CN212256082U

CN212256082U - 一种边缘计算控制系统

Info

Publication number: CN212256082U
Application number: CN202021810589.9U
Authority: CN
Inventors: 李颖锋; 苏庆杰; 赵澄澄; 茅张煜; 翁九星
Original assignee: Ningbo Sunny Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo Sunny Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2030-08-26

Abstract

本申请涉及一种边缘计算控制系统，其中，边缘计算控制系统包括：核心处理模块以及通讯接口电路和输入输出电路，通讯接口电路和输入输出电路均与核心处理模块连接；输入输出电路能够与外部设备连接，核心处理模块通过输入输出电路能够对外部设备的数据进行采集、以及控制外部设备，解决了相关技术中基于云计算数据平台的智能制造或者工业控制方面的控制系统，在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题。

Description

一种边缘计算控制系统

技术领域

本申请涉及智能控制的技术领域，特别是涉及一种边缘计算控制系统。

背景技术

近年来，“物联网”“云计算”等技术得到广泛应用，但是随着万物互联以及5G高带宽、低时延时代的到来，各类业务如车联网、工业控制、虚拟现实/增强现实等所产生的数据量爆炸式增长，进行对计算设施带来了实时性、网络依赖性和安全性等方面的要求。

在相关技术中，智能制造或者工业控制方面的控制系统通常基于云计算数据平台，来实现对外部设备的控制，但由于基于云计算数据平台使得控制系统在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题。

目前针对相关技术中，基于云计算数据平台的智能制造或者工业控制方面的控制系统，在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题，尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种边缘计算控制系统，以至少解决相关技术中基于云计算数据平台的智能制造或者工业控制方面的控制系统，在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种边缘计算控制系统，所述边缘计算控制系统包括：核心处理模块以及通讯接口电路和输入输出电路，所述通讯接口电路和所述输入输出电路均与所述核心处理模块连接；所述输入输出电路能够与外部设备连接，所述核心处理模块通过所述输入输出电路能够对所述外部设备的数据进行采集、以及控制所述外部设备。

在其中一些实施例中，所述边缘计算控制系统还包括边缘计算从板，所述边缘计算从板上配置有从光纤接口，所述核心处理模块上的通讯接口电路包括主光纤接口，所述核心处理模块可通过主光纤接口以及所述从光纤接口、与边缘计算从板连接，且所述核心处理模块和所述边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信。

在其中一些实施例中，所述主光纤接口包括主光纤IN接口和主光纤OUT接口，所述从光纤接口包括从光纤IN接口和从光纤OUT接口，所述边缘计算从板的从光纤IN接口连接于所述主光纤OUT接口，所述边缘计算从板的从光纤OUT接口连于主光纤IN接口。

在其中一些实施例中，所述边缘计算控制系统可包括多个所述边缘计算从板，多个所述边缘计算从板之间可通过所述从光纤接口依次串联连接，且所述边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信。

在其中一些实施例中，所述核心处理模块上的通讯接口电路还包括USB接口，其中，所述USB接口能够匹配至少两种不同传输速度的USB驱动。

在其中一些实施例中，所述边缘计算控制系统还包括集线器，所述USB接口通过所述集线器拓展为多个。

在其中一些实施例中，所述输入输出电路连接第一电源，所述核心处理模块和所述通讯接口电路均连接第二电源，所述第一电源和所述第二电源互相独立。

在其中一些实施例中，所述输入输出电路包括数字量和/或模拟量输入输出电路、电机控制电路。

在其中一些实施例中，所述输入输出电路通过光耦与所述核心处理模块隔离。

在其中一些实施例中，所述输入输出电路包括电阻；

所述输入输出电路需要配置成NPN型的情况下，所述电阻与高电压连接点接通；所述输入输出电路需要配置成PNP型的情况下，所述电阻与低电压连接点接通。

在其中一些实施例中，所述边缘计算控制系统还包括温度检测模块和报警模块；

所述温度检测模块检测所述边缘计算控制系统的温度，所述报警模块在所述边缘计算控制系统的温度超过第一预设阈值时发出警报。

在其中一些实施例中，所述边缘计算控制系统还包括开关模块，所述开关模块在所述边缘计算控制系统的温度超过第二预设阈值时切断所述边缘计算控制系统的供电回路。

相比于相关技术，本申请提供了一种边缘计算控制系统，所述边缘计算控制系统包括：核心处理模块以及通讯接口电路和输入输出电路，所述通讯接口电路和所述输入输出电路均与所述核心处理模块连接；所述输入输出电路能够与外部设备连接，所述核心处理模块通过所述输入输出电路能够对所述外部设备的数据进行采集、以及控制所述外部设备，解决了相关技术中基于服务器数据平台的智能制造或者工业控制方面的控制系统，在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题，提高了控制系统控制外部设备的实时性。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的边缘计算控制系统的结构框图；

