基于边缘端的数据采集与处理的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于边缘端的数据采集与处理的方法和系统。本发明专利技术主要由多个支持集群模式的边缘计算节点和部署工具组成，包括：部署在多个边缘盒子中的计算节点；配置工具将系统资源树中的语义词和寄存器地址分别配置到不同的边缘计算节点；边缘计算节点能够根据配置实时地从信息层和设备层更新资源树或将资源树上已更新的节点同步到信息层和设备层；边缘计算节点根据编程工具生成数据处理脚本实时地映射语义词的值和寄存器地址单元内的值并实时地更新资源树。本发明专利技术相较于订制化的数据采集和处理系统具有诸多优点，包括通用性、部署灵活性和易用性，有利于提高智能制造车间构建和运维效率，在传统车间能够快速实现数字化和信息化。数字化和信息化。数字化和信息化。

【技术实现步骤摘要】
基于边缘端的数据采集与处理的方法和系统


[0001]本专利技术涉及边缘计算和信息处理
，尤其涉及一种基于边缘端的数据采集与处理的方法和系统。

技术介绍

[0002]随着智能制造和工业4.0等相关技术在现代化工厂中逐步普及，传统工厂的数字化和信息化实施工作也正在加速，然而分布在工厂各个车间的各种设备内部的控制器仍很难与MES、ERP等信息层进行交互，这里存在着两个方面的困难：
[0003]其一：设备层信息点以寄存器进行寻址，而信息层都属于语义词匹配访问，而且两个层次的信息点并非都是一一对应关系，甚至两个层次之间的大多数信息点都需要用逻辑、推理、数值运算等处理进行转换，每个工厂车间对数据映射和处理的需求存在多样性，这使得每座工厂或车间的数据采集与处理必须不得不订制化的系统来实现。
[0004]其二：设备层信息点更新不仅需要极高实时性且更新频次较高(毫秒级的更新周期)，然而绝大多数信息层使用的基础操作系统都是非实时的且交互频次较低(秒级的交互周期)，这使得数据采集与处理的中间层不仅仅能够缓存设备层原始信息，更重要的是能够将设备层原始信息实时地加工处理成信息层带语义的信息，并以非实时的交互通信与信息层交互这些信息，而且只需要满足生产节奏即可。
[0005]此外，设备层的控制器使用的通信协议也是多样化的，尤其传统工厂和车间内部，不同供应商的控制器、不同版本的控制器锁使用的通信协议相互不兼容；即使采用相同的通信协议访问不同控制器上的寄存器，也并没有统一的地址分配原则。源于种种困难，许多工厂或车间的数字化和信息化的中间层都采用订制化的软件和硬件来实现，如图1。
[0006]当越来越多的工厂或车间的需求放在数字化和信息化服务商的桌面上，订制化的实施方案效率太低；即使存在着相当比例的需求是大同小异，服务商在实施订制化方案期间的工作量越来越小，随着订制化客户越来越多，运维工作又变得十分严峻。
[0007]每座工厂或车间中都有数千个到数万个设备层信息点需要与信息层进行间接交互，为了满足工厂和车间的快速实现数字化和信息化需求，亟需一种通用的、部署灵活的和易用的(设备层和信息层之间的)中间层。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种基于边缘端的数据采集与处理的方法和系统。
[0009]本专利技术的一方面，提供了一种基于边缘端的数据采集与处理系统，包括设备层、中间层和信息层，所述中间层包括多个边缘计算节点和部署工具，多个边缘计算节点之间采用集群工作模式，所述部署工具包括配置工具和编程工具；
[0010]所述设备层和信息层之间交互的所有信息点都被抽象成资源树上的资源节点；
[0011]每个边缘计算节点能够与设备层和/或信息层进行交互通信以访问资源节点；
[0012]每次交互所用的通信端口、通信协议及其参数、所访问的资源节点及其访问方法和条件都是可配置的；
[0013]每个边缘计算节点都能根据处理脚本，并使用已获取的资源节点及其历史值、相关中间变量、算法库更新可推送的资源节点。
[0014]进一步说，所述配置工具用于配置每个边缘计算节点的所有资源节点及其访问方法和条件；
[0015]每个边缘计算节点的配置操作都将导出隶属该节点的资源树配置信息；
[0016]边缘计算节点将根据配置信息访问资源树上的每个资源节点以实现设备层和信息层的间接交互。
[0017]进一步说，所述编程工具用于定义可获取的资源节点与可推送的资源节点之间关系，即处理脚本，并导出处理脚本来描述这些关系。
[0018]进一步说，所述部署工具还包括调试与监测工具，用于暂停和继续某个边缘计算节点中的某个或某些资源节点的更新控制，也能够将某个或全部边缘计算节点中的某些或全部资源节点的最新状态呈现出来。
[0019]进一步说，所述边缘计算节点包括获取组件、处理组件和推送组件；
[0020]获取组件使用配置信息并通过相应的物理端口主动地访问与此端口连接的信息点以更新可获取的资源节点；
