，所述数据传输模块通过实时总线模组与工业设备建立连接，所述控制器与用于根据连接传输协议相关内容将所述数据传输模块转换的数据驱动导入所述控制器的数据驱动模块相连；所述控制器与用于调用预先定义的边缘分析算法对所述数据传输模块转换的数据进行边缘计算的边缘分析模块相连，所述控制器与用于根据所述数据传输模块转换的数据对工业设备的状态进行感知的状态感知模块相连，所述控制器与用于根据所述数据传输模块转换的数据对工业设备的故障模型进行预测的状态预测模块相连；所述实时总线模组与用于收集所述实时总线模组上传输的工业设备原始运行数据的数据集中模块相连，所述数据集中模块与用于传输工业设备原始运行数据的传输网关模块相连，所述传输网关模块与用于对工业设备原始运行数据进行分类的数据链路模块相连，所述数据链路模块与用于存储分类后的工业设备原始运行数据的数据存储模块相连，所述控制器与用于查询所述数据存储模块中存储的工业设备原始运行数据的数据查询接口相连，所述控制器与用于根据所述数据查询接口的查询需求从所述数据存储模块中调取对应工业设备原始运行数据的数据调取模块相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算系统的嵌入式工控机，包括控制器，其特征在于：所述控制器与用于创建所述控制器与工业设备之间连接传输协议的数据传输模块相连，所述数据传输模块通过实时总线模组与工业设备建立连接，所述控制器与用于根据连接传输协议相关内容将所述数据传输模块转换的数据驱动导入所述控制器的数据驱动模块相连；所述控制器与用于调用预先定义的边缘分析算法对所述数据传输模块转换的数据进行边缘计算的边缘分析模块相连，所述控制器与用于根据所述数据传输模块转换的数据对工业设备的状态进行感知的状态感知模块相连，所述控制器与用于根据所述数据传输模块转换的数据对工业设备的故障模型进行预测的状态预测模块相连；所述实时总线模组与用于收集所述实时总线模组上传输的工业设备原始运行数据的数据集中模块相连，所述数据集中模块与用于传输工业设备原始运行数据的传输网关模块相连，所述传输网关模块与用于对工业设备原始运行数据进行分类的数据链路模块相连，所述数据链路模块与用于存储分类后的工业设备原始运行数据的数据存储模块相连，所述控制器与用于查询所述数据存储模块中存储的工业设备原始运行数据的数据查询接口相连，所述控制器与用于根据所述数据查询接口的查询需求从所述数据存储模块中调取对应工业设备原始运行数据的数据调取模块相连。2.根据权利要求1所述的基于边缘计算系统的嵌入式工控机，其特征在于：所述数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾中全，杜立村，
申请(专利权)人：合肥金新允电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34