一种工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构制造技术

本发明专利技术公开了一种工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，包括设备端、边缘端和云端；设备端采集移动机器人运行状态数据，进行预处理；云端包括PaaS层和IaaS层：PaaS层将应用的开发和部署平台作为服务提供给用户；IaaS层将底层的计算、存储资源作为服务提供给用户；边缘端包括PaaS层和IaaS层：PaaS层提供设备运维数据和运维业务应用的相关服务，获取移动机器人上传的数据，形成边缘端移动机器人大数据库；IaaS层提供资源状态监控、资源智能调度和资源虚拟化功能；云端和边缘端通过消息中间件实现云边协同计算。本发明专利技术实现了对移动机器人的实时动态监测、故障及时告警和故障准确预测，促进了高效化服务、智慧化管理和科学化决策。化决策。化决策。

【技术实现步骤摘要】
一种工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构


[0001]本专利技术涉及工业互联网、移动机器人信息化
，特别是一种工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构。

技术介绍

[0002]在深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见之后，我国工业互联网和智能制造正处于加速发展的阶段。其中在仓储物流类的工业场景中，传统人工物料运输方式劳动强度大、工作环境危险等问题日益突出，自动导航运输车或者移动机器人的使用能够解决上述问题，并已逐步成为物料运输过程中的主要方式。但随着此类设备数量和使用时间的持续上升，将会面临设备故障发生频率增加、设备停机、产线停产等问题，这些问题的解决势必涉及海量设备运行数据的融合集成，以及设备故障告警、设备故障预警、设备故障防控等精准高效的服务。
[0003]边缘计算与云计算是一种计算资源利用模式，云计算聚焦全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析，将物理资源与虚拟化资源以按需服务的方式分配和管理；边缘计算聚焦局部性、实时、短周期数据的处理与分析，就近提供边缘智能化服务，能够更好地满足用户的自适应需求。
[0004]随着工业互联网的不断推进，云计算与边缘计算在工业互联网中的应用得以逐步发展，但现有的工业移动机器人管理存在目标需求多样、管理效率低等问题，缺少在大数据处理、计算资源等方面的服务体系，并且工业移动机器人的智慧化管理系统也十分匮乏，亟需一套融合大数据、云计算、边缘计算等技术构建的工业移动机器人智慧化管理系统，实现对移动机器人的实时动态监测、故障及时告警以及故障准确预测，促进高效化服务、智慧化管理以及科学化决策。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种促进高效化服务、智慧化管理和科学化决策的工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，从而对移动机器人进行实时动态监测、故障及时告警和故障准确预测。
[0006]实现本专利技术能够目的的技术解决方案为：一种工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，包括设备端、边缘端和云端；
[0007]所述设备端，采集移动机器人运行状态数据，并进行数据预处理；
[0008]所述边缘端，获取移动机器人上传的数据，满足实时数据处理、离线数据分析、模型推理环境功能的需要；
[0009]所述云端，用于模型可信聚合以及全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析。
[0010]进一步地，所述云端集成具有独立功能的数据处理模块、模型模块以及控制模块，实现整体到局部的资源分配和请求分发，为用户提供基于云的各种服务，包括PaaS和IaaS两个层次；
[0011]所述云端IaaS层，将底层的计算、存储资源作为服务提供给用户，负责资源的虚拟化与管理，协调各模块之间协同合作，实现中心云服务平台和边缘云管平台的智慧化业务处理；
[0012]所述云端PaaS层，将应用的开发和部署平台作为服务提供给用户，包括工业应用服务、工业大数据可信服务以及基础支撑服务：
[0013]所述基础支撑组件，用于使整个云计算中心能够安全和稳定的运行，包括权限管理、监控运维以及安全管理；
[0014]所述工业大数据可信服务，包括工业应用模型库、工业大数据分析和联邦学习，工业应用模型库中布置有移动机器人设备故障模型算法，针对移动机器人运行数据采用统计算法和AI算法分析进行工业大数据分析，基于联邦学习AI算法服务框架构建数据分析模型，根据数据分析结果及时为企业提供决策建议；
[0015]所述工业应用服务，包括低代码应用开发环境、应用构建测试、应用分发部署和应用管理，用于面向工业APP全生命周期管理，结合工业场景实际应用环境，构建工业APP提供便捷的服务环境。
[0016]进一步地，所述边缘端集成数据处理模块以及控制模块，包括PaaS和IaaS两个层次；
[0017]所述边缘端IaaS层，基于云原生技术，提供资源状态监控、资源智能调度以及资源虚拟化功能；
[0018]所述边缘端PaaS层，提供针对移动机器人运维数据与运维业务应用的相关服务，获取移动机器人上传的数据，形成边缘端移动机器人大数据库，包括数据接入与汇聚服务、数据存储服务、数据分析服务与应用支撑服务：