图2是根据本申请实施例的边缘计算控制系统中边缘计算从板之间的连接示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务；其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求；边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。相关技术中，智能制造或者工业控制方面的控制系统通常基于服务器数据平台，来实现对外部设备的控制，但由于基于服务器数据平台使得控制系统在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题，本申请提供的边缘计算控制系统，包括：核心处理模块以及通讯接口电路和输入输出电路，通讯接口电路和输入输出电路均与核心处理模块连接；输入输出电路能够与外部设备连接，核心处理模块通过输入输出电路能够对外部设备的数据进行采集、以及控制外部设备，解决了相关技术中基于服务器数据平台的智能制造或者工业控制方面的控制系统，在对外部设备进行控制的过程中存在控制系统响应延时的问题，提高了控制系统控制外部设备的实时性、可靠性。

本申请实施例提供了一种边缘计算控制系统，边缘计算控制系统包括：核心处理模块以及通讯接口电路和输入输出电路，通讯接口电路和输入输出电路均与核心处理模块连接；输入输出电路能够与外部设备连接，核心处理模块通过输入输出电路能够对外部设备的数据进行采集、以及控制外部设备；

需要说明的是，外部设备可以是传感器、继电器、报警灯等，边缘计算控制系统采用FPGA+ARM四核处理器架构，并配置大容量内存和硬盘，可以在近端实现对外部设备的数据采集、控制及运算处理，近端实现对外部设备数据的分析、处理及控制，提高实时性、可靠性。

在其中一些实施例中，边缘计算控制系统还包括边缘计算从板，边缘计算从板上配置有从光纤接口，核心处理模块上的通讯接口电路包括主光纤接口，核心处理模块可通过主光纤接口以及从光纤接口、与边缘计算从板连接，且核心处理模块和边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信；

需要说明的是，核心处理模块和边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信，使得核心处理模块可通过边缘计算从板来扩展通讯接口电路或者输入输出电路，且由于核心处理模块和边缘计算从板之间通过光纤通信，使得核心处理模块至边缘计算从板的传输延时性低、具有实时性。

在其中一些实施例中，主光纤接口包括主光纤IN接口和主光纤OUT接口，从光纤接口包括从光纤IN接口和从光纤OUT接口，边缘计算从板的从光纤IN接口连接于主光纤OUT接口，边缘计算从板的从光纤OUT接口连于主光纤IN接口；双路的光纤接口可由FPGA芯片中的高速BANK驱动，且可通过自定私有协议将处理器芯片与边缘计算从板进行万兆光纤通信，使得核心处理模块至边缘计算从板的传输稳定性高。

在其中一些实施例中，边缘计算从板上还配置有驱动器接口，以使得边缘计算控制系统通过边缘计算从板拓展电机控制电路。

在其中一些实施例中，核心处理模块上的通讯接口电路还包括USB接口，其中，USB接口能够匹配至少两种不同传输速度的USB驱动，例如，USB接口能够匹配USB3.0的模式以及USB2.0的模式，且USB接口中3.0部分由高速BANK驱动，高速BANK可以理解为烧入的程序固件，2.0部分通过PHY芯片驱动；在其中一些实施例中，边缘计算控制系统还包括集线器，USB接口通过集线器拓展为多个，例如，可通过HUB芯片将一路扩展成四路，既可节省电路资源，又可满足有多路USB需求的应用。

在其中一些实施例中，输入输出电路包括数字量和/或模拟量输入输出电路、电机控制电路；图1是根据本申请实施例的边缘计算控制系统的结构框图，如图1所示，通讯接口电路还包括DP接口、以太网接口、RS232接口、RS485接口、CAN接口以及5G接口，需要说明的是，边缘计算从板上也可配置与核心处理模块相同的接口，进而使得边缘计算控制系统可通过边缘计算从板拓展各种接口。

在其中一些实施例中，边缘计算控制系统可包括多个边缘计算从板，多个边缘计算从板之间可通过从光纤接口依次串联连接，且边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信；

图2是根据本申请实施例的边缘计算控制系统中边缘计算从板之间的连接示意图，如图2所示，可根据项目所需资源的不同，使用不同数量的边缘计算从板，对于需要多个边缘计算从板的项目，多个边缘计算从板之间通过配置的从光纤接接口依次串联，使得边缘计算控制系统可通过多个边缘计算从板完成通讯接口电路和输入输出电路的拓展，且第一个从板和第N个从板接到命令做出反应无延迟。

在其中一些实施例中，主光纤接口包括主光纤IN接口和主光纤OUT接口，从光纤接口包括从光纤IN接口和从光纤OUT接口，边缘计算从板的从光纤IN接口连接于主光纤OUT接口，边缘计算从板的从光纤OUT接口连于主光纤IN接口；

