CN116260699A - 一种基于云边端协同的工业互联网系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云边端协同的工业互联网系统及实现方法，涉及云计算技术领域，其中系统包括：依次通讯连接的终端设备层、数据协同层、标准控制层、工业边缘云协同服务层；所述终端设备层包括多个采集设备，用于获取工业互联网数据；所述数据协同层用于对所述工业互联网数据进行时效协同；所述标准控制层用于提供标准接口以发送经过时效协同处理的所述工业互联网数据；所述工业边缘云协同服务层用于接收经过时效协同处理的所述工业互联网数据进行计算处理；本发明提供了一种工业互联网平台。

Description

一种基于云边端协同的工业互联网系统及实现方法
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，更具体的说是涉及一种基于云边端协同的工业互联网系统及实现方法。
背景技术
目前，工业互联网是工业制造技术与互联网技术二者深度融合的产物，加强云计算与边缘计算等技术在工业制造业中的渗透应用，并充分发挥云边协同的优势，能促进制造业实现数字化转型，提升制造业的发展质量，增强制造业的竞争力。
但是，现有的基于云边协同的工业互联网系统主要存在以下不足：1)终端采集数据与云端的计算分析数据无法做到实时同步；2)当边缘端的计算处理资源受限时如何协同云端的资源进行辅助计算；3)当存在多个类型的接口时无法做到兼容处理。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的基于云边端协同的工业互联网系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于云边端协同的工业互联网系统及实现方法，提供了一种工业互联网平台，以工业边缘云协同服务层为核心，以资源调度层为基础，以标准控制层为窗口，可利用多个标准接口实现兼容，最终实现云边端全要素的实时协同。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于云边端协同的工业互联网系统，包括：依次通讯连接的终端设备层、数据协同层、标准控制层、工业边缘云协同服务层；
所述终端设备层包括多个采集设备，用于获取工业互联网数据；
所述数据协同层用于对所述工业互联网数据进行时效协同；
所述标准控制层用于提供标准接口以发送经过时效协同处理的所述工业互联网数据；
所述工业边缘云协同服务层用于接收经过时效协同处理的所述工业互联网数据进行计算处理。
优选的，还包括：
资源调度层，所述资源调度层与所述终端设备层通讯连接，用于获取数据处理任务并对所述数据处理任务进行解析后，确定所述终端设备层所要使用的所述采集设备。
优选的，还包括：
附加云协同服务层，所述附加云协同服务层与所述标准控制层通讯连接，用于当所述工业边缘云协同服务层数据处理能力不足时进行辅助数据处理。
优选的，所述工业边缘云协同服务层还用于根据所述资源调度层得到的数据处理任务，判断所述工业边缘云协同服务层的计算能力是否满足，当不满足时则调用所述附加云协同服务层。
优选的，所述数据协同层包括：
导入单元，用于根据预设导入规则导入所述工业互联网数据；
关联单元，用于将导入的所述工业互联网数据与对应的采集参数进行关联，生成对应的关联文件；
导出单元，用于根据预设导出规则将所述工业互联网数据及所述关联文件发送至所述标准控制层。
优选的，所述工业边缘云协同服务层包括：
模型构建及训练单元，所述模型构建及训练单元预先存储有多个处理模型及对应的训练数据集，用于完成所述处理模型的构建及训练；
处理单元，用于根据所述数据处理任务调用所需使用的处理模型，进行数据处理的同时获取所占用的计算资源；
判断单元，用于判断所述计算资源是否大于等于预设阈值，当所述计算资源大于等于预设阈值时则调用所述附加云协同服务层。
优选的，所述标准控制层包括：
汇聚交换单元，用于汇总所述经过时效协同处理的所述工业互联网数据；
标准接口单元，用于提供多个标准数据传输接口。
进一步，本发明还提供一种利用上述任一项所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统的实现方法，包括以下步骤：
通过所述资源调度层获取数据处理任务，并对所述数据处理任务进行解析，确定所述终端设备层所要使用的所述采集设备；
所述采集设备实时采集数据，得到工业互联网数据，并利用所述数据协同层对所述工业互联网数据进行时效协同处理；
