一种基于工业互联网的边缘计算网关制造技术

本发明专利技术公开了一种基于工业互联网的边缘计算网关，所述边缘计算网关对下与各种设备建立数据通信，对上与工业互联网平台进行数据通信，其特征在于，所述边缘计算网关包括：通讯机制自定义模块；协议转换模块，进一步包括设备协议转换单元以及平台协议转换单元；机理算法配置模块；边缘网关模型动态训练模块。本发明专利技术可以通过工业互联网平台远程对网关设备进行设置，在网关中对不同厂家的设备数据点表进行解析、将数据转换为统一格式上报平台，同时，通过平台实现边缘侧网关的机理模型管理，并在网关上实现模型动态训练等功能。关上实现模型动态训练等功能。关上实现模型动态训练等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业互联网的边缘计算网关


[0001]本专利技术涉及一种基于模型动态训练的边缘计算网关技术，属于工业互联网设备数据采集


技术介绍

[0002]在工业互联网各场景应用中，现场有大量数据需要采集，如配用电系统中，需采集电参量数据、环境数据、安防数据等；在企业生产制造领域，需采集生产设备数据、用能数据、环境及监控数据等。这些应用中，采集的原始数据中很多都是过程数据，直接使用对用户价值意义不大，需要经运算处理后才能带来价值，如果这些数据直接上传到平台会产生大量的“垃圾”数据，影响平台的性能。同时，由于采集的设备种类繁多，即使同一类型的设备，各厂家的协议及数据点表也可能不同，这给设备数据采集带来很多不便。另外，许多行业中，如能源、制造业等，当运行中的设备出现故障或需要维护时，可能需要即时响应，如果通过网关将故障信息传输至平台、由平台判断处理后并下发指令、通过网关传输给设备进行执行，由于网络传输时延无法保持实时性，故障无法及时处理将造成故障面扩大，甚至带来致命风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：
[0004]1)现有网关大多是透传网关，数据不经过处理直接上传到平台，产生大量的垃圾数据。平台对这些数据进行存储或处理，将大大影响平台性能；
[0005]2)海量数据大量占用通信带宽，对于采样频率高的大量原始数据，带宽占用显著，容易造成网络堵塞、数据刷新慢；
[0006]3)基于机理模型的过程计算放在云端，由于网络传输带来的明显响应延迟，不能满足现场设备对高实时性的要求，对故障/报警等信息的处理不及时、可能会造成现场事故扩大化；
[0007]4)同类型、不同厂家的设备，其协议及数据点表，不同厂家各自分别定义，采集后的数据要进行解析，如果在平台进行解析，效率低、通用性差。另外，每个项目都需要重新单独配置，造成项目实施效率低，出错概率高，对调试人员要求较高；
[0008]5)下发至边缘侧的机理模型，缺少在线数据的实时训练，模型准确度不高。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种基于工业互联网的边缘计算网关，所述边缘计算网关对下与各种设备建立数据通信，对上与工业互联网平台进行数据通信，其特征在于，所述边缘计算网关包括：
[0010]通讯机制自定义模块，用于通过工业互联网平台对与设备进行通讯的设备通讯协议进行远程自配置，用户通过通讯机制自定义模块在工业互联网平台上对设备通讯协议进行在线配置；
[0011]协议转换模块，用于利用协议转换功能将各设备厂家自定义的、相互间有差别的
协议/数据点表转换为统一的模板，并在边缘计算网关中完成协议解析及转换，实现在不同设备厂家中定义的不同形式但实质是相同的故障/报警信息以相同的故障码、报警/告警码上传给工业互联网平台，进一步包括设备协议转换单元以及平台协议转换单元：
[0012]设备协议转换单元，根据不同设备厂家针对同一故障/报警信息在协议/数据点表中的描述，建立各设备厂家的协议/数据点表与统一模板之间不同的映射关系，新设备接入后，基于当前设备厂家的协议/数据点表获得对应的映射关系；
[0013]平台协议转换单元，基于设备协议转换单元所获得的映射关系将实时采集的状态位信息转换为统一模板的状态位信息，并利用统一模板的状态位信息获得对应的报警信息，平台协议转换单元将该报警信息上传至工业互联网平台；
[0014]机理算法配置模块，用于通过工业互联网平台远程配置设备边缘计算的机理算法，配置后的机理算法下发到边缘计算网关上，边缘计算网关根据指定的算法规则对通过设备采集的数据进行相应的控制逻辑及运算需求处理，边缘计算网关将处理后的数据再上传到工业互联网平台；
[0015]边缘网关模型动态训练模块，用于在运行过程中基于实时处理结果不断对边缘计算网关上的机理算法模型进行动态训练。
