CN214228280U - 边缘物联代理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了边缘物联代理设备，包括主站、边缘物联代理网关、多个汇聚节点和多个在线监测设备，其中，所述主站设置有信息安全网络隔离装置和安全接入网关；所述边缘物联代理网关包括主控设备、通讯设备和供电设备，所述主控设备用于进行数据缓存、设备控制、模型管理、安全管理、服务管理和系统管理，所述供电设备用于对边缘物联代理网关进行供电，所述通讯设备包括有线通讯设备和无线通讯设备，所述多个汇聚节点连接多个在线监测设备。本实用新型具备在输变电场景中各类智能传感器、智能业务终端进行统一接入、数据解析和实时边缘计算的功能。

Description

边缘物联代理设备

技术领域

本实用新型涉及边缘物联代理领域，尤其涉及边缘物联代理设备。

背景技术

随着电子通信技术的不断发展，目前越来越多工业、建筑、电力、交通等大型企业用户希望通过云平台及物联网等技术实现数据的实时集中管理及分布式监控，以达到节能减排的效果。其中，电力无线专网在城市应用中遇到一个突出问题：大量业务终端位于室内，如多层建筑的弱电井、楼梯间、地下室等，基于室外宏基站的电力无线专网信号受建筑物墙体遮挡影响信号覆盖，导致信号弱或存在覆盖盲区。我公司研发出的边缘物联代理基于成熟的嵌入式通信软硬件平台，具有实时性强，可靠性高，穿透性强的特点。边缘物联代理网关能够采集终端的数据，并向云平台进行转发，实现云平台与采集终端之间的数据交互，从而帮助电力用户提高用电效率，改变用电方式，达到节能减排、降低成本的目的。

对于目前的边缘物联代理网关，没有一种合适的用于输变电场景的网关，现有边缘物联代理设备无法实现数据一个源”和“统一接入、边缘智能、共享共用”。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供边缘物联代理设备，用于解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

边缘物联代理设备，包括主站、边缘物联代理网关、多个汇聚节点和多个在线监测设备，其中，所述主站设置有信息安全网络隔离装置和安全接入网关；所述边缘物联代理网关包括主控设备、通讯设备和供电设备，所述主控设备用于进行数据缓存、设备控制、模型管理、安全管理、服务管理和系统管理，所述供电设备用于对边缘物联代理网关进行供电，所述通讯设备包括有线通讯设备和无线通讯设备，所述边缘物联代理网关通过安全接入网关与主站进行通讯，通过有线通讯设备与多个在线监测设备进行通讯，并通过无线通讯设备与多个汇聚节点进行通讯，所述多个汇聚节点连接多个在线监测设备。

进一步的，所述安全接入网关包括低端型安全接入网关和高端型安全接入网关，所述信息安全网络隔离装置连接高端型安全接入网关。

进一步的，所述主站包括物联网管理平台和其他主站系统，所述物联网管理平台通过信息安全网络隔离装置、高端型安全接入网关、运营商APN专网/电力无线专网的方式与通过低端型接入网关的方式连接边缘物联代理网关，所述其他主站通过信息安全网络隔离装置、高端型安全接入网关、运营商APN专网/电力无线专网的方式连接边缘物联代理网关。