将经过时效协同处理的所述工业互联网数据通过所述标准控制层转发至所述工业边缘云协同服务层，所述工业边缘云协同服务层根据所述数据处理任务调用处理模型进行计算。
优选的，当所述工业边缘云协同服务层的计算能力不足时，调用所述附加云协同服务层进行辅助计算。
优选的，在进行时效协同处理的过程中，所述数据协同层生成所述工业互联网数据对应的关联文件，将所述工业互联网数据及对应的所述关联文件通过所述标准控制层转发至所述工业边缘云协同服务层。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于云边端协同的工业互联网系统及实现方法，提供了一种工业互联网平台，以工业边缘云协同服务层为核心，以资源调度层为基础，以标准控制层为窗口，建立了完整的工业互联网平台架构体系，对平台每一层的功能模块与主要作用都进行了界定，具备较好的架构参考性；
通过设置资源调度层，支持边云节点和容器的适配、动态编排和自适应调度；通过资源感知、资源平衡实现资源柔性调度，为智能协同服务提供支撑；通过设置数据协同层可帮助用户找到某一时间段的某个数据或方案的版本，数据变更通知使得各专业间的数据协同实时性增强；通过设置标准控制层，提供统一开发、运维、部署的标准接口及数据汇总单元，实现与第三方接口的互联互通；通过设置工业边缘云协同服务层及附加云协同服务层，边云数据实时协同传算交互系统支持云边数据节点进行统一管理，具备动态传算能力，基于数据业务分类安全分级等数据治理方案实现数据分类分级处理，并保持数据在云边有序流动过程中的数据质量要求；机理模型按需边云协同训练系统提供对云边模型资源需求和算力的有效评估，支持模型动态裁剪和再编排重组，高效合理利用边云的各类资源；支持云边模型训练数据共享，提供云边协同推理的加速模型训练通道，实现高性能、低成本、隐私安全兼备的边缘智能系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于云边端协同的工业互联网系统的结构原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1所示，本发明实施例公开了一种基于云边端协同的工业互联网系统，包括：依次通讯连接的终端设备层、数据协同层、标准控制层、工业边缘云协同服务层；
终端设备层包括多个采集设备，用于获取工业互联网数据；
数据协同层用于对工业互联网数据进行时效协同；
标准控制层用于提供标准接口以发送经过时效协同处理的工业互联网数据；
工业边缘云协同服务层用于接收经过时效协同处理的工业互联网数据进行计算处理。
在一个具体的实施例中，还包括：
资源调度层，资源调度层与终端设备层通讯连接，用于获取数据处理任务并对数据处理任务进行解析后，确定终端设备层所要使用的采集设备。
在一个具体的实施例中，还包括：
附加云协同服务层，附加云协同服务层与标准控制层通讯连接，用于当工业边缘云协同服务层数据处理能力不足时进行辅助数据处理。
在一个具体的实施例中，工业边缘云协同服务层还用于根据资源调度层得到的数据处理任务，判断工业边缘云协同服务层的计算能力是否满足，当不满足时则调用附加云协同服务层。
在一个具体的实施例中，数据协同层包括：
导入单元，用于根据预设导入规则导入工业互联网数据；
关联单元，用于将导入的工业互联网数据与对应的采集参数进行关联，生成对应的关联文件；
导出单元，用于根据预设导出规则将工业互联网数据及关联文件发送至标准控制层。
具体的，采集参数可以包括所使用的采集设备、采集时间、对应的时间戳、修改时间以及采集权限，将上述文件存储至关联文件中，可以提高数据的时效性特性，同时帮助用户找到某一时间段的某个数据。
在一个具体的实施例中，工业边缘云协同服务层包括：
模型构建及训练单元，模型构建及训练单元预先存储有多个处理模型及对应的训练数据集，用于完成处理模型的构建及训练；
处理单元，用于根据数据处理任务调用所需使用的处理模型，进行数据处理的同时获取所占用的计算资源；
判断单元，用于判断计算资源是否大于等于预设阈值，当计算资源大于等于预设阈值时则调用附加云协同服务层。
在一个具体的实施例中，标准控制层包括：
汇聚交换单元，用于汇总经过时效协同处理的工业互联网数据；
标准接口单元，用于提供多个标准数据传输接口。
具体的，标准控制层还可以提供APP服务组件，支持企业和用户快速实现工业应用开发部署。
本发明实施例还提供一种利用上述实施例任一项的一种基于云边端协同的工业互联网系统的实现方法，包括以下步骤：
通过资源调度层获取数据处理任务，并对数据处理任务进行解析，确定终端设备层所要使用的采集设备；
采集设备实时采集数据，得到工业互联网数据，并利用数据协同层对工业互联网数据进行时效协同处理；