[0019]所述数据接入与汇聚服务，用于获取移动机器人上传的数据，进行数据清洗、数据集成以及数据存储，形成边缘端移动机器人运维大数据库，按照统一的标准和规范，对数据进行有效的组织管理，并利用规则引擎转发数据至上层组件；接收云端传递的数据，部署简单模型，云端及边缘端通过中间件进行任务调度和分发，实现云边协同计算，满足移动机器人状态监测、故障告警和故障预警需求；
[0020]所述数据存储服务，用于存储大量移动机器人运行状态的时序数据，并在故障专家库中不断存储、更新设备故障运维知识，为模型的计算分析提供数据支撑；
[0021]所述数据分析服务，包括数据的在线/离线分析环境，以及设备故障模型的训练和推理环境，按需调用数据分析、AI算法框架、模型存证、模型聚合，完成针对工业移动机器人多种模型的并行计算，为决策分析提供结果支撑；
[0022]所述应用支撑服务，提供应用的运行与管理功能。
[0023]进一步地，所述的工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，还包括用于云端和边缘端之间信息传递的消息中间件。
[0024]进一步地，所述云端包括私有云、公有云以及混合云。
[0025]进一步地，云端进行在线推理的模型，包括轻型四向穿梭车故障预测模型、重型四向穿梭车设备故障预测模型和非轮式移动机器人故障预测模型。
[0026]进一步地，边缘端采用分布式架构，在企业边缘端设备上进行本地离线数据分析和实时数据处理，对外提供统一的服务接口，实现移动机器人运维的云边协同模型训练功
能、云边协同故障告警功能和云边协同故障预测服务功能。
[0027]进一步地，所述云边协同模型训练功能，通过在边缘端针对移动机器人管理目标提供设备运维数据与运维业务应用的相关服务，包括数据接入与汇聚、数据存储、数据分析与应用支撑，在云端通过联邦学习框架帮助多家企业在数据不出厂的条件下完成设备故障模型的聚合，并提供工业应用模型库以供各参与企业进行模型的共享。
[0028]进一步地，所述云边协同故障告警功能，基于云原生技术将边缘云基础设施的计算、存储和网络资源虚拟化，并通过资源监控和调度功能进行资源的管理和分配，通过监控数据接入与汇聚服务采集设备的静态信息以及当前运行状态数据，及时告警。
[0029]进一步地，所述云边协同故障预测服务功能，通过在云端对移动机器人运行数据的实时推理，对比推理结果与监测结果，依据边缘端故障等级划分方法进行故障情况的分析，预测未来10分钟内设备发生故障的概率。
[0030]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)提出的工业移动机器人智慧运维云边协同平台架构融合了物联网、大数据、云计算以及边缘计算等技术，从海量异构数据接入、多种行业机理模型、高效可靠算法以及智慧管理平台等方面实现全方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，其特征在于，包括设备端、边缘端和云端；所述设备端，采集移动机器人运行状态数据，并进行数据预处理；所述边缘端，获取移动机器人上传的数据，满足实时数据处理、离线数据分析、模型推理环境功能的需要；所述云端，用于模型可信聚合以及全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析。2.根据权利要求1所述的工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，其特征在于，所述云端集成具有独立功能的数据处理模块、模型模块以及控制模块，实现整体到局部的资源分配和请求分发，为用户提供基于云的各种服务，包括PaaS和IaaS两个层次；所述云端IaaS层，将底层的计算、存储资源作为服务提供给用户，负责资源的虚拟化与管理，协调各模块之间协同合作，实现中心云服务平台和边缘云管平台的智慧化业务处理；所述云端PaaS层，将应用的开发和部署平台作为服务提供给用户，包括工业应用服务、工业大数据可信服务以及基础支撑服务：所述基础支撑组件，用于使整个云计算中心能够安全和稳定的运行，包括权限管理、监控运维以及安全管理；所述工业大数据可信服务，包括工业应用模型库、工业大数据分析和联邦学习，工业应用模型库中布置有移动机器人设备故障模型算法，针对移动机器人运行数据采用统计算法和AI算法分析进行工业大数据分析，基于联邦学习AI算法服务框架构建数据分析模型，根据数据分析结果及时为企业提供决策建议；所述工业应用服务，包括低代码应用开发环境、应用构建测试、应用分发部署和应用管理，用于面向工业APP全生命周期管理，结合工业场景实际应用环境，构建工业APP提供便捷的服务环境。3.根据权利要求1所述的工业移动机器人智慧运维的云边协同平台架构，其特征在于，所述边缘端集成数据处理模块以及控制模块，包括PaaS和IaaS两个层次；所述边缘端IaaS层，基于云原生技术，提供资源状态监控、资源智能调度以及资源虚拟化功能；所述边缘端PaaS层，提供针对移动机器人运维数据与运维业务应用的相关服务，获取移动机器人上传的数据，形成边缘端移动机器人大数据库，包括数据接入与汇聚服务、数据存储服务、数据分析服务与应用支撑服务：所述数据接入与汇聚服务，用于获取移动机器人上传的数据，进行数据清洗、数据集成以及数据存储，形成边缘端移动机器人运维大数据库，按照统一的标准和规范，对数据进行有效的组织管理，并利用规则引擎转发数据至上层组件；接收云端传递的数据，部署简单模型，云端及边缘端通过中间件进行任务调度和分发，实现云边协同计算，满足移...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骏，徐彦清，夏鹏程，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：