进一步的，所述有线通讯设备包括多个有线通讯接口，所述有线通讯接口至少包括RS485通讯接口。

进一步的，所述无线通讯设备包括多个无线通讯接口，所述无线通讯接口至少包括WiFi、蓝牙接口、LORA接口和ZigBee接口中的一种或多种。

进一步的，所述无线监测设备至少包括温湿度监测设备、压力监测设备、开关监测设备、电量监测设备、计数器、继电监测设备、容量监测设备、摄像头中的一种或多种。

本实用新型的有益效果：本实用新型具备在输变电场景中各类智能传感器、智能业务终端进行统一接入、数据解析和实时边缘计算的功能。边缘物联代理网关是电力物联网感知层的核心设备，是实现“数据一个源”和“统一接入、边缘智能、共享共用”的关键设备，南向与汇聚节点通讯，经过协议解析、设备信息建模、边缘计算，北向将数据上送省/市电力物联网管理系统、输变电设备在线监测系统或其他主站系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1，本实施例提出一种用于输变电场景中的边缘物联代理设备，包括主站、边缘物联代理网关、多个汇聚节点和多个在线监测设备，其中，所述主站设置有信息安全网络隔离装置和安全接入网关；所述边缘物联代理网关包括主控设备、通讯设备和供电设备，所述主控设备用于进行数据缓存、设备控制、模型管理、安全管理、服务管理和系统管理，所述供电设备用于对边缘物联代理网关进行供电，所述通讯设备包括有线通讯设备和无线通讯设备，所述边缘物联代理网关通过安全接入网关与主站进行通讯，通过有线通讯设备与多个在线监测设备进行通讯，并通过无线通讯设备与多个汇聚节点进行通讯，所述多个汇聚节点连接多个在线监测设备。

进一步的，所述安全接入网关包括低端型安全接入网关和高端型安全接入网关，所述信息安全网络隔离装置连接高端型安全接入网关。

进一步的，所述主站包括物联网管理平台和其他主站系统，所述物联网管理平台通过信息安全网络隔离装置、高端型安全接入网关、运营商APN专网/电力无线专网的方式与通过低端型接入网关的方式连接边缘物联代理网关，所述其他主站通过信息安全网络隔离装置、高端型安全接入网关、运营商APN专网/电力无线专网的方式连接边缘物联代理网关。

进一步的，所述有线通讯设备包括多个有线通讯接口，所述有线通讯接口至少包括RS485通讯接口。

进一步的，所述无线通讯设备包括多个无线通讯接口，所述无线通讯接口至少包括WiFi、蓝牙接口、LORA接口和ZigBee接口中的一种或多种。

进一步的，所述无线监测设备至少包括SF₆密度继电器、避雷针放电计数器、蓄电池在线监测设备、开关柜综合状态监测设备、断路器机械特性监测设备、变压器铁芯接地/冲击监测设备、开关柜温度测量仪、少油监测设备中的一种或多种。

具体的，本实施例的边缘物联代理网关包括：

感知层：由各类物联网传感器、智能业务终端、汇聚节点和边缘物联代理组成，实现传感器信息采集、汇聚和转发。物联网传感器按照功耗分为微功耗传感器（µW级）和低功耗传感器（mW级），按照通讯方式分为有线传感器（RS485）和无线传感器（WiFi、蓝牙、LORA、Zigbee等）。汇聚节点是具有数据汇聚和数据转发功能的设备，对输电线路或变电站数据进行汇聚和转发，并具备简单计算能力，比如阈值告警、趋势预警等。边缘物联代理南向和汇聚节点通信，经过边缘计算，北向往省/市公司物联网管理系统提供各类数据，可在脱离平台控制的情况下，支持就地配置边缘计算任务。

