CN212782017U - 一种用于配电物联网的边缘计算装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于配电物联网的边缘计算装置，包括控制模块、AI加速模块、通信模块、存储模块、安全模块、电源模块，所述控制模块分别与所述AI加速模块、所述通信模块、所述存储模块、所述安全模块、所述电源模块连接，所述AI加速模块与所述存储模块连接，所述电源模块分别与所述AI加速模块、所述通信模块、所述存储模块、所述安全模块连接。本实用新型赋予了配电网边缘计算能力，实现了配电台区数据的智能分析与决策控制的本地化处理，避免了大量感知数据发往配电主站，减轻了配电通信网络负载，降低了配电业务处理时延，满足配电终端新型业务实时性需求。

Description

一种用于配电物联网的边缘计算装置

技术领域

本实用新型涉及配电物联网技术领域，具体涉及一种用于配电物联网的边缘计算装置。

背景技术

经济的快速发展导致配电网规模的不断扩大，供电质量、供电安全及稳定运行面临严峻挑战。物联网技术是解决这一挑战的关键技术这一，物联网技术与配电网的深度融合产生了配电物联网，实现了对配电网运行状态的全面感知和配电设备间互联、互通、互操作功能。为实现配电网精准控制，能源高效利用提供了基础。

但另一方面，全面感知的配电物联网产生了大量的数据，而传统配电网需要将这些数据传输到配电主站集中处理，这一模式给配电通信网造成了极大的压力，导致拥塞频率提升，配电业务延迟增大，降低了关键业务的实时性，尤其是对配电网异常和故障的及时准确及快速响应难以实现。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于配电物联网的边缘计算装置，在靠近配电终端的边缘侧增加计算能力，称为边缘计算。边缘计算是网络、计算、存储和AI加速能力的融合。边缘计算装置对从配电物联网收集到的数据就近处理，及时对配电异常情况作出响应，同时可进行AI 智能分析配电网运行状态，对配电网做出实时控制。边缘计算装置的应用不仅实现配电感知数据的本地化处理，更可降低配电网数据传输延迟，提升配电业务实时性，从而提高供电可靠性和用户满意度。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种用于配电物联网的边缘计算装置，包括控制模块、AI加速模块、通信模块、存储模块、安全模块、电源模块，所述控制模块分别与所述AI加速模块、所述通信模块、所述存储模块、所述安全模块、所述电源模块连接，所述AI加速模块与所述存储模块连接，所述电源模块分别与所述AI加速模块、所述通信模块、所述存储模块、所述安全模块连接。

进一步的，所述通信模块设有远程通信接口和本地通信接口。

进一步的，所述远程通信接口包括以太网接口和EPON光纤接口。

进一步的，所述本地通信接口包括RS485串行接口和PLC电力载波通信接口。

进一步的，所述存储模块包括NAND Flash存储器和DDR3 SDRAM存储器。

进一步的，还包括USB传输模块，所述USB传输模块与所述控制模块连接。

进一步的，所述电源模块包括电网电源接口和锂电池电源接口。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、本实用新型赋予了配电网边缘计算能力，实现了配电台区数据的智能分析与决策控制的本地化处理。

2、本实用新型避免了大量感知数据发往配电主站，减轻了配电通信网络负载，降低了配电业务处理时延，满足配电终端新型业务实时性需求。

3、本实用新型配置AI加速模块，可提高配电网智能化水平，加快配电故障处理速度，提升供电可靠性和用户满意度。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详尽说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是配电物联网边缘计算架构示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1，一种用于配电物联网的边缘计算装置，包括控制模块1、AI加速模块2、通信模块3、存储模块4、安全模块5、电源模块6，所述控制模块 1分别与所述AI加速模块2、所述通信模块3、所述存储模块4、所述安全模块5、所述电源模块6连接，所述AI加速模块2与所述存储模块4连接，所述电源模块6分别与所述AI加速模块2、所述通信模块3、所述存储模块4、所述安全模块5连接。

参见图1，在本实施例中，存储模块4连接控制模块1和AI加速模块2，包括NANDFlash存储器和DDR3 SDRAM存储器。DDR3 SDRAM存储器作为内部存储器，是操作系统Linux与应用程序运行空间，也是AI加速模块2读写数据的缓冲区。NAND Flash存储器属于非易失性存储设备，用于存储应用程序、系统代码以及配网数据。为了节省存储空间，控制模块1将采集的数据压缩后存储在NAND Flash存储器中。

参见图1，在本实施例中，通信模块3连接控制模块1，包含远程通信接口31和本地通信接口32。远程通信接口31完成智能终端与主站之间的数据通信，将本装置与配电通信网连接，实现与远端主站的通信。远程通信接口31 包含两个物理接口：千兆以太网接口和EPON光纤接口。本地通信接口32完成本装置与所辖台区内的配电终端(如TTU、FTU和DTU等)之间通信，支持两种通信接口：RS485串行接口和PLC电力载波通信接口。根据实际配电终端的通信接口，采用PLC或RS485接入本装置。

