【技术实现步骤摘要】
一种端边协同的工业网络控制架构及资源联合分配方法
[0001]本专利技术属于网络资源调度
，涉及一种端边协同的工业网络控制系统架构以及基于任务时效性的感知
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传输
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计算资源联合分配方法。
技术介绍
[0002]工业物联网作为信息通信技术的新范式，在自动驾驶、智能电网、工业生产到农业、医疗保健、智能家居等场景都有着广泛应用。在工业自动化应用领域，工业物联网系统一般由网络系统和物理系统通过有线或无线网络组成，形成闭环体系结构。物理系统代表执行工业生产和过程任务的制造和自动化组件。网络系统由通信、计算、控制和其他组件组成，以帮助监控、估计和控制工业物联网系统。由于工业物联网系统是集成通信和控制的高度耦合系统，因此单独设计工业物联网系统是不可行的，这驱使我们研究通信和控制协同设计策略以提高系统性能。现有网络控制系统设计主要有两种：一是从通信角度忽略接收端动态需求和数据特征，最大化网络吞吐量或最小化端到端延迟，二是从控制角度理想化通信网络状态(忽略时延，假设频带、计算资源足够)，最大化控制质...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种端边协同的工业网络控制系统架构，其特征在于：包括现场设备层、边缘计算层和工业云平台；所述现场设备层与所述边缘计算层、所述工业云平台之间通过有线无线结合方式通信；所述现场设备层按照工艺生产流程分为若干个生产环节，每个生产环节包括一个生产执行设备和多个不同类型且具备5G通信模块的传感设备；所述边缘计算层包括若干个边缘设备，并与生产环节一一对应，所述边缘设备对可用频带、计算资源进行编排，下达流量调度信息；所述工业云平台包括一个集中控制器，用于存储和分析边缘计算层上传的局部状态估计结果，进行全生产流程的全局估计和协调优化，并下达控制指令给现场设备层。2.根据权利要求1所述的工业网络控制系统架构，其特征在于，所述现场设备层中的生产环节用于采集实时检测的多个任务的工业生产状态和执行边缘设备或者工业云平台的控制指令。3.根据权利要求1所述的工业网络控制系统架构，其特征在于，所述边缘计算层在接收到相应生产环节的现场控制类感知数据后，进行数据清洗、处理和有效信息提取，根据局部估计结果下达实时控制指令。4.一种基于任务时效性的感知
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传输
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计算资源联合分配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、将现场设备层需要监测的各个生产环节定义为L
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，所有生产环节构成生产流程集合L，每个生产环节对应的边缘设备定义为E
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，每个生产环节和边缘设备合称为子系统，配置每个子系统可使用频带资源、计算资源，初始化采样变量、传输资源分配变量和计算资源分配变量；步骤2、工业云平台对个性化定制需求进行分解，调节各个生产环节的估计误差阈值l
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，下达到现场设备层的生产执行设备；步骤3、在每个生产周期开始时，生产环节中各生产任务进行本地估计，当估计误差方差超过阈值l
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且传输信道为空时进行采样，并发出传输请求；否则不进行采样；步骤4、当传输请求集合为空时，转至步骤7；否则各边缘设备根据任务时效性对现场设备层的传输请求划分优先级，选择任务优先级最高并将其标记为调度任务，进行频带资源和计算资源的细粒度划分，并下达流量调度信息；步骤5、调度任务包含的传感器根据边缘计算层的流量调度信息，完成配置，上传控制类感知数据；边缘设备中计算单元对原始数据进行清洗处理，提取有效信息，完成任务状态更新；步骤6、边缘设备中的估计单元根据状态更新数据进行局部估计，控制单元做出控制决策，下达到相应的生产执行设备，完成实时闭环控制；同时将局部估计结果上传至工业云平台进行存储与分析，返回执行步骤3，直至生产周期结束；步骤7、当边缘设备的估计单元没有收到状态更新数据时，根据历史估计值进行迭代估计，做出控制决策，下达到现场设备层的生产执行设备，返回执行步骤3，直至生产周期结束；步骤8、当工业云平台的个性化定制需求发生变化时，结合历史分析数据和全局估计结果，更新各生产环节的估计误差阈值l
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，下达控制命令，返回执行步骤3到步骤7，完成云边
协同的闭环控制。5.根据权利要求4所述的基于任务时效性的感知
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传输
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计算资源联合分配方法，其特征在于，所述步骤1中可使用的频带资源和计算资源被划分为资源块，每个资源块为一个最小不可再分单元，频带资源块的频带宽度为奈奎斯特带宽，时间长度为时隙...
【专利技术属性】
技术研发人员：温晓婧，陈彩莲，任晟，马叶涵，关新平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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