（2）网络层：网络层由电力光纤网络、电力专网、电力APN通讯通道及相关网络设备构成，为输变电设备物联网提供靠可靠，高安全、高宽带的数据传输通道。

（3）平台层：基于省/市物联网管理系统实现各类物联网传感器、智能业务终端、汇聚节点和边缘物联代理以及网络设备的设备管理、远程运维和数据存储。

（4）应用层：应用层为输变电物联网高级应用、电网运检智能化分析管控系统以及其他应用系统提供业务数据和算法能力支撑。

本实施例的边缘物联代理网关的设计架构如下：

（1）设备接入层

物理网络接口：支持以太网、RS485、WiFi、蓝牙、LORA、Zigbee；

南向通讯协议：南向支持MODBUS、IEC104、MQTT、国网低/微功耗组网通讯协议等；

北向通讯协议：北向支持MODBUS、IEC104、MQTT、I2规约等。

（2）基础服务层

基础服务层主要实现如下核心组件：

数据缓存：对南向对象收集的数据进行持久性存储和相关管理的服务；

设备控制：实现从北侧到南向的控制请求的服务；

模型管理：从物联管理平台获取物联终端模型、对采集的终端数据进行解析、并基于物联终端模型对采集数据进行过滤、校验和标准化处置、支撑边缘融合应用；

服务总线：为各微服务提供服务发布、配置的服务；

安全服务：集成硬件安全模块或软件密码模块，实现与安全接入网关之间的双向身份认证和数据传输机密性、完整性保护；

系统管理：实现操作系统管理、日志管理、配置管理、操作维护和版本管理等。

（3）支持服务层

支持服务层包含广泛的微服务，可提供边缘计算和智能分析，包括规则引擎、函数计算、流计算、AI服务策略配置以及容器管理等各种微服务。

（4）边缘应用层

数据监视：实时监视站内设备和传感器的数据；

分析预警：实时分析、展示站内设备异常预警情况；

状态评估：基于数据分析，实现对变电站及设备运行状态的综合评估。

本实施例的边缘物联代理网关的功能如下：

1数据汇聚

支持以太网、RS485、WiFi、蓝牙、LORA、Zigbee等各类网络通道的数据汇聚。

2协议转换

南向支持MQTT、MODBUS、104、国网低功耗组网通讯协议等通讯协议，并根据主站的通信协议类型进行转换，可转换为MQTT协议、I2规约等，与国网物联网平台和输变电在线监测平台要求协议相匹配。

3数据存储

实现各类传感器在线监测数据的本地实时存储，支持轻量级数据库MYSQL。

（1）存储电力物联网终端及边缘物联代理设备的配置数据信息；

（2）支持对采集的实时数据进行分类管理和存储，存储时间不少于三个月；

（3）当远程通信中断时、应能缓存所连接的全部业务终端的业务数据。

4边缘计算

支持设备注册、设备信息建模、任务调度、数据存储与处理、资源配置与编排等计算能力，支持函数计算、流计算、基于SQL的实时数据处理、基于规则的数据处理等功能，同时，通过容器技术承载设备厂商微应用，满足设备厂商的边缘计算需求。

（1）支持云边协同、支持统一可信边缘计算框架；

（2）支持基于设备信息统一物模型、支持设备模型存储、管理、更新、组合、基于模型的数据校核、数据过滤、控制命令校核；

（3）支持数据存储、分发与共享、支持对历史数据查询与处理、支持对实时数据的订阅与处理、历史数据查询与实时数据订阅宜支持基于设备名称、设备类型对数据进行过滤；

（4）支持基于API接口或消息总线的数据共享机制；

（5）资源配置与编排等计算能力强、可以容器化方式部署；

（6）支持函数计算、流计算、基于SQL的实时数据处理、基于规则的数据处理等功能；

（7）支持场景联动、自定义事件触发及处理机制。

5网络安全

支持内置安全芯片或TF加密卡，基于国网公司统一密码基础设施进行数字证书和密钥管理，支持国家密码管理部门认可的SM1、SM2、SM3、SM4等密码算法。南向与汇聚节点通信采用硬件指纹认证方式进行身份认证管理功能。

