CN117202126A - 一种基于5g网络的智能化边缘网关的工业数采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法,涉及数据采集技术领域；包括：步骤1：将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，步骤2：根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，步骤3：以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，步骤4：对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据；极大降低了后期维护升级的成本以及增强现场实施的效率。

Description

一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法

技术领域

本发明公开一种方法,涉及数据采集技术领域，具体地说是一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法。

背景技术

随着制造业的发展，工厂智能化是未来的大趋势，同时伴随着工业互联网的发展，数据越来越成为推动企业化转型的重要引擎。工业互联网的发展离不开工业数据的应用，而工业数据采集正是应用的基础，是工业智能化应用的第一线。边缘计算网关通过各类通信手段接入不同设备和产品，采集大范围、深层次的工业数据，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建工业互联网平台的数据基础。

为了更好地让数据为业务赋能，越来越多的企业对工业数据采集的实时性和可靠性提出了更高的要求。但是由于制造工厂的设备种类繁多，数据通常来自各种多源异构设备和系统，在实际工业数据采集过程中，常常会碰到难点如数据采集量大，协议标准不统一，难以保证实时性等等。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，基于5G的智能化边缘网关进行自动化设备的数据实时采集，以及数据的上报转发；极大降低了后期维护升级的成本以及增强现场实施的效率。

本发明提出的具体方案是：

本发明提供一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，包括：

步骤1：将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，

步骤2：根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，

步骤3：以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，

步骤4：对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法中步骤1中，所述根据对应协议配置数采终端驱动，包括：

基于plc通信协议，fanuc通信协议，OPC UA协议，modbus协议和电表协议DLT645，选择对应协议，使用可扩展的设备协议底层驱动池，以Attribute封装协议参数信息，采用反射的方式进行插件式动态加载驱动。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法中步骤1中，包括：

使用OTA协议固件升级的方式在线更新数采设备驱动协议。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法中步骤3中，包括：

以mqtt、socket和webapi作为转发方式，定制化json传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统，使用V8引擎在对应上报转发渠道进行数据采集后的边缘计算处理。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法中步骤4中，包括：

以mqtt和socket方式暴露对外RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

本发明还提供一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，包括部署配置模块、采集模块、传输模块和接口模块，

部署配置模块将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，

采集模块根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，

传输模块以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，

接口模块对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置中步骤1中，所述根据对应协议配置数采终端驱动，包括：

基于plc通信协议，fanuc通信协议，OPC UA协议，modbus协议和电表协议DLT645，选择对应协议，使用可扩展的设备协议底层驱动池，以Attribute封装协议参数信息，采用反射的方式进行插件式动态加载驱动。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置中步骤1中，包括：

使用OTA协议固件升级的方式在线更新数采设备驱动协议。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置中步骤3中，包括：

以mqtt、socket和webapi作为转发方式，定制化json传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统，使用V8引擎在对应上报转发渠道进行数据采集后的边缘计算处理。

进一步，所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置中步骤4中，包括：

以mqtt和socket方式暴露对外RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

本发明的有益之处是：

本发明提供一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，使用基于5G的智能化边缘网关进行自动化设备的数据实时采集，以及数据的上报转发；使用反射机制加载设备驱动协议以及服务，可方便快捷地扩充协议驱动池，使系统具备极大的扩展潜力，极大降低了后期维护升级的成本以及增强现场实施的效率。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图。

具体实施方式

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是一种消息列队遥测传输协议，采用订阅、发布机制，该协议构建于TCP/IP协议上，作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。其最大的优点是可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。

Socket又名套接字，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中，并与网络中的其他应用程序进行通信，网络套接字是IP地址与端口的组合。

WebAPI基于.NET平台，使用HTTP协议将数据推送到对端系统。

DependencyInjection是一个微软源生依赖注入框架，它很好得实现了IOC控制反转，使得程序降低依赖性，扩大了各模块的可重用性。

V8引擎是一个JavaScript引擎实现，使用C++开发，在运行JavaScript之前，相比其它的JavaScript的引擎转换成字节码或解释执行，V8将其编译成原生机器码，并且使用了如内联缓存(inline caching)等方法来提高性能。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，包括：

步骤1：将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，

步骤2：根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，

步骤3：以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，

步骤4：对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

本发明方法基于5G网络的智能化边缘网关，将数采设备连接到边缘计算网关上的串口/网口等，根据配置对应协议驱动，进行数据采集，之后可以根据规则对数据进行处理，然后上报转发到不同的渠道、第三方服务等，可以非常友好地与用户现有的系统配套组合，以低耦合的方式嵌入到用户上层应用中，实现模块化应用，降低全面改造需要花费的代价。最后，数采服务对外提供RPC接口，实现web端平台以及桌面端应用等可视化控制。

