提供边缘云的本地计算能力制造技术

本发明专利技术提供用于为需求方的降级需要的计算任务（3）提供至少一个本地计算单元（1.1）的本地计算能力的自动化方法，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供边缘云的本地计算能力


[0001]本专利技术涉及用于为需求方的降级（abgesetzt）需要的计算任务提供至少一个本地计算单元的本地计算能力的自动化方法和设备，其中本地计算单元至少部分地被用于控制本地发电单元。

技术介绍

[0002]用于借助太阳能电池或风能获得能量的设施典型地包含复杂的控制电子设备，以及计算能力和连接性。目前，这样的设施与其周围环境隔离，即访问仅经由安全门户才是可能的，并且设施陌生的服务或设备不能访问所述设施。能量设施的运营商负责可用性和能量产生。然而，小型设施经常属于也运行其他设施和设备的运营商。
[0003]一个示例是常常在空间上非常紧密地一起或甚至在相同区域上除了禽畜饲养或粮食种植之外还运行太阳能电池的农业企业。这些行业也需要通信和IT服务，该IT服务目前必须完全独立于能量基础设施来提供。
[0004]现在，为了运行所需的IT基础设施仅仅被用于设施的运行。但是，由于这里必须完全满足关于可用性和安全性的高要求，所以这里最后绝对还有计算能力空闲的IT资源可用。
[0005]同时，目前在利用可再生能量的分散式发电设施的运行中有如下问题：在如下时间产生能量，在这些时间不能将该能量馈入或存储到电网中。
[0006]在公开文献WO 2019/141587 Al中描述了根据独立专利权利要求的前序部分的用于为需求方的降级需要的计算任务提供本地计算单元的本地计算能力的方法和系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术的任务是说明用于有效地使用本地产生的电能和计算能力的解决方案。
[0008]本专利技术的一个方面在于本地使用多余的本地产生的电能，以便允许本地存在的IT基础设施执行计算任务。这一方面可以由运营商自己进行，但是另一方面运营商也可以将该IT基础设施提供给更大的可能分散的IT市场。
[0009]将能量基础设施作为边缘云和本地通信平台用于其他目的的这种使用利用已知产品是不可能的，因为出于IT安全原因和网络管理原因，没有关联的服务的托管是不可能的，或者需要非常高的耗费，并且因此是不经济的。
[0010]因此，本专利技术描述如何可以借助工业边缘云技术本地高效地使用电能的方法并且在这种情况下不是将能量给予任务，而是要解决的计算任务给予可用的能量。这例如可以遵循两个不同的目的：1.本地在能量过度生产（=电力过剩）的时刻，与能量销毁相比，合理地使用过剩能量，以便保持能量网稳定，和2.只有在本地电力过度生产的时刻才在动态边缘云中提供本地计算能力，这由于通信限制利用已知的解决方案不能容易地实现。
[0011]术语“边缘云”变得越来越重要。在本申请的范围内，“边缘云”被称为本地模块化计算机网络。不过，这个术语并没有明确定义。关于本地模块化计算机网络的不同描述的共
同点是，该本地模块化计算机网络是布置在用户附近的计算机网络的一部分。确定的服务可以在本地被维持并且该本地模块化计算机网络可以在数据处理方面提供更好的性能。该本地模块化计算机网络可以提供对传感器和执行器的受限制的访问并且可以被包括在安全概念中。本地模块化计算机网络通常在工业上或在商业上使用。
[0012]在专利申请DE 10 2017 207 918 Al中描述了这样的用于工业应用的边缘云。
[0013]现在，发电单元的IT典型地由多个工业PC和到外部网络的网关组成。现在，这些PC作为用于控制能量设施的独立的系统运行。所需的高可用性这里通过冗余和本地（在能量设施之内）分布的计算单元来实现。
[0014]为了实现在本专利技术中所描述的机制，现在借助于云技术、诸如Kubernetes，https://kubernetes.io，将在发电单元中本地存在的IT基础设施设立为边缘云。因此，在第一步骤中实现IT基础设施的多租户能力（Multi
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higkeit）。因此，设施特定的控制软件和设施陌生的SW可以a）在安全技术上干净地被分开并且b）关于资源消耗高效地被放置和控制。
[0015]同时，创建动态地、诸如以容器的形式或无服务器地以功能形式提供功能性的能力。在发电单元之内的网络同样是安全关键的并且必须受到保护。这经由控制路由和带宽的工业PC之内的规则进行。优选地，这通过本申请人的如在专利申请WO 2018 206 502 A1中公开的解决方案进行。
[0016]在另一方面中，边缘云可以与另一边缘云逻辑互连。这尤其在设施所有者的另一现有边缘云、例如用于农业设施的边缘云的情况下是合理的。因此可以在发电单元的IT之内提供企业陌生的应用，该应用经由互联网提供服务、诸如计算能力。
[0017]在另一方面中，多个边缘云的逻辑互连将根据当前运行的应用动态地进行，使得不需要边缘云和边缘云的相应资源之间的连接的永久提供。同时，所有互连的边缘云不必由一个应用使用。一个或多个应用在边缘云复合体上的并行运行是可实现的。
[0018]所描述的解决方案的优点是：
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与以云为中心的解决方案相比，将能量本地转换为计算机功率并且因此减少通信需求。如果因为不存在电力消费者而在电力过度生产的情况下不能输送能量，则“精炼数据”被输送到需求方。
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借助边缘云高效地使用所产生的、但是不能使用的能量。