[0016]优选地，所述通讯机制自定义模块向用户提供可视化的文本编辑工具，用户通过该可视化的文本编辑工具对所述设备通讯协议进行编辑。
[0017]优选地，还包括位于工业互联网平台的通讯协议模板数据库，通讯协议模板数据库中存储有通讯协议模板；用户通过所述通讯机制自定义模块调用通讯协议模板数据库中的通讯协议模板后，能够对通讯协议模板进行在线编辑，将编辑后的通讯协议模板配置为所述边缘计算网关与目标设备的通信协议。
[0018]优选地，用户通过远程将预先设置好的设备通讯协议直接下载到工业互联网平台，并作为所述通讯协议模板存储在所述通讯协议模板数据库中；用户还能够针对目标设备自定义设备通讯协议模板，将该自定义的设备通讯协议模板下载到工业互联网平台，并作为所述通讯协议模板存储在所述通讯协议模板数据库中；用户还能够将修改后的设备通讯协议模板另存为所述通讯协议模板数据库中的新模板。
[0019]优选地，采用Docker容器技术对所述边缘计算网关的软网关功能进行部署，根据需要部署多个容器，每个容器运行不同的软网关程序，以实现不同的软网关功能。
[0020]优选地，所述工业互联网平台能够根据需要通过所述机理算法配置模块随时对网关计算规则进行修改。
[0021]本专利技术可以通过工业互联网平台远程对网关设备进行设置，在网关中对不同厂家的设备数据点表进行解析、将数据转换为统一格式上报平台，同时，通过平台实现边缘侧网关的机理模型管理，并在网关上实现模型动态训练等功能。本专利技术提供的一种能够实现以下功能：
[0022]1)通过工业互联网平台对网关进行远程管理，配置设备接入协议；
[0023]2)通过工业互联网平台下发机理模型，在边缘计算网关上对数据进行预处理；
[0024]3)通过工业互联网平台对网关算法进行配置，对边缘计算网关上的模型进行动态训练；
[0025]4)在边缘计算网关上实现协议转换功能，网关按接入设备的类型自动解析不同厂
商设备的信息(如故障报警信息)，上传至平台。
附图说明
[0026]图1为协议转换框图；
[0027]图2为协议转换模型图；
[0028]图3为网关硬件框图；
[0029]图4示意了配电系统网关协议转换实施方式；
[0030]图5为网关中模型动态训练流程图(以图像识别为例)。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本专利技术所附权利要求书所限定的范围。
[0032]如图3所示，本专利技术公开的一种基于工业互联网的边缘计算网关的硬件中集成了CPU以及内存，该边缘计算网关对下可以是有线、无线Wifi、蓝牙等通讯方式，可以通过Modbus、CAN、DL645等协议对边缘计算网关所连接的设备进行数据采集，对上可以通过Wifi、4G、以太网等方式与工业互联网平台进行上行数据通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业互联网的边缘计算网关，所述边缘计算网关对下与各种设备建立数据通信，对上与工业互联网平台进行数据通信，其特征在于，所述边缘计算网关包括：通讯机制自定义模块，用于通过工业互联网平台对与设备进行通讯的设备通讯协议进行远程自配置，用户通过通讯机制自定义模块在工业互联网平台上对设备通讯协议进行在线配置；协议转换模块，用于利用协议转换功能将各设备厂家自定义的、相互间有差别的协议/数据点表转换为统一的模板，并在边缘计算网关中完成协议解析及转换，实现在不同设备厂家中定义的不同形式但实质是相同的故障/报警信息以相同的故障码、报警/告警码上传给工业互联网平台，进一步包括设备协议转换单元以及平台协议转换单元：设备协议转换单元，根据不同设备厂家针对同一故障/报警信息在协议/数据点表中的描述，建立各设备厂家的协议/数据点表与统一模板之间不同的映射关系，新设备接入后，基于当前设备厂家的协议/数据点表获得对应的映射关系；平台协议转换单元，基于设备协议转换单元所获得的映射关系将实时采集的状态位信息转换为统一模板的状态位信息，并利用统一模板的状态位信息获得对应的报警信息，平台协议转换单元将该报警信息上传至工业互联网平台；机理算法配置模块，用于通过工业互联网平台远程配置设备边缘计算的机理算法，配置后的机理算法下发到边缘计算网关上，边缘计算网关根据指定的算法规则对通过设备采集的数据进行相应的控制逻辑及运算需求处理，边缘计算网关将处理后的数据再上传到工业互联网平台；边缘网关模型动态训练模块，用于在运行过程中基于实时处理结果不断对边缘计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏，潘剑，吴彬，官永安，李德志，马万里，
申请(专利权)人：上海电器科学研究院巨邦集团有限公司，
类型：发明
国别省市：