一种工业物联网智能网关、联网系统及数据处理方法技术方案

本公开提出了一种工业物联网智能网关、联网系统及数据处理方法，采用边缘计算和云技术相结合，设置一种接口丰富、支持MQTT等工业控制协议、具有本地实时数据分析和基于规则的决策处理能力的工业物联网智能网关，实现边缘设备采集数据的本地智能处理与原始数据传输到云服务器相结合的解决方案，既能快速响应现场发生的事件，又能在云端宏观地获得和了解系统的运行情况。

An intelligent gateway, networking system and data processing method of industrial Internet of things

【技术实现步骤摘要】
一种工业物联网智能网关、联网系统及数据处理方法
本公开涉及物联网相关
，具体的说，是涉及一种工业物联网智能网关、联网系统及数据处理方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，并不必然构成在先技术。工业物联网(IIoT)是物联网(IoT)在工业领域的应用，随着工业4.0、两化融合战略和新旧动能转换的提出和实施，新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，越来越多的制造业工厂企业持续开发和部署IIoT应用。传统架构的设备层由于底层设备种类多、接口类型多、网络拓扑种类多等特点，以及原有设备的自动化、智能化程度及企业用户所掌握的技术手段等均限制了IIoT应用效能的发挥。网关及其性能是制约工业物联网(IIoT)在传统工业控制系统中应用的重要因素，随着工业企业部署和应用物联网、以及不同类型IoT节点的持续增加，IIoT网关数量和性能需求迅速增长。工业物联网研究与开发重点针对应用层，必须与具体的行业应用内容和应用需求紧密结合，目前市场上已有IIoT网关共同特点是将现场设备的数据先收集到网关节点，利用内嵌协议分析转换器，将处理完毕的数据通过MQTT(消息队列遥测传输)物联网协议传送到客户自定义的云平台或百度天工、阿里云等通用物联网平台，该类技术方案过度依赖遥远云端的分析和处理能力，对时间敏感的应用实时响应慢，缺乏本地的预处理和决策能力，另外系统内的网关数据关联度小，整合性弱、节点扩展增容困难，系统开放性不够，这些缺陷与不足导致无法完全发挥物联网应有的功效。基于以上原因，为确保IIoT应用简易、通用、易扩展，系统具有整合性好，灵活度高，开放度大，实时性强和稳定性好等特点，急需寻求能够综合提高工业物联网网关性能与效能的新方法和解决方案。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种工业物联网智能网关、联网系统及数据处理方法，采用边缘计算和云技术相结合，设置一种接口丰富、支持MQTT等工业控制协议、具有本地实时数据分析和基于规则的决策处理能力的工业物联网智能网关，实现边缘设备采集数据的本地智能处理与原始数据传输到云服务器相结合的解决方案，既能快速响应现场发生的事件，又能在云端宏观地获得和了解系统的运行情况。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一个或多个实施例提供了一种工业物联网智能网关，包括数据采集模块、解析模块、云端对接模块、基于边缘计算的本地智能模块；数据采集模块：用于采集边缘设备中的信息数据；解析模块：用于对采集的信息数据进行解析处理，获得解析后的信息数据；还用于对基于边缘计算的本地智能模块输出数据进行解析并传输；云端对接模块：用于实现网关与云平台之间的数据和控制策略的传输,包括接收对控制类数据进行处理的本地控制策略；基于边缘计算的本地智能模块包括信息分类模块和用户自定义API模块：信息分类模块：用于对解析后的数据进行分类，至少分为本地处理数据和上传参数数据；所述本地处理数据包括控制类数据、报警类数据；用户自定义API模块：用于根据接收的本地控制策略和本地处理数据中的控制类数据生成控制指令信息，并将控制指令信息传输至协议解析与转换模块。一种物联网联网系统，包括上述的一种工业物联网智能网关、云平台及至少一个边缘设备，所述边缘设备、智能网关和云平台依次连接，所述智能网关采集边缘设备的信息数据和接收云平台的控制策略，将采集的信息数据进行分类获得本地处理数据和上传参数数据，根据云平台的控制策略对本地处理数据进行本地处理，上传参数数据上传至云平台。基于上述述的一种物联网联网系统的数据处理方法，智能网关对数据的处理，包括如下步骤：采集边缘设备中的信息数据；对采集的信息数据进行解析处理，获得解析后的信息数据；对解析后的数据进行分类，分为本地处理数据和上传参数数据；接收对本地处理数据中的控制类数据进行处理的本地控制策略；根据接收的本地控制策略和本地处理数据中的控制类数据生成控制指令信息；将控制指令信息解析并传输至边缘设备。