一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架及其工作方法技术

本公开提供了一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架及其工作方法，所述边缘计算框架定位于统一实现各专业应用远程安装、配置、升级、监控，统一对操作系统进行状态监视、在线升级，以及远程对硬件各功能模块的工况监测、配置管理等功能；所述边缘计算框架包含设备接入层、基础服务层、支持服务层、边缘应用层、对外交互层、系统管理和安全服务；同时，所述方案实现其软件功能在不同硬件平台上动态迁移及可靠运行，兼容多种编程语言、用于多类型设备接入与消息转发，提供常用的工业现场总线协议与标准兼容、实现互联互通互操作，同时，采用面向服务的微服务架构，便于边缘应用功能的即时变更与随需迭代。变更与随需迭代。变更与随需迭代。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架及其工作方法


[0001]本公开属于智慧物联
，尤其涉及一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架及其工作方法。

技术介绍

[0002]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，不必然构成在先技术。
[0003]目前，电力行业智慧物联体系建设取得了一定的成果，通过智慧物联体系相关平台软件以及系统的研发部署、关键技术应用以及体系研究，全面推进电力行业的智慧物联体系建设工作。推进源网荷储协同服务和电工装备智慧物联建设，加快实现电网感知测控边界向客户侧、电源侧和供应链的延伸。完成电力行业智慧物联运营体系构建，应用物联模型，最终推动形成整个电力行业、内外部共建共享、能源开放、互利共赢的智慧物联生态。
[0004]随着智慧物联体系建设工作的逐步推进，APP容器化、多站融合、AI协同、边缘自治等需求极为迫切，边缘计算框架逐渐成为其中的关键技术。边缘计算框架立足于泛在电力物联网边缘计算的功能需求，在边缘侧实现电力行业统一智慧物联体系“多元感知，多态接入，统一模型，统一物联”的设计目标。未来，将在配电站房、台区管理、综合能源服务等场景中逐步深化应用。
[0005]专利技术人发现，现有的智慧物联体系中存在以下几个方面的问题：
[0006](1)当前，在电力行业推进智慧物联体系建设的过程中，边缘物联代理等边缘设备的数量级别是百万级规模，因此原始现场巡检每台的巡检方式存在巡检难度大、巡检成本高的问题。
[0007](2)电力行业的智慧物联体系中，边缘物联代理等边缘设备是智能设备，具备操作系统等，面临设备的调试、升级等操作，但是边缘物联代理等边缘设备是部署在现场的硬件设备，因此具有标准化远程维护的迫切需求，涵盖操作系统、应用的远程维护。

