[发明专利]一种工业互联网边缘计算装置及其实现方法

权利要求书

1.一种工业互联网边缘计算装置，其特征在于，包括连接层、感知层、分析层、控制层、预测层、数据湖和数据服务网关；

所述连接层，与通信总线连接，用于创建与虚拟工业设备连接的协议控制器；且利用数据泵将不同协议的虚拟工业设备的原始数据转换成数据报文，将协议控制器的协议适配参数与数据泵的数据转换规则和数据合并拆分规则组合形成数据泵导入导出的设备驱动；所述设备驱动用于与虚拟工业设备通信连接、并获取虚拟工业设备的原始数据；所述虚拟工业设备包括传感器、PLC控制器、挂接在总线上的工业设备和工业控制系统；

感知层，与数据泵连接，用于定义传感器、挂接在总线上的工业设备和工业控制系统的感知条件，并构建触发动作响应事件；所述感知条件包括传感器、挂接在总线上的工业设备的技术工艺参数的门限条件和逻辑运算条件；所述动作响应事件包括正常动作响应事件、异常动作响应事件、告警事件；

分析层，与数据泵连接，用于调用预先定义的分析算法，分析连接层采集的实时的原始数据并产生分析结果事件；

控制层，与感知层连接，用于获取感知层触发的异常动作响应事件，并采用命令下发的方式调整挂接在总线上的工业设备的运行参数；

预测层，与连接层连接，用于获取连接层传回的虚拟工业设备采集的实时和/或历史的数据报文，通过深度卷积神经算法建立设备故障预测模型，实时采集原始数据并输入到所述设备故障预测模型，并输出控制建议事件；

数据湖，与连接层、感知层、分析层、预测层连接，用于存储连接层采集的数据报文、感知层的告警事件、分析层的分析结果事件，以及预测层计算出的用于调整挂接在总线上的工业设备的运行参数的控制建议事件；

数据服务网关，与数据湖连接，用于获取虚拟工业设备的数据报文、感知层的告警事件、分析层的分析结果事件以及预测层计算出的用于调整工业互联设备的运行参数的控制建议事件。

2.根据权利要求1所述的一种工业互联网边缘计算装置，其特征在于，所述协议控制器的协议包括ModbusTCP、OPCUA、MQTT、DDS其中之一。

3.根据权利要求1或2所述的一种工业互联网边缘计算装置，其特征在于，所述连接层、感知层、分析层、控制层、预测层、数据湖和数据服务网关均基于DOCKER容器的微服务构建。

4.一种工业互联网边缘计算装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01，利用挂接在通信总线上的连接层获取挂接在通信总线上的任一虚拟工业设备原始数据的网络地址，利用所述网络地址获取该网络地址对应的原始数据；

步骤S02，利用数据泵获取原始数据，并转化成数据报文；

步骤S03，利用感知层获取数据泵的数据报文，并判断该数据报文是否达到虚拟工业设备对应的门限条件，若达到虚拟工业设备的门限条件，则触发动作响应事件，并将该动作响应事件的事件数据存储于数据湖内，进入步骤S04；否则进入步骤S05；

步骤S04，利用控制层获取步骤S03中的触发动作响应事件，并采用命令下发的方式调整虚拟工业设备的运行参数，进入步骤S02连续获取虚拟工业设备的原始数据；

步骤S05，利用预测层获取步骤S03中的虚拟工业设备的数据报文，采用深度卷积神经算法建立设备故障预测模型，获取实时和/或历史的数据报文并输入到所述设备故障预测模型，输出控制建议事件；将所述控制建议事件存储于数据湖内。

5.根据权利要求4所述的一种工业互联网边缘计算装置的实现方法，其特征在于，步骤S06，还包括利用数据服务网关获取数据湖内存储的虚拟工业设备的数据报文、感知层的告警事件、分析层的分析结果事件以及预测层调整工业互联网设备的运行参数的控制建议事件。

6.根据权利要求5所述的一种工业互联网边缘计算装置的实现方法，其特征在于，所述步骤S02中，数据泵的数据转换的协议包括数值运算和数据项合并拆分规则。

7.根据权利要求6所述的一种工业互联网边缘计算装置的实现方法，其特征在于，所述步骤S02中，将协议控制器的协议适配参数与数据泵的数据转换规则和数据合并拆分规则组合形成一个JSON文件的设备驱动。

8.根据权利要求6所述的一种工业互联网边缘计算装置的实现方法，其特征在于，所述步骤S03中，虚拟工业设备的原始数据达到预设的门限条件，触发动作响应事件，并采用短信、邮件其中之一予以用户告警通知。