[发明专利]一种工业互联网边缘计算装置及其实现方法

说明书

本发明公开了一种工业互联网边缘计算装置，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。连接层用于创建协议控制器、利用数据泵原始数据转换成数据报文，形成数据泵导入导出的设备驱动；感知层用于定义感知条件，并构建触发动作响应事件；分析层与数据泵连接，分析连接层采集的实时的原始数据并产生分析结果事件；控制层用于获取异常动作响应事件，并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，通过深度卷积神经算法建立设备故障预测模型，采集原始数据并输出控制建议事件；数据湖存储数据报文、告警事件、分析结果事件和控制建议事件。本发明还公布了一种工业互联网边缘计算装置的实现方法。

技术领域

本发明涉及数据采集、处理技术领域，尤其是一种工业互联网边缘计算装置及其实现方法。

背景技术

随着工业智能化的不断发展，工业设备互联网、智能控制已经是发展的主流。在工业设备控制中采集数据的重要部件便是各类的传感器、智能机器设备、工业自动化控制系统，通常情况，可包括压力传感器、温度传感器、位置传感器、液位传感器、视觉传感器、PLC控制器、注塑机、数控机床、机器人、电机、其它大型装备等等。传统的工业设备数据采集由于面临“万国语言”的业务场景，不能采用同一种协议去匹配各式各样的工业设备和传感器、工业控制系统，因此每一个工程项目，每一台个性化的设备都要采用定制开发代码的方式去开发各个设备的数据采集驱动，没有标准化的产品级解决方案，使得项目周期长，每个项目实施都需要大量高级的开发人员才能完成项目。

传统的工业自动化控制系统SCADA、DCS由于其定位不一样，这些系统建设的目的是工业控制和监测，只关注瞬时数据和控制，一般只存储短时间的设备运行数据和工况数据，由于数据量大，不便于长期存储，也未对数据进行实时的分析计算处理，OT层面的数据未能转换为IT层面可以利用和驱动的有效数据，造成OT和IT层面的割裂。没有形成一个工业全要素的互联互通场景。在大部分情况下不能最有效的对各类设备的真实工况数据做实时并有效的数据采集分析处理等，从而导致设备生产率不能得到最有效的输出，产品的输出质量不能得到最有效的提升。最终的结果就是对生产资源和人力资源的浪费，极大的增加了企业成本还不能保证产品的质量。

因此，急需要提出一种工业互联网边缘计算装置，能实时接收并处理各类异构协议的设备数据，实时进行感知分析计算，通过软件定义设备，将设备进行虚拟化，建立设备的数字孪生体，通过设备的孪生数字发布为互联网协议的服务，以供上层的应用管理系统使用，从而实现设备现场数据驱动管理流程，从而驱动业务，实现一个数据采集、感知、控制的闭环业务管理。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种工业互联网边缘计算装置及其实现方法，本发明采用的技术方案如下：

一种工业互联网边缘计算装置，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。

其中，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。