技术实现思路

[0008]本公开为了解决上述问题，提供了一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架及其工作方法，所述方案通过对边缘计算框架的设备接入层、支持服务层以及边缘应用层进行优化设计，统一实现了不同专业应用的远程安装、配置、升级及监控，并统一对边缘设备操作系统进行状态监视、在线升级，以及远程对硬件各功能模块的工况监测、配置管理等功能。
[0009]根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架，包括设备接入层、基础服务层、支持服务层、边缘应用层、对外交互层、系统管理层及安全服务层，其中：
[0010]设备接入层，运行有实现特定业务接入协议与设备交互的采集APP，所述采集APP基于边缘计算框架中集成的开发工具包进行创建；
[0011]基础服务层，其用于为所述边缘计算框架提供数据缓存、设备控制、模型管理、服务总线及消息总线的基础微服务；
[0012]支持服务层，其用于为所述边缘计算框架提供消息路由、函数计算、流计算以及AI服务的高级微服务；
[0013]边缘应用层，其用于实现数据采集与业务应用的完全解耦；
[0014]对外交互层，其用于实现物联管理平台与边缘物联代理之间的数据交互。
[0015]进一步的，所述采集APP基于边缘计算框架中集成的开发工具包进行创建，具体为：预先构建设备接入层微服务开发工具包，基于该工具包对采集APP中与边缘计算框架其他组件间的交互过程以及微服务接口进行创建。
[0016]进一步的，所述开发工具包中包括框架支撑组件的通信、数据交互以及接口封装实现的库文件。
[0017]进一步的，所述边缘应用层集成有若干边缘计算应用，实现边缘计算框架的边缘计算功能，并基于规则引擎实现不同边缘计算应用间数据共享。
[0018]进一步的，所述消息路由用于采集APP的业务数据进入数据缓存后，通过消息路由组件将数据转发到函数计算模块，基于预先制定的处理函数进行轻量化数据处理；
[0019]或，将数据转发到流计算模块，通过数据流形式对数据进行处理；
[0020]或，将数据通过对外交互层转发到物联管理平台进行处理。
[0021]根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架的工作方法，包括：
[0022]边缘设备通过所述边缘计算框架接入物联管理平台；
[0023]物联管理平台通过远程调用的方式向边缘计算框架进行应用下发、应用控制、更新规则引擎操作；
[0024]通过边缘计算框架的设备接入层进行边缘设备的接入认证操作；
[0025]通过边缘计算框架的基础服务层，边缘设备采集的设备信息，经过处理后发送给边缘计算框架，边缘计算框架处理后通过消息总线上送至物联管理平台，物联管理平台接收后进行数据解析，反馈结果信息至边缘设备。
[0026]与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0027](1)本公开提供了一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架及其工作方法，所述方案通过对边缘计算框架的设备接入层、支持服务层以及边缘应用层进行优化设计，统一实现了各专业应用的远程安装、配置、升级、监控，并统一对边缘设备操作系统进行状态监视、在线升级，以及远程对硬件各功能模块的工况监测、配置管理等功能。
[0028](2)本公开通过对设备接入层的优化设计，为采集app的开发降低了开发难度，提高了代码复用率，提供了针对104、698、Modbus等专用通信协议，MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)等智能协议的开发模板供开发人员复用和参考；同时，基于模板化SDK(Software Development Kit)，仅需要对模型文件进行配置，对代码做有限度修改，即可完成业务应用的开发。
[0029](3)本公开对支持服务层的优化设计实现包含了一组高级微服务，为边缘计算框架提供灵活强大的边缘分析能力和智能分析能力。
[0030](4)本公开通过对边缘应用层的优化设计，为边缘计算框架提供了边缘计算能力，
设备类采集的数据可以在边缘应用层基于规则引擎等在不同边缘计算应用中共享，从而实现数据采集与业务应用完全解耦，方便边缘计算应用在不影响设备采集控制的情况下进行更新操作。
[0031](5)本公开所述边缘计算框架可在不同硬件平台上动态迁移及可靠运行，兼容多种编程语言、用于多类型设备接入与消息转发，提供常用的工业现场总线协议与标准兼容、实现互联互通互操作，同时，采用面向服务的微服务架构，便于边缘应用功能的即时变更与随需迭代。
[0032]本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
[0033]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不当限定。
[0034]图1为本公开实施例一中所述的边缘计算框架的应用场景示意图；
[0035]图2为本公开实施例一中所述的边缘计算框架的系统结构图。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架，其特征在于，包括设备接入层、基础服务层、支持服务层、边缘应用层、对外交互层、系统管理层及安全服务层，其中：设备接入层，运行有实现特定业务接入协议与设备交互的采集APP，所述采集APP基于边缘计算框架中集成的开发工具包进行创建；基础服务层，其用于为所述边缘计算框架提供数据缓存、设备控制、模型管理、服务总线及消息总线的基础微服务；支持服务层，其用于为所述边缘计算框架提供消息路由、函数计算、流计算以及AI服务的高级微服务；边缘应用层，其用于实现数据采集与业务应用的完全解耦；对外交互层，其用于实现物联管理平台与边缘物联代理之间的数据交互。2.如权利要求1所述的一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架，其特征在于，所述采集APP基于边缘计算框架中集成的开发工具包进行创建，具体为：预先构建设备接入层微服务开发工具包，基于该工具包对采集APP中与边缘计算框架其他组件间的交互过程以及微服务接口进行创建。3.如权利要求1所述的一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架，其特征在于，所述开发工具包中包括框架支撑组件的通信、数据交互以及接口封装实现的库文件。4.如权利要求1所述的一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架，其特征在于，所述边缘应用层集成有若干边缘计算应用，实现边缘计算框架的边缘计算功能，并基于规则引擎实现不同边缘计算应用间数据共享。5.如权利要求1所述的一种用于电网物联管理平台的边缘计算框架，其特征在于，所述消息路由用于采集APP的业务数据进入数据缓存后，通过消息路由组件将数据转发到函数计算模块，基于预先制定的处理函数进行轻量化数据处理；或，将数据转发到流计算模块，通过数据流形式对数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，刘新，刘冬兰，马雷，张昊，张方哲，于灏，苏冰，姚洪磊，孙莉莉，赵勇，赵洋，吕国栋，井俊双，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：