CN111901378A - 一种工业互联网平台架构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种工业互联网平台架构，包括边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层四个层次，通过传感器采集的工业设备数据，经过边缘计算层处理与计算后，传入工业IaaS层，边缘层与设备之间交互，再通过PaaS层进行存储、调用后，利用数字孪生技术以及多价值链模型分析，构建相应的微服务组件库，并在应用层中进行体现。以保障平台数据间交互的安全，实现数据一致存储、不可篡改。进而区块链技术在整个平台当中进行体现，确保数据的安全。
Description
技术领域
本发明涉及互联网技术，特别涉及一种工业互联网平台架构。
背景技术
工业互联网使用开放化、全球化的网络，将信息技术与工业系统进行全方位融合，实现人与物、物与物以及人与人之间的互联互通，通过对工业数据的深度感知、实时交互、快速处理与建模分析，实现工业企业数字化、智能化、网络化的生产变革。
国外的西门子公司的MindSphere平台，接入其自身的工业软件以及自动化和传动化设备，具有庞大的装机数据，主要面向客户提供物联网的解决方案； GE公司的Predix平台，可以将工业资产、设备数据和供应商接入云端，实现智能化管理；国内的中国移动的OneNET平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与连接,提供综合性的物联网解决方案；航天云网INDICS平台可以实现企业注册入云、设备与数据接入以及实现产品、机器、数据、人的全面互联互通等。
现有的工业互联网平台的各个层级之间、平台企业与用户、供应商、物流等之间的信息安全难以保障，信息容易被篡改、一致性差。
因此，提供一种信息安全性高、数据不易被篡改的工业互联网平台架构是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种工业互联网平台架构，其信息安全性高、数据不易被篡改。
本发明的解决方案是这样实现的：一种工业互联网平台架构，包括边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层四个层次，通过传感器采集的工业设备数据，经过边缘计算层处理与计算后，传入工业IaaS层，再通过PaaS层进行调用后，利用数字孪生技术以及多价值链模型分析，构建相应的微服务组件库，并在应用层中进行体现。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述边缘计算层包括边缘数据处理与计算模块、设备接入与集成模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述边缘计算层包括工业设备数据采集模块、异构设备数据接入模块、设备的检测/故障诊断/运营维护模块、终端设备管理模块、协议管理模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述工业IaaS层包括云基础设施模块、云资源接入与集成模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述工业IaaS层包括公有云、私有云模块，以及云平台控制与管理系统。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述工业PaaS层包括工业微服务组件库、应用开发环境模块、多价值链协同系统、数字孪生技术模块、通用PaaS平台资源与管理模块，以及工业软件的开发与应用模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述应用层包括业务管理模块、应用创新模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述应用层包括设计APP、生产APP、管理APP、服务APP、能效优化模块，设备运营维护模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述边缘计算层、工业IaaS 层，工业PaaS层和应用层均采用由多方共同维护，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识，数据采用一致存储方式。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述工业PaaS层采用知识数据与孪生数据的映射，将工业机理、知识模型转化为数据模型，建立孪生数据与虚拟实体、物体实体以及服务相互之间的连接关系，形成产品虚拟、产线虚拟以及产业链虚拟管理模型。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
在本发明提供的实施例中，提出一种工业互联网平台架构，包括边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层四个层次，通过传感器采集的工业设备数据，经过边缘计算层处理与计算后，传入工业IaaS层，再通过PaaS层进行调用后，利用数字孪生技术以及多价值链模型分析，构建相应的微服务组件库，并在应用层中进行体现。利用数字孪生技术，可以实现供应商、生产企业、物流、客户的协同生产。利用区块链去中心化的技术，将共识机制、智能合约、分布式存储等技术应用到工业互联网中，防止数据丢失、保证数据的不被篡改、可溯源性，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识，保证数据的安全。以实现产品、产线、全产业链的优化，提高工业产品的综合效率，并保障平台数据间交互的安全，实现数据一致存储、不可篡改、无法抵赖。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式中工业互联网平台架构的结构示意图；
图2为本发明一种实施方式中工业互联网平台架构中数字孪生技术映射关系示意图；
图3为本发明一种实施方式中工业互联网平台中多价值链模型层次示意图；
图4为本发明另一种实施方式中工业互联网平台中区块链技术示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本发明实施例如下，如图1所示，一种工业互联网平台架构，包括边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层四个层次，通过传感器采集的工业设备数据，经过边缘计算层处理与计算后，传入工业IaaS层，再通过PaaS层进行调用后，利用数字孪生技术以及多价值链模型分析，构建相应的微服务组件库，并在应用层中进行体现。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述边缘计算层包括边缘数据处理与计算模块、设备接入与集成模块。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述边缘计算层包括工业设备数据采集模块、异构设备数据接入模块、设备的检测/故障诊断/运营维护模块、终端设备管理模块、协议管理模块。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述工业IaaS层包括云基础设施模块、云资源接入与集成模块。