CN109617796A - 一种基于规则引擎的边缘计算网关 - Google Patents
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Abstract
一种基于规则引擎的边缘计算网关，现有技术网关基本没有边缘计算和数据存储的功能，仅仅进行数据透传，无法满足工业物联网所需要的高频度数据采集、实时数据处理、低延迟反馈响应的能力；网关基本没有边缘计算和数据存储的功能，仅仅进行数据透传，无法满足工业物联网所需要的高频度数据采集、实时数据处理、低延迟反馈响应的能力。本发明创造提出一种新型的一种基于规则引擎的边缘计算网关，本发明创造提出基于规则引擎的边缘计算模块，使工业物联网网关具备边缘计算，边缘决策，本地存活的能力，解决了目前的物联网网关没有边缘计算和复杂事件处理的问题。
Description
技术领域
本发明创造涉及网关领域，尤其涉及到边缘计算机网关领域。
背景技术
目前工业物联网网关基本功能包括数据的采集、透传、监测以及设备控制，基本流程是通过标准的物理接口连接设备，解析协议进行数据采集，并使用MQTT等标准协议将数据透传到云平台,云平台根据预定规则下发指令控制设备。因此目前的物联网网关存在以下不足：
网关基本没有边缘计算和数据存储的功能，仅仅进行数据透传，无法满足工业物联网所需要的高频度数据采集、实时数据处理、低延迟反馈响应的能力；
云平台只是简单地根据预定规则进行反馈动作，无法满足工业物联网所需要的复杂事件处理功能，即基于规则引擎进行推断的边缘反馈系统。
边缘计算是工业物联网的核心能力，为了满足制造过程的需求，许多工业物联网解决方案都需要进行实时的数据和事件处理，任何数据分析或事件的延迟都可能对制造过程产生不利影响。本发明是为了解决工业物联网中所需要的实时数据处理并反馈响应而产生的基于规则引擎的边缘计算网关。本发明主要解决两个问题：
赋能工业物联网网关边缘计算功能，使工业物联网领域的计算能力由云平台转移到边缘设备，解决实时数据处理和决策能力；
赋能工业物联网网关复杂事件处理功能，使工业物联网领域的计算能力由简单地根据预定规则反馈转换为基于规则引擎进行推断，解决边缘计算平台的智能分析能力。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷，本发明创造提出一种新型的一种基于规则引擎的边缘计算网关，本发明创造提出基于规则引擎的边缘计算模块，使工业物联网网关具备边缘计算，边缘决策，本地存活的能力，解决了目前的物联网网关没有边缘计算和复杂事件处理的问题。
采用的技术解决方案如下
一种基于规则引擎的边缘计算网关，由硬件模块、边缘接入模块、边缘计算模块、规则引擎模块、边缘管理模块组成，其特征在于边缘计算模块，使工业物联网网关具备边缘计算，边缘决策，本地存活的能力，其工作步骤如下：
步骤1：边缘计算网关通过硬件模块的物理接口连接工业设备和云平台，并通过边缘接入模块建立网关与工业设备、网关与云平台的通讯通道；
步骤2：边缘计算模块启动边缘计算进程，从工业设备中读取多维实时数据，解析工业协议转换为业务数据，并把这些数据作为规则引擎模型算法的输入，规则引擎则基于预定义的模型或基于人工智能算法自行训练的模型推断出决策输出；
步骤3：最后，边缘计算模块基于规则引擎的决策输出反向控制工业设备，并基于MQTT协议把相关数据透传到云平台,达到运营优化的目标。
所述的硬件模块，具有边缘计算能力的工业物联网网关硬件载体，基于ARM架构，负责通过工业标准的物理接口连接工业设备与工业协议转换；
所述的边缘接入模块，具有工业设备和云平台接入能力的软件模块，运行在硬件平台上，负责抽象底层硬件与网络系统，实现网关与工业设备、网关与云平台的连接功能；
边缘计算模块，基于规则引擎的数据处理模块，用于从特定的工业设备中读取数据，解析工业协议，进行数据处理，并透传到云平台；
所述的规则引擎模块，基于规则模型算法的智能决策模块，负责读取多维数据源的实时数据作为模型算法的输入，基于预定义的模型或基于人工智能算法自行训练的模型进行推断，从而实现智能决策；
所述的边缘管理模块，云平台的设备管理模块，包括设备的接入、注册、授权、激活及远程配置，边缘计算程序的版本及升级管理。
有益效果
与现有技术相对比，本发明创造提出基于规则引擎的边缘计算模块，使工业物联网网关具备边缘计算，边缘决策，本地存活的能力，解决了目前的物联网网关没有边缘计算和复杂事件处理的问题。具体如下：