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开的物联网智能网关与直接从边缘设备采集数据并将原始数据传输到云服务器的网关不同，本地智能在初始数据处理阶段，能更快地响应远距离现场发生的事件并实现快速决策，通过对从边缘设备中采集的原始数据进行筛选、判断、计算和优化，缩短传输时间，便于更准确地进行数据分析，进而优化现场运营，提升IIoT应用功效，适用于各类工业自动化领域的IIoT应用与部署，该网关即可应用于自动化传统架构升级为物联网架构，同时也适合企业全新的工业物联网布局与应用，产业化前景广阔。(2)本公开大大减少了传输的数据还能最大程度地缩短边缘设备与云服务器之间的延迟完成数据信息准确、及时、安全地上行下达。只将本地智能与边缘计算的结果、状态和日志传送到云端，这样既能快速响应现场发生的事件，又能在云端宏观地获得和了解系统的运行情况，最大限度发挥物联网应有的功效。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。图1是本公开实施例1的物联网联网系统的总体框图；图2是本公开实施例1的基于边缘计算的本地智能模块112的结构框图；图3是本公开实施例1的智能网关本地处理的流程示意图；图4是现有供水系统物联网系统部署实例；图5是基于本公开实施例1对现有有供水系统物联网系统部署改进实例；其中：100、边缘设备、102、PLC，104、RTU，106、第三方网关，110、智能网关，118、数据采集模块，116、解析模块，114、云端对接模块，112、基于边缘计算的本地智能模块，120、云平台，122、百度云，124、阿里云，126、自建云平台，130、移动终端，132、PC机客户端、134、手机；202、用户自定义API模块，204、上传/本地存储处理模块，206、信息分类模块；212、MQTT服务器，214、MQTT发布模块，216、MQTT订阅模块；402、普通物联网网关，404、供水系统PLC，406、水泵，408、水塔。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业物联网智能网关，其特征是：包括数据采集模块、解析模块、云端对接模块、基于边缘计算的本地智能模块；/n数据采集模块：用于采集边缘设备中的信息数据；/n解析模块：用于对采集的信息数据进行解析处理，获得解析后的信息数据；还用于对基于边缘计算的本地智能模块输出数据进行解析并传输；/n云端对接模块：用于实现网关与云平台之间的数据和控制策略的传输,包括接收对控制类数据进行处理的本地控制策略；/n基于边缘计算的本地智能模块包括信息分类模块和用户自定义API模块：/n信息分类模块：用于对解析后的数据进行分类，至少分为本地处理数据和上传参数数据；所述本地处理数据包括控制类数据、报警类数据；/n用户自定义API模块：用于根据接收的本地控制策略和本地处理数据中的控制类数据生成控制指令信息，并将控制指令信息传输至协议解析与转换模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业物联网智能网关，其特征是：包括数据采集模块、解析模块、云端对接模块、基于边缘计算的本地智能模块；
数据采集模块：用于采集边缘设备中的信息数据；
解析模块：用于对采集的信息数据进行解析处理，获得解析后的信息数据；还用于对基于边缘计算的本地智能模块输出数据进行解析并传输；
云端对接模块：用于实现网关与云平台之间的数据和控制策略的传输,包括接收对控制类数据进行处理的本地控制策略；
基于边缘计算的本地智能模块包括信息分类模块和用户自定义API模块：
信息分类模块：用于对解析后的数据进行分类，至少分为本地处理数据和上传参数数据；所述本地处理数据包括控制类数据、报警类数据；
用户自定义API模块：用于根据接收的本地控制策略和本地处理数据中的控制类数据生成控制指令信息，并将控制指令信息传输至协议解析与转换模块。


2.如权利要求1所述的一种工业物联网智能网关，其特征是：所述用户自定义API模块将接收的本地控制策略和控制类数据生成控制指令信息，具体的用户自定义API模块将本地控制策略生成相应的应用程序，执行应用程序根据网关内部的时钟或/和控制类信息生成相应的控制指令信息。


3.如权利要求1所述的一种工业物联网智能网关，其特征是：
所述云端对接模块，还用于接收上传/本地存储处理策略；
基于边缘计算的本地智能模块还包括上传/本地存储处理模块，所述上传/本地存储处理模块用于根据上传/本地存储处理策略将本地处理数据中的报警类数据进行处理，并生成报警信息；
或/和
所述上传/本地存储处理模块还用于控制上传数据进行上传，所述上传类数据包括上传参数数据与基于边缘计算的本地智能模块的处理结果、状态和日志。


4.如权利要求1所述的一种工业物联网智能网关，其特征是：所述云端对接模块，还用于接收信息分类策略；所述信息分类策略包括按控制类别、参数重要等级以及实时性要求进行分类；
所述信息分类模块，根据接收的信息分类策略对解析后的数据进行分类。


5.一种物联网...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙常青，郭坤，许兆霞，周广旭，马建辉，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37