需要说明的是，从光纤接口包括从光纤IN接口和从光纤OUT接口，因此从光纤接口的从光纤IN接口与相邻的另一从光纤接口的从光纤OUT接口连接，从光纤接口的从光纤OUT接口与相邻的另一从光纤接口的从光纤IN接口连接。

在其中一些实施例中，输入输出电路连接第一电源，核心处理模块和通讯接口电路均连接第二电源，第一电源和第二电源互相独立；第一部分电源和第二部电源互相独立，能够增加边缘计算控制系统的稳定性，防止外部的干扰。

在其中一些实施例中，输入输出电路通过光耦与核心处理模块隔离，以提高信号质量，需要进一步说明的是，输入输出电路中的电机控制电路，可单独控制多路电机转动，也可以控制多路电机联动，多路电机可通过FPGA程序控制单独工作和多路联动工作，FPGA程序是一种烧写的程序固件。

在其中一些实施例中，输入输出电路可根据项目需求来配置成NPN型或PNP型，输入输出电路包括电阻；考虑到NPN型，需要用高电平驱动，PNP，需要用低电平驱动，因此输入输出电路需要配置成NPN型的情况下，电阻与高电压连接点接通，高电压连接点可以是电源端；输入输出电路需要配置成PNP型的情况下，电阻与低电压连接点接通，低电压连接点可以是地端，进而使得输入输出可根据项目需求来配置成NPN型或PNP型，只需改动电阻就可以，这样既节省成本，又能适应不同的项目需求。

在其中一些实施例中，边缘计算控制系统还包括温度检测模块和报警模块；温度检测模块检测边缘计算控制系统的温度，报警模块在边缘计算控制系统的温度超过第一预设阈值时发出警报，其中温度检测模块可以是温度传感器；例如，可以通过温度传感器来检测系统温度是否工作在正常范围内，当系统工作在温度临界点的时候会发出报警，以提示用户确认系统工作状况。

在其中一些实施例中，边缘计算控制系统还包括开关模块，开关模块在边缘计算控制系统的温度超过第二预设阈值时切断边缘计算控制系统的供电回路；开关模块可以是开关或者电磁继电器；例如，当通过温度传感器检测到系统温度超过正常工作温度范围10°的时候，则开关或者电磁继电器断开，以切断该边缘计算控制系统的供电回路，使得边缘计算控制系统停止工作，避免边缘计算控制系处于不正常状态。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种边缘计算控制系统，其特征在于，所述边缘计算控制系统包括：核心处理模块以及通讯接口电路和输入输出电路，所述通讯接口电路和所述输入输出电路均与所述核心处理模块连接；所述输入输出电路能够与外部设备连接，所述核心处理模块通过所述输入输出电路能够对所述外部设备的数据进行采集、以及控制所述外部设备。

2.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述边缘计算控制系统还包括边缘计算从板，所述边缘计算从板上配置有从光纤接口，所述核心处理模块上的通讯接口电路包括主光纤接口，所述核心处理模块可通过主光纤接口以及所述从光纤接口、与边缘计算从板连接，且所述核心处理模块和所述边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信。

3.根据权利要求2所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述主光纤接口包括主光纤IN接口和主光纤OUT接口，所述从光纤接口包括从光纤IN接口和从光纤OUT接口，所述边缘计算从板的从光纤IN接口连接于所述主光纤OUT接口，所述边缘计算从板的从光纤OUT接口连于主光纤IN接口。

4.根据权利要求2所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述边缘计算控制系统可包括多个所述边缘计算从板，多个所述边缘计算从板之间可通过所述从光纤接口依次串联连接，且所述边缘计算从板之间通过预先设置的通信协议进行光纤通信。

5.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述核心处理模块上的通讯接口电路还包括USB接口，其中，所述USB接口能够匹配至少两种不同传输速度的USB驱动。

6.根据权利要求5所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述边缘计算控制系统还包括集线器，所述USB接口通过所述集线器拓展为多个。

7.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述输入输出电路连接第一电源，所述核心处理模块和所述通讯接口电路均连接第二电源，所述第一电源和所述第二电源互相独立。

8.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述输入输出电路包括数字量和/或模拟量输入输出电路、电机控制电路。

9.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述输入输出电路通过光耦与所述核心处理模块隔离。

10.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述输入输出电路包括电阻；

11.根据权利要求1所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述边缘计算控制系统还包括温度检测模块和报警模块；

12.根据权利要求11所述的边缘计算控制系统，其特征在于，所述边缘计算控制系统还包括开关模块，所述开关模块在所述边缘计算控制系统的温度超过第二预设阈值时切断所述边缘计算控制系统的供电回路。