1、边缘计算网关使工业物联网领域的计算能力由云平台转移到边缘设备，解决实时数据处理和决策能力；
2、边缘计算网关使工业物联网领域的计算能力由简单地根据预定规则反馈转换为基于规则引擎进行推断，解决边缘计算平台的智能分析能力；
3、边缘计算网关使工业物联网解决方案具有本地存活的能力，当云平台网络断开的时候，还能够自成系统，一直独立的存活，不完全依赖上层网络。
附图说明
图1为边缘计算机网关示意图。
图2为规则引擎结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明创造做进一步阐述：
如图1和图2所示一种基于规则引擎的边缘计算网关，由硬件模块、边缘接入模块、边缘计算模块、规则引擎模块、边缘管理模块构成。
整个一种基于规则引擎的边缘计算网关的实施步骤如下：
1、硬件模块：基于ARM架构，集成模块包括：以太网口、隔离式工业CAN接口和2线工业RS485接口、2xmPCIe接口、3G/4G调制解调器、USB WiFi2.4/5G卡、蓝牙/LoRa/Zigbee 射频模块等；
2、边缘接入模块：抽象底层硬件与网络系统。⑴ I/O接口服务：支持多种工业标准的物理接口，提供访问底层硬件的服务功能，包括串口、USB、GPIO/PWM/I2C/SPI、蓝牙、Zigbee等；⑵网络服务：通过可配置的方式管理网关中可用的网络接口，包括以太网、WiFi、3G/4G等。
3、边缘计算模块：用于从特定的工业设备中读取数据，解析工业协议，进行数据处理，数据输入规则引擎，然后输出决策进行动作，并基于MQTT协议透传到云平台；
4、规则引擎模块：规则引擎读取多维数据源的实时数据作为模型算法的输入，然后通过匹配规则和知识库，并解决大量重复条件匹配效率和规则冲突规范的问题，推算出可操作的决策到任务调度，最后执行对应的动作；
5、边缘管理模块：允许远程管理网关应用程序，包括其部署、升级和配置管理。远程管理服务依赖于配置服务和云服务。
至此，使工业物联网网关具备边缘计算，边缘决策，本地存活的能力，解决了目前的物联网网关没有边缘计算和复杂事件处理的问题。
Claims (6)
1.一种基于规则引擎的边缘计算网关，由硬件模块、边缘接入模块、边缘计算模块、规则引擎模块、边缘管理模块组成，其特征在于边缘计算模块，使工业物联网网关具备边缘计算，边缘决策，本地存活的能力，其工作步骤如下：
步骤1：边缘计算网关通过硬件模块的物理接口连接工业设备和云平台，并通过边缘接入模块建立网关与工业设备、网关与云平台的通讯通道；
步骤2：边缘计算模块启动边缘计算进程，从工业设备中读取多维实时数据，解析工业协议转换为业务数据，并把这些数据作为规则引擎模型算法的输入，规则引擎则基于预定义的模型或基于人工智能算法自行训练的模型推断出决策输出；
步骤3：最后，边缘计算模块基于规则引擎的决策输出反向控制工业设备，并基于MQTT协议把相关数据透传到云平台,达到运营优化的目标。
2.根据权利要求1所述一种基于规则引擎的边缘计算网关其特征在于所述的硬件模块具有边缘计算能力的工业物联网网关硬件载体，基于ARM架构，负责通过工业标准的物理接口连接工业设备与工业协议转换。
3.根据权利要求1所述一种基于规则引擎的边缘计算网关其特征在于所述的硬件模块所述的边缘接入模块，具有工业设备和云平台接入能力的软件模块，运行在硬件平台上，负责抽象底层硬件与网络系统，实现网关与工业设备、网关与云平台的连接功能。
4.根据权利要求1所述一种基于规则引擎的边缘计算网关其特征在于所述的硬件模块边缘计算模块，基于规则引擎模块，用于从特定的工业设备中读取数据，解析工业协议，进行数据处理，并透传到云平台。
5.根据权利要求1所述一种基于规则引擎的边缘计算网关其特征在于所述的硬件模块所述的规则引擎模块，基于规则模型算法的智能决策模块，负责读取多维数据源的实时数据作为模型算法的输入，基于预定义的模型或基于人工智能算法自行训练的模型进行推断，从而实现智能决策。
6.根据权利要求1所述一种基于规则引擎的边缘计算网关其特征在于所述的硬件模块所述的边缘管理模块，云平台的设备管理模块，包括设备的接入、注册、授权、激活及远程配置，边缘计算程序的版本及升级管理。
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