参见图1，在本实施例中，控制模块1连接其它所有模块，采用高性能双核ARMCortex-A55处理器，选用Linux作为多任务操作系统，负责控制其它模块的运行，并执行分析程序、任务调度、资源管理、数据备份等功能。系统加电后，控制模块1从NAND Flash存储器中加载Linux操作系统、各模块的驱动程序以及相关应用程序。控制模块1通过本地通信接口获取配电终端数据，发送控制命令；通过远程通信接口，连接配电主站，上传边缘计算结果，接受主站的控制命令。

参见图1，在本实施例中，电源模块6连接其它模块，为其它各个模块供电，提供三种供电电压：5V，3.3V和1.8V。为保证本边缘计算装置运行的稳定性，并在电网断电情况下仍然提供决策分析能力，电源模块6采用电网电源接口和锂电池电源接口双路供电。正常情况下，电源模块6的电源输入来自电网220V输入，通过电压转换电路得到各模块供电电压。当电网发生故障，供电中断时，自动切换成锂电池供电，本装置可继续运行。

参见图1，在本实施例中，AI加速模块2连接控制模块1和存储模块4， AI加速模块2采用Ascend 310芯片，能够对多种人工智能算法进行硬件加速。控制模块1将需要AI加速处理的数据放到DDR3 SDRAM存储器的特定区域中，并启动AI加速模块2。AI加速模块2通过DMA通道从DDR3 SDRAM存储器中获取数据，进行加速计算，并将计算结果写回DDR3 SDRAM存储器，然后利用中断功能通知控制模块1，控制模块1将结果融合到其智能分析中。AI加速模块2能大幅缩短AI计算任务的处理时间。

参见图1，在本实施例中，安全模块5保证配电终端以及配电数据安全，配置国密认证专用加密芯片NRSEC3000，该芯片内置国密 SM1/SM2/DES/3DES/RSA/SHA/AES算法引擎，能够执行数据加解密、数字签名、哈希运算等安全计算功能。控制模块1将需要进行安全运算的数据发送到安全模块5，安全模块5将运算结果返回控制模块1。

在本实施例中，还包括USB传输模块，USB传输模块与控制模块1连接。 USB传输模块用于连接外置的USB存储设备，还可以连接USB摄像头获得视频数据，以及连接USB无线网卡连接WiFi网络。本实施例对USB接口的数量不进行限定。

本实用新型的应用模式如图2所示。

基于边缘计算的配电物联网架构由三层组成：配电感知层、边缘计算层和配电主站层。本实用新型所述装置位于边缘计算层。向下通过本地通信接口与配电感知层终端连接，向上通过远程通信接口接入配电通信网，和配电主站层连接。本装置负责对所辖台区的配电终端进行管理和执行边缘计算任务。

配电感知层的配电物联网终端采集配电网数据，并通过本实施例的本地通信接口汇聚到本装置。

控制模块对汇聚的配电数据执行边缘计算任务。重要的配电数据利用安全模块加密后上传到配电主站。对于非重要数据，利用AI加速模块分析处理，结果保存到本地Flash存储中，同时上传到配电主站备份。

本实用新型接收主站下发的控制命令，控制模块通过安全模块对命令进行解密，然后通过本地通信接口发送到对应的配电终端，实现了精细化配电设备管控。

本装置通过USB传输模块连接的USB外置存储设备可以实现数据备份和系统升级功能。

最后需要说明的是，上面实施例仅用以说明本实用新型技术方案而非限制，虽然参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的精神和相关范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：包括控制模块(1)、AI加速模块(2)、通信模块(3)、存储模块(4)、安全模块(5)、电源模块(6)，所述控制模块(1)分别与所述AI加速模块(2)、所述通信模块(3)、所述存储模块(4)、所述安全模块(5)、所述电源模块(6)连接，所述AI加速模块(2)与所述存储模块(4)连接，所述电源模块(6)分别与所述AI加速模块(2)、所述通信模块(3)、所述存储模块(4)、所述安全模块(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：所述通信模块(3)设有远程通信接口(31)和本地通信接口(32)。

3.根据权利要求2所述的一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：所述远程通信接口(31)包括以太网接口和EPON光纤接口。

4.根据权利要求2所述的一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：所述本地通信接口(32)包括RS485串行接口和PLC电力载波通信接口。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：所述存储模块(4)包括NAND Flash存储器和DDR3SDRAM存储器。

6.根据权利要求5所述的一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：还包括USB传输模块，所述USB传输模块与所述控制模块(1)连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于配电物联网的边缘计算装置，其特征在于：所述电源模块(6)包括电网电源接口和锂电池电源接口。

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