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提供分散式IoT/计算岛，其可靠地并且高效地形成计算和通信环境。
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持续的和能量高效的IT/边缘云（避免能量传输的损失，当（情况常常如此）在电网中不存在对能量馈入的需求时，可以本地使用来自可再生源的可用能量。
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分散式基础设施，该分散式基础设施对环境影响（例如可用能量）动态地作出反应并且可以相应地被使用，其方式是该分散式基础设施动态地提供其服务。
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本地过剩的能量的可用性（=电力过度生产）动态地实现并且在几分钟/几小时的预测时间间隔内有条件地是可能的；这里所描述的机制可以对此作出反应并且对此进行处理。
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冗余概念和针对高可用性的机制这里也可以通过在管理组件中存在的与其他分散组织的单位的相互作用来实现。
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该机制也允许边缘云岛在否则差地被供给的领域、例如农业、离岸生产、渔业、
林业、环境保护中运行，并且允许在外部通信基础设施发生故障的情况下继续运行。
[0019]一个重要的方面是能量产生设施/发电单元的控制网络与边缘云概念的结合。因此，能量设施运营商可以通过销售计算能力和电信来做额外的生意。这样的边缘云的运行也将带来生态优点，因为所述边缘云在能量产生附近以最小损失来供给并且可以优选地消耗过剩的能量。此外，这样的整合允许构造很大程度上自给自足地工作的岛，因此在具有差的通信连接的领域中也可以提供现代IT解决方案。
[0020]从独立权利要求的特征得出本专利技术。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。本专利技术的其他特征、应用可能性和优点从以下描述中得出。
[0021]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于为需求方的降级需要的计算任务（3）提供至少一个本地计算单元（1.1）的本地计算能力的自动化方法，
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其中所述本地计算单元（1.1）至少部分地被用于控制本地发电单元（5.2），
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其中所述本地计算单元（1.1）作为本地边缘云（1）的一部分被提供，以及
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其中通过所述本地发电单元（5.2）产生的电能被用于所述边缘云（1）的能量供应，其特征在于，
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仅在由于能量过度生产而存在过剩的电能的时刻通过所述边缘云（1）将所述本地计算能力提供给所述需求方，其中仅仅所述过剩的电能被用于所述本地计算能力的提供。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过在所述边缘云（1）中构成的业务策略管理器模块（1.2.1）根据预先给定的规则确定：所述过剩的电能的哪个份额并且何时能够用于执行所述计算任务（3）。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述业务策略管理器模块（1.2.1）在确定时考虑至少一个在所述本地发电单元（5.2）之外确定的外部第一参数和至少一个在所述本地发电单元（5.2）之内确定的内部第二参数。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二参数是所述本地发电单元（5.2）的当前产生的能量数量和/或要供应的能量数量。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述第一参数是当前的天气数据、预报的天气数据、关于在所述本地发电单元（5.2）处的所计划的工作的数据和/或所述电能的市场价格。6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中通过在所述边缘云（1）中构成的策略选择器模块（1.3）对所述业务策略管理器模块（1.2.1）进行参数化并提供决策规则和决策优先级。7.根据权利要求6所述的方法，其中针对所述业务策略管理器模块（1.2.1）的参数化在所述策略选择器模块（1.3）中设立用户特定的角色。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述用户特定的角色是基础设施所有者、客户、可信赖的机器或可信赖的其他边缘云。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述边缘云（1）动态地根据当前运行的...

【专利技术属性】
技术研发人员：HP，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：