将经过时效协同处理的工业互联网数据通过标准控制层转发至工业边缘云协同服务层，工业边缘云协同服务层根据数据处理任务调用处理模型进行计算。
在一个具体的实施例中，当工业边缘云协同服务层的计算能力不足时，调用附加云协同服务层进行辅助计算。
在一个具体的实施例中，在进行时效协同处理的过程中，数据协同层生成工业互联网数据对应的关联文件，将工业互联网数据及对应的关联文件通过标准控制层转发至工业边缘云协同服务层。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，包括：依次通讯连接的终端设备层、数据协同层、标准控制层、工业边缘云协同服务层；
所述终端设备层包括多个采集设备，用于获取工业互联网数据；
所述数据协同层用于对所述工业互联网数据进行时效协同；
所述标准控制层用于提供标准接口以发送经过时效协同处理的所述工业互联网数据；
所述工业边缘云协同服务层用于接收经过时效协同处理的所述工业互联网数据进行计算处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，还包括：
资源调度层，所述资源调度层与所述终端设备层通讯连接，用于获取数据处理任务并对所述数据处理任务进行解析后，确定所述终端设备层所要使用的所述采集设备。
3.根据权利要求2所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，还包括：
附加云协同服务层，所述附加云协同服务层与所述标准控制层通讯连接，用于当所述工业边缘云协同服务层数据处理能力不足时进行辅助数据处理。
4.根据权利要求3所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，所述工业边缘云协同服务层还用于根据所述资源调度层得到的数据处理任务，判断所述工业边缘云协同服务层的计算能力是否满足，当不满足时则调用所述附加云协同服务层。
5.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，所述数据协同层包括：
导入单元，用于根据预设导入规则导入所述工业互联网数据；
关联单元，用于将导入的所述工业互联网数据与对应的采集参数进行关联，生成对应的关联文件；
导出单元，用于根据预设导出规则将所述工业互联网数据及所述关联文件发送至所述标准控制层。
6.根据权利要求4所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，所述工业边缘云协同服务层包括：
模型构建及训练单元，所述模型构建及训练单元预先存储有多个处理模型及对应的训练数据集，用于完成所述处理模型的构建及训练；
处理单元，用于根据所述数据处理任务调用所需使用的处理模型，进行数据处理的同时获取所占用的计算资源；
判断单元，用于判断所述计算资源是否大于等于预设阈值，当所述计算资源大于等于预设阈值时则调用所述附加云协同服务层。
7.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统，其特征在于，所述标准控制层包括：
汇聚交换单元，用于汇总所述经过时效协同处理的所述工业互联网数据；
标准接口单元，用于提供多个标准数据传输接口。
8.一种利用权利要求1-7任一项所述的一种基于云边端协同的工业互联网系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过所述资源调度层获取数据处理任务，并对所述数据处理任务进行解析，确定所述终端设备层所要使用的所述采集设备；
所述采集设备实时采集数据，得到工业互联网数据，并利用所述数据协同层对所述工业互联网数据进行时效协同处理；
将经过时效协同处理的所述工业互联网数据通过所述标准控制层转发至所述工业边缘云协同服务层，所述工业边缘云协同服务层根据所述数据处理任务调用处理模型进行计算。
9.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，当所述工业边缘云协同服务层的计算能力不足时，调用所述附加云协同服务层进行辅助计算。
10.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，在进行时效协同处理的过程中，所述数据协同层生成所述工业互联网数据对应的关联文件，将所述工业互联网数据及对应的所述关联文件通过所述标准控制层转发至所述工业边缘云协同服务层。
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