具体应用中，在本发明方法的一些实施例中，进行智能化边缘网关的工业数采时，过程可参考如下：

步骤1：将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动。

进一步，步骤1中，所述根据对应协议配置数采终端驱动，包括：

基于plc通信协议，fanuc通信协议，OPC UA协议，modbus协议和电表协议DLT645，选择对应协议，使用可扩展的设备协议底层驱动池，以Attribute封装协议参数信息，采用反射的方式进行插件式动态加载驱动。其中基于plc通信协议，如西门子，三菱，松下，欧姆龙，基恩士，倍福，汇川，信捷，台达，罗克韦尔，LSis Plc，通用电气，安川，永宏，丰炜，富士，横河等。机床CNC(fanuc)，OPC UA，在自动化设备中应用非常广泛的modbus协议，以及国内电表协议DLT645等。

进一步，步骤1中，包括：

使用OTA协议固件升级的方式在线更新数采设备驱动协议。

步骤2：根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理。其中针对不同的数采设备，搭载对应的数采协议，同一台边缘网关在接口以及性能满足的条件下可接入多达几十台设备，精细到每个点位均可配置采集频率，以多线程运转的方式将数据实时整合到预定的结构中以供数据的转发。

步骤3：以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地。

进一步，步骤3中，包括：

以mqtt、socket和webapi作为转发方式，定制化json传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统，使用V8引擎在对应上报转发渠道进行数据采集后的边缘计算处理。其中在当前网络状态不好时，数据以文件的方式保存到本地，作为历史数据且可配置缓存时间，当网络正常后，再将历史数据上报转发出去，保证一定程度的溯源以及上报数据的可靠性。

步骤4：对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

进一步，步骤4中，包括：

以mqtt和socket方式暴露对外RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。其中以mqtt和socket方式暴露接口，以供可视化软件或应用进行相关配置，如网关管理，设备协议，上报转发等，以及实时数据的呈现，以达到用户方便快捷地配置和管理所有设备的目的。

本发明还提供一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，包括部署配置模块、采集模块、传输模块和接口模块，

部署配置模块将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，

采集模块根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，

传输模块以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，

接口模块对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

同样地，本发明装置通过使用基于5G的智能化边缘网关进行自动化设备的数据实时采集，以及数据的上报转发；使用反射机制加载设备驱动协议以及服务，可方便快捷地扩充协议驱动池，使系统具备极大的扩展潜力，极大降低了后期维护升级的成本以及增强现场实施的效率。

需要说明的是，上述各流程和各装置结构中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，其特征是包括：

步骤1：将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，

步骤2：根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，

步骤3：以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，

步骤4：对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，其特征是步骤1中，所述根据对应协议配置数采终端驱动，包括：

基于plc通信协议，fanuc通信协议，OPC UA协议，modbus协议和电表协议DLT645，选择对应协议，使用可扩展的设备协议底层驱动池，以Attribute封装协议参数信息，采用反射的方式进行插件式动态加载驱动。

3.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，其特征是步骤1中，包括：

使用OTA协议固件升级的方式在线更新数采设备驱动协议。

4.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，其特征是步骤3中，包括：

以mqtt、socket和webapi作为转发方式，定制化json传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统，使用V8引擎在对应上报转发渠道进行数据采集后的边缘计算处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采方法，其特征是步骤4中，包括：

以mqtt和socket方式暴露对外RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

6.一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，其特征是包括部署配置模块、采集模块、传输模块和接口模块，

部署配置模块将数采终端与基于5G网络的智能化边缘网关连接，部署数采服务，根据对应协议配置数采终端驱动，

采集模块根据对应协议通过数采终端按频率进行数据采集，将采集到的数据进行缓存，根据规则对数据进行处理，

传输模块以json作为传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统或以文件的方式保存到本地，

接口模块对外提供RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。

7.根据权利要求6所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，其特征是步骤1中，所述根据对应协议配置数采终端驱动，包括：

基于plc通信协议，fanuc通信协议，OPC UA协议，modbus协议和电表协议DLT645，选择对应协议，使用可扩展的设备协议底层驱动池，以Attribute封装协议参数信息，采用反射的方式进行插件式动态加载驱动。

8.根据权利要求6所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，其特征是步骤1中，包括：

使用OTA协议固件升级的方式在线更新数采设备驱动协议。

9.根据权利要求6所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，其特征是步骤3中，包括：

以mqtt、socket和webapi作为转发方式，定制化json传输格式，将采集到的数据上报转发到第三方系统，使用V8引擎在对应上报转发渠道进行数据采集后的边缘计算处理。

10.根据权利要求6所述的一种基于5G网络的智能化边缘网关的工业数采装置，其特征是步骤4中，包括：

以mqtt和socket方式暴露对外RPC接口，用于可视化软件或应用进行相关配置以及实时呈现数据。