[0021]处理组件根据脚本程序使用可获取的资源节点及其历史值、相关中间变量和算法库更新可推送的资源节点；
[0022]推送组件使用配置信息并通过相应物理端口主动地访问与此端口连接的信息点以更新可推送的资源节点。
[0023]进一步说，每个所述边缘计算节点上的资源树允许其它节点订阅使用。
[0024]进一步说，多个边缘计算节点使用全局数据空间机制和实时发布订阅通信协议实现无主集群模式。
[0025]进一步说，所述部署工具采用前后端分离的架构。
[0026]进一步说，前端采用通用的浏览器，后端即服务端，部署在边缘计算节点内或部署在云服务端。
[0027]本专利技术还提供了一种基于边缘端的数据采集与处理方法：
[0028]每个边缘计算节点通过物理端口访问设备层和信息层的一些信息点；
[0029]边缘计算节点根据可获取的资源节点配置信息，主动访问这些信息点并更新资源节点；
[0030]边缘计算节点根据处理脚本并使用可获取的资源节点及其历史值、相关中间变量和算法库更新可推送的资源节点；
[0031]边缘计算节点根据可推送的资源节点的配置信息访问这些信息点。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术中的中间层包括多个支持集群模式且无主的边缘计算节点和用于部署这些节点的三种工具，用于工厂或车间的设备层与信息的间接交互。边缘计算节点不仅能够实现传统的工业现场信息采集，将设备层信息点直接映射或聚类处理成信息层的信息点，边缘计算节点也能够实现信息层先设备层发出调度控制指令，如MES向注塑生产车间的某
台注塑机下发生产计划，以及开机、暂停、继续、关机等指令。
[0034]使用本专利技术所述的这种边缘计算节点的部署方法和工具能够将设备层的大量寄存器地址访问与信息层语义词匹配访问转换成配置、处理脚本的编程等简单操作，不仅让边缘计算节点具有极高的通用性，支持集群模式的边缘计算节点让系统部署极为灵活，三种部署工具还让系统部署极为容易。
附图说明
[0035]图1为使用订制化中间层实现信息层和设备层间接交互的系统示例；
[0036]图2为本专利技术提供的使用部署工具部署通用中间层实现信息层和设备层间接交互的系统示例；
[0037]图3为本专利技术提供的边缘计算节点的内部功能组件及其关系；
[0038]图4为本专利技术提供的多个边缘计算节点的集群工作模式；
[0039]图5为本专利技术提供的使用云服务的配置操作示例；
[0040]图6为本专利技术提供的直接对边缘计算节点进行配置的操作示例；
[0041]图7为本专利技术提供的使用云服务的编程操作示例；
[0042]图8为本专利技术提供的直接对边缘计算节点进行编程的操作示例；
[0043]图9为本专利技术提供的使用调试与监测工具的操作示例。
具体实施方式
[0044]以下结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于边缘端的数据采集与处理系统，包括设备层、中间层和信息层，其特征在于：所述中间层包括多个边缘计算节点和部署工具，多个边缘计算节点之间采用集群工作模式，所述部署工具包括配置工具和编程工具；所述设备层和信息层之间交互的所有信息点都被抽象成资源树上的资源节点；每个边缘计算节点能够与设备层和/或信息层进行交互通信以访问资源节点；每次交互所用的通信端口、通信协议及其参数、所访问的资源节点及其访问方法和条件都是可配置的；每个边缘计算节点都能根据处理脚本，并使用已获取的资源节点及其历史值、相关中间变量、算法库更新可推送的资源节点。2.根据权利要求1所述的基于边缘端的数据采集与处理系统，其特征在于：所述配置工具用于配置每个边缘计算节点的所有资源节点及其访问方法和条件；每个边缘计算节点的配置操作都将导出隶属该节点的资源树配置信息；边缘计算节点将根据配置信息访问资源树上的每个资源节点以实现设备层和信息层的间接交互。3.根据权利要求1所述的基于边缘端的数据采集与处理系统，其特征在于：所述编程工具用于定义可获取的资源节点与可推送的资源节点之间关系，即处理脚本，并导出处理脚本来描述这些关系。4.根据权利要求1所述的基于边缘端的数据采集与处理系统，其特征在于：所述部署工具还包括调试与监测工具，用于暂停和继续某个边缘计算节点中的某个或某些资源节点的更新控制，也能够将某个或全部边缘计算节点中的某些或全部资源节点的最新状态呈现出来。5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于边缘端的数据采集与处理系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉君，陈元正，金灵，
申请(专利权)人：杭州君谋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：