软件定义边缘计算平台及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种软件定义边缘计算平台及其使用方法，包括：设备层、平台层以及边缘计算层；所述边缘计算层位于所述设备层和所述平台层之间，所述边缘计算层接入所述设备层的设备，所述边缘计算层与所述平台层对接；所述边缘计算层包括轻量边缘计算平台和云协同边缘智能化计算平台；所述轻量边缘计算平台用于以嵌入式实时操作系统构建平台基础运行环境，所述云协同边缘智能化计算平台采用通用操作系统构建平台基础运行环境。本发明专利技术具备广泛的物联网设备连接能力，和面向工业嵌入式实时系统的安全防护增强功能，且支持全国产关键软硬件平台，摆脱对国外关键软硬件的依赖，降低了安全风险。全风险。全风险。

【技术实现步骤摘要】
软件定义边缘计算平台及其使用方法


[0001]本专利技术涉及嵌入式系统技术和通信工程边缘计算
，具体地，涉及一种软件定义边缘计算平台及其使用方法，尤其是一种新型国产软件定义边缘计算平台及装置。

技术介绍

[0002]目前，边缘计算技术与应用仍处于发展初期阶段，我国的边缘计算研究还处于起步阶段，虽然已经取得了一定成果，而从实际应用来说，还存在很多问题需要研究。特别是，面对智能制造领域的工业自动化应用场景，非常重要的一点就是实时性和通用性的兼顾。边缘计算需要与工业控制系统结合，将现场设备以扁平互联的方式联接到工业数据平台，在数据平台中根据产线的工艺和工序模型，通过服务组合对现场设备进行动态管理和组合，能够实现制造业的设备灵活替换，生产计划灵活调整，新工艺流程/新产品快速部署等。
[0003]另外，越来越多的设备使用边缘计算带来了物理和虚拟安全方面的挑战，物理环境可能不会像基于云的托管服务那样受到严格的保护，其不可靠的安全特性，让物联网设备成为很有吸引力的黑客目标。现有工业现场边缘计算设备缺乏处理器和操作系统全国产化的高安全平台解决方案，设备的部署并不具备数据中心的物理安全性，以及无法采用驻留在其中的软件或硬件所应用的访问、网络和数据安全性措施，并且对国外关键软硬件的依赖性较强，存在较大的安全风险。
[0004]公开号为CN112650585A的专利文献公开了一种新型边缘
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云协同边缘计算平台、方法及存储介质，由下自上依次包括若干个底层边缘计算节点、若干个任务调度监控节点及云数据中心，底层边缘计算节点进行数据的采集、处理及边缘轻量级任务的执行；任务调度监控节点用于监控各个所述底层边缘计算节点状态，发现底层边缘计算节点接收到的该底层任务难以处理时，命令上传至云数据中心；云数据中心用于对上传来的重量级任务的处理及运算。
[0005]公开号为CN108667725B的专利文献公开了一种基于多种接入及边缘计算的工业软网关及实现方法，所述工业软网关包括:配置交互模块、数据收集模块、数据边缘计算模块以及数据发送控制模块；所述配置交互模块包括连接配置模块和数据标准化模块；所述数据收集模块用于对多种接入的收集方法；所述数据边缘计算模块用于对数据收集模块收集的数据进行实时计算处理；所述数据发送控制模块用于将所有待发送数据的进行缓存以及对外转发的任务调度与分配。
[0006]公开号为CN109885566A的专利文献公开了一种数据采集与边缘计算系统，包括工业级服务器、数据采集器、数据处理模块、边缘计算模块、物联网传输层和物联网感知层，所述数据采集器、数据处理模块、边缘接入单元、边缘计算模块、物联网传输层和物联网感知层均连接工业级服务器。
[0007]公开号为CN109819446A的专利文献公开了一种移动物联网的空间访问认证方法和软件定义边缘计算系统，通过基于位置分组给接入点分发位置公钥，并且由移动终端接收各个接入点广播的位置公钥，移动终端根据接收到的位置公钥对自身的ID进行加密并发
送至控制器，控制器基于位置公钥对应的位置私钥对移动终端的ID重新进行加密，并将加密后的ID与移动终端加密的ID进行比对，在比对结果一致时，允许移动终端接入。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种软件定义边缘计算平台及其使用方法。
[0009]根据本专利技术提供的一种软件定义边缘计算平台，包括：设备层、平台层以及边缘计算层；
[0010]所述边缘计算层位于所述设备层和所述平台层之间，所述边缘计算层接入所述设备层的设备，所述边缘计算层与所述平台层对接；
[0011]所述边缘计算层包括轻量边缘计算平台和云协同边缘智能化计算平台；所述轻量边缘计算平台用于以嵌入式实时操作系统构建平台基础运行环境，所述云协同边缘智能化计算平台采用通用操作系统构建平台基础运行环境。
[0012]优选的，所述轻量边缘计算平台基于操作系统直接将计算、网络和存储资源进行封装，集成多种工业现场总线、实时以太网和消息遥测传输支持，提供端侧数据采集、数据本地存储以及云侧数据上传的功能，本地通过加载并执行数据模型，对采集的数据进行边缘侧处理，提供实时监测、早期预警与预测以及快速定位故障隐患的实时业务功能。