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述工业IaaS层包括公有云、私有云模块，以及云平台控制与管理系统。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述工业PaaS层包括工业微服务组件库、应用开发环境模块、多价值链协同系统、数字孪生技术模块、通用PaaS平台资源与管理模块，以及工业软件的开发与应用模块。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述应用层包括业务管理模块、应用创新模块。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述应用层包括设计 APP、生产APP、管理APP、服务APP、能效优化模块，设备运营维护模块。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层均采用由多方共同维护，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识，数据采用一致存储方式。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述工业PaaS层采用知识数据与孪生数据的映射，将工业机理、知识模型转化为数据模型，建立孪生数据与虚拟实体、物体实体以及服务相互之间的连接关系，形成产品虚拟、产线虚拟以及产业链虚拟管理模型。
此外，如图2所示为数字孪生技术映射关系示意图，通过知识数据与孪生数据的映射，将工业机理、知识模型转化为数据模型，建立孪生数据与虚拟实体、物体实体以及服务相互之间的连接关系，最终形成产品虚拟、产线虚拟以及产业链虚拟管理模型，实现产品、产线、全产业链的优化，提高工业产品的综合效率。
如图3所示，为多价值链模型层次示意图，包括企业内部价值提升、产业链价值提升以及产业链创新价值提升；本发明的实施例中提出一种企业内部价值链模型，仅供参考。对于企业价值链模型，对某一条生产线，要求生产一定数量的产品，每道工序的人员配备数量、生产节拍、设备数量、原材料供应等均会影响其交付时间，同时产品质量和价格也相互对应，因此建立产品生产标准，根据客户个性化需求，建立“交付时间—质量保证—利润最大化”的价值链模型。交付时间包括加急处理、普通处理以及可内部调控的处理等；质量保证方面，可提出低端、中端、高端产品，满足客户的差异化需求与体验；利润最大化方面，包括成本、能源消耗、设备使用、维护等方面。
如图4所示，为区块链技术示意图，构建分布式的多个区块链节点，各区块链节点均连接到云端数据库，各节点之间可以进行相互验证，保证节点的可信度。各区块链节点采用智能合约的形式，实现数据的共享。对于工业设备采集到的数据，采用区块链去中心化分段存储的方式并加密存储至云端数据库，根据智能合约规定的数据约束条件进行数据解密，保证数据的安全。数据的加密与解密采用非对称加密算法，每个数据均含有一对公钥和私钥，数据经过双 SHA256运算后生成32位的唯一哈希值，再使用私钥加密哈希值生成数字签名，将数字签名和数据使用接收方的公钥进行加密得到加密数据，数据接收方再使用自己的私钥进行数据解密，实现数据双重加密。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
在本发明提供的实施例中，提出一种工业互联网平台架构，包括边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层四个层次，通过传感器采集的工业设备数据，经过边缘计算层处理与计算后，传入工业IaaS层，再通过PaaS层进行调用后，利用数字孪生技术以及多价值链模型分析，构建相应的微服务组件库，并在应用层中进行体现。利用数字孪生技术，可以实现供应商、生产企业、物流、客户的协同生产。利用区块链去中心化的技术，将共识机制、智能合约、分布式存储等技术应用到工业互联网中，防止数据丢失、保证数据的不被篡改、可溯源性，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识，保证数据的安全。以实现产品、产线、全产业链的优化，提高工业产品的综合效率，并保障平台数据间交互的安全，实现数据一致存储、不可篡改、无法抵赖。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种工业互联网平台架构，其特征在于，包括边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层四个层次，通过传感器采集的工业设备数据，经过边缘计算层处理与计算后，传入工业IaaS层，再通过PaaS层进行调用后，利用数字孪生技术以及多价值链模型分析，构建相应的微服务组件库，并在应用层中进行体现。
2.根据权利要求1所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述边缘计算层包括边缘数据处理与计算模块、设备接入与集成模块。
3.根据权利要求1所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述边缘计算层包括工业设备数据采集模块、异构设备数据接入模块、设备的检测/故障诊断/运营维护模块、终端设备管理模块、协议管理模块。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述工业IaaS层包括云基础设施模块、云资源接入与集成模块。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述工业IaaS层包括公有云、私有云模块，以及云平台控制与管理系统。
6.根据权利要求1所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述工业PaaS层包括工业微服务组件库、应用开发环境模块、多价值链协同系统、数字孪生技术模块、通用PaaS平台资源与管理模块，以及工业软件的开发与应用模块。
7.根据权利要求1所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述应用层包括业务管理模块、应用创新模块。
8.根据权利要求1所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述应用层包括设计APP、生产APP、管理APP、服务APP、能效优化模块，设备运营维护模块。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述边缘计算层、工业IaaS层，工业PaaS层和应用层均采用由多方共同维护，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识，数据采用一致存储方式。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的工业互联网平台架构，其特征在于，所述工业PaaS层采用知识数据与孪生数据的映射，将工业机理、知识模型转化为数据模型，建立孪生数据与虚拟实体、物体实体以及服务相互之间的连接关系，形成产品虚拟、产线虚拟以及产业链虚拟管理模型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201106 |