6设备维护与管理

支持设备信息查询及配置管理，并能够提供本地操作维护接口，具备远程升级功能。

（1）查询设备配置信息、运行工况、软硬件版本信息等；

（2）配置设备名称、网络信息、设备当前时间、CPU以及内存告警门限等；

（3）支持本地及远程重启与升级；

（4）监控应用软件的运行状态、以及对应用程序进行停止、重启等控制；

（5）实现对通信网络的拓扑识别；

（6）支持用户登录、操作信息、运行状态、移动存储设备接入、异常网络访问等事件信息的采集；

（7）支持触发性事件信息的采集和周期性上送的状态类信息的采集；

（8）定期系统自检的功能；

（9）故障告警功能、并对告警严重程度进行分级。

7权限管理

支持对用户权限的安全管理功能，按照访问权限设置用户角色，并根据鉴权、访问控制、权限维护操作产生告警和日志记录。

（1）提供鉴权和访问控制、对操作维护人员实行身份认证、对于未授权用户访问应产生告警和日志记录；

（2）按照访问权限设置用户角色、并根据访问权限分配可访问的资源。

8日志功能

支持日志功能，包括但不限于系统日志、操作日志和安全日志，日志记录支持查询和导出。

（1）包括系统日志（用于监测设备的运行状态）、操作日志（用于记录用户所执行的所有操作记录）和安全日志（记录用户登陆、注销等活动）、日志记录不可修改和删除、日志记录不少于5000条、支持采用循环记录方式自动定期清理过期日志；

（2）能够查询日志的详细内容、查看备份的日志时不能影响系统当前的日志记录；

（3）具备日志导出功能；

9其他功能

具备电源状态、运行状态、通信信号等指示灯，支持一键重启功能。

本实施例的汇聚节点功能如下：

（1）实时监测

支持开关柜综合状态监测、断路器机械特性监测、蓄电池在线监测、避雷器监测和SF6监测等多种类型的周边传感器节点信息接入.

（2）通讯距离

通信距离：>1000米（5db天线空旷环境中）。

（3）汇聚转发

支持传感器和智能业务终端数据的无线自组网、汇聚、协议转换和转发功能，转发传感器节点信息到边缘物联代理。

（4）边缘计算

具有简单的边缘计算功能，比如阈值告警、趋势预警等。

（5）网络安全

具备硬件身份认证及国家密码管理部门认可的SM1、SM2、SM3、SM4等密码算法功能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.边缘物联代理设备，其特征在于，包括主站、边缘物联代理网关、多个汇聚节点和多个在线监测设备，其中，所述主站设置有信息安全网络隔离装置和安全接入网关；所述边缘物联代理网关包括主控设备、通讯设备和供电设备，所述主控设备用于进行数据缓存、设备控制、模型管理、安全管理、服务管理和系统管理，所述供电设备用于对边缘物联代理网关进行供电，所述通讯设备包括有线通讯设备和无线通讯设备，所述边缘物联代理网关通过安全接入网关与主站进行通讯，通过有线通讯设备与多个在线监测设备进行通讯，并通过无线通讯设备与多个汇聚节点进行通讯，所述多个汇聚节点连接多个在线监测设备。

2.根据权利要求1所述的边缘物联代理设备，其特征在于，所述安全接入网关包括低端型安全接入网关和高端型安全接入网关，所述信息安全网络隔离装置连接高端型安全接入网关。

3.根据权利要求2所述的边缘物联代理设备，其特征在于，所述主站包括物联网管理平台和其他主站系统，所述物联网管理平台通过信息安全网络隔离装置、高端型安全接入网关、运营商APN专网/电力无线专网的方式与通过低端型接入网关的方式连接边缘物联代理网关，所述其他主站通过信息安全网络隔离装置、高端型安全接入网关、运营商APN专网/电力无线专网的方式连接边缘物联代理网关。

4.根据权利要求1所述的边缘物联代理设备，其特征在于，所述有线通讯设备包括多个有线通讯接口，所述有线通讯接口至少包括RS485通讯接口。

5.根据权利要求1所述的边缘物联代理设备，其特征在于，所述无线通讯设备包括多个无线通讯接口，所述无线通讯接口至少包括WiFi、蓝牙接口、LORA接口和ZigBee接口中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的边缘物联代理设备，其特征在于，所述无线监测设备至少包括温湿度监测设备、压力监测设备、开关监测设备、电量监测设备、计数器、继电监测设备、容量监测设备、摄像头中的一种或多种。

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