[0013]优选的，针对所述轻量边缘计算平台基于嵌入式实时操作系统扩展用户分级管理、虚拟加密分区存储、源端口和目的端口映射、系统审计追溯的安全防护功能。
[0014]优选的，所述嵌入式实时操作系统采用锐华嵌入式实时操作系统；
[0015]所述锐华嵌入式实时操作系统适配龙芯2K1000处理器形成边缘计算网关控制器。
[0016]优选的，所述锐华嵌入式实时操作系统提供如下外设接口与文件系统和网络协议栈的支持：串口RS232/RS485、CAN、以太网、USB、SATA。
[0017]优选的，所述锐华嵌入式实时操作系统提供的工业现场总线协议包括Modbus、MQTT、EtherCAT、CANopen、OPC UA和POWERLINK工业网络通信模块的支持。
[0018]优选的，所述云协同边缘智能化计算平台在操作系统之上配置容器运行环境和业务流引擎，支持资源按业务构成需求封装成功能模块，通过模型驱动的业务编排方式组合和调用功能模块，实现边缘计算业务的开发和部署。
[0019]优选的，所述云协同边缘智能化计算平台基于银河麒麟操作系统适配飞腾多核处理器形成边缘计算节点。
[0020]优选的，采用飞腾64核处理器平台进行适配，配置思元MLU270
‑
S4智能加速卡。
[0021]本专利技术还提供一种软件定义边缘计算平台的使用方法，基于上述的软件定义边缘计算平台，包括如下步骤：
[0022]步骤1：通过云端管理平台配置现场设备的业务规则和RBSE数据流规则信息；
[0023]步骤2：使云端通过REST API接口将配置信息下发至边缘计算节点；
[0024]步骤3：使边缘计算节点通过Agent读取云端管理平台配置的业务规则和RBSE数据流规则；
[0025]步骤4：使现场设备数据经Modbus RTU/TCP、EtherCAT、POWERLINK、CANopen、OPC UA、MQTT协议传输到边缘计算网关控制器；
[0026]步骤5：使边缘计算网关控制器对现场设备数据进行数据收集、数据清洗、数据转换，并将处理后的数据经MQTT协议发布出去；
[0027]步骤6：使边缘计算节点通过MQTT协议订阅边缘计算网关控制器的消息；
[0028]步骤7：使边缘计算节点根据业务规则和RBSE数据流规则对其进行Node
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RED业务处理，然后经MQTT协议发布业务处理后的消息；同时，边缘计算节点通过Agent定时将云端通过MQTT协议订阅业务处理后的消息用于图形化展示，供用户在云端数据监控平台进行监控和分析；
[0029]步骤8：使边缘计算网关控制器通过MQ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软件定义边缘计算平台，其特征在于，包括：设备层、平台层以及边缘计算层；所述边缘计算层位于所述设备层和所述平台层之间，所述边缘计算层接入所述设备层的设备，所述边缘计算层与所述平台层对接；所述边缘计算层包括轻量边缘计算平台和云协同边缘智能化计算平台；所述轻量边缘计算平台用于以嵌入式实时操作系统构建平台基础运行环境，所述云协同边缘智能化计算平台采用通用操作系统构建平台基础运行环境。2.根据权利要求1所述的软件定义边缘计算平台，其特征在于，所述轻量边缘计算平台基于操作系统直接将计算、网络和存储资源进行封装，集成多种工业现场总线、实时以太网和消息遥测传输支持，提供端侧数据采集、数据本地存储以及云侧数据上传的功能，本地通过加载并执行数据模型，对采集的数据进行边缘侧处理，提供实时监测、早期预警与预测以及快速定位故障隐患的实时业务功能。3.根据权利要求2所述的软件定义边缘计算平台，其特征在于，针对所述轻量边缘计算平台基于嵌入式实时操作系统扩展用户分级管理、虚拟加密分区存储、源端口和目的端口映射、系统审计追溯的安全防护功能。4.根据权利要求3所述的软件定义边缘计算平台，其特征在于，所述嵌入式实时操作系统采用锐华嵌入式实时操作系统；所述锐华嵌入式实时操作系统适配龙芯2K1000处理器形成边缘计算网关控制器。5.根据权利要求4所述的软件定义边缘计算平台，其特征在于，所述锐华嵌入式实时操作系统提供如下外设接口与文件系统和网络协议栈的支持：串口RS232/RS485、CAN、以太网、USB、SATA。6.根据权利要求5所述的软件定义边缘计算平台，其特征在于，所述锐华嵌入式实时操作系统提供的工业现场总线协议包括Modbus、MQTT、EtherCAT、CANopen、OPC UA和POWERLINK工业网络通信模块的支持。7.根据权利要求6所述的软件定义边缘计算平台，其特征在于，所述云协...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱晨，黄河，任见，杜坚，
申请(专利权)人：上海华元创信软件有限公司，
类型：发明
国别省市：