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CN108011948B - 一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统 - Google Patents

一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，解决了现有工业设备监控系统人力成本高、工作效率低、数据传输时延高、云平台压力大等问题。本发明包括用于工业设备的监控数据的集中存储及进行工业设备的核心控制指令的输出的云平台，用于接收云平台的输出的核心控制指令、工业设备的监控数据的同步处理、进行工业设备的监控数据的预存储、对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出的中心节点，及用于承载业务输出、采集工业设备的实时监控数据及接收中心节点输出的控制指令并将控制指令分发至对应的工业设备的边缘节点。本发明有效降低数据传输时延，减轻了云平台压力，提高了安全性，提高工业设备的运行效率。

Description

一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统
技术领域
本发明涉及计算机通信技术领域，特别是一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统。
背景技术
目前，工业设备的监控主要分为两类：
1.在工厂现场进行人工监控，这种监控方式由于监控工作人员仅能监控一台或几台工业设备，而无法同时监控处于不同地点的多台工业设备，人力成本增加，且工作效率极低；
2.部分工业设备监控系统，业务集中部署在中心网络节点，所有的数据都要汇总到后端的云数据中心完成，但是随着工业产业，尤其是新能源产业，在我国的迅速发展，数据量将呈爆发式增长，大量监控数据上传增加了云数据中心处理压力，使得数据传输时延增加。
综上所述，亟需一种降低云数据中心的处理压力、降低数据传输时延的工业设备监控系统。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大大减少移动的数据量及其传播距离、有效降低时延、安全性高的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统。
一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，包括：
云平台，用于工业设备的监控数据的集中存储及进行工业设备的核心控制指令的输出；
中心节点，与所述的云平台通信连接，用于接收云平台的输出的核心控制指令、工业设备的监控数据的同步处理、进行工业设备的监控数据的预存储、对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出；与
边缘节点，与所述的中心节点通信连接，用于承载业务输出、采集工业设备的实时监控数据及接收中心节点输出的控制指令并将控制指令分发至对应的工业设备。
作为优选，所述的中心节点包括：
数据接入服务器，用于接收云平台的输出的核心控制指令；
数据同步服务器，用于工业设备的监控数据的同步处理；
数据库服务器，用于进行工业设备的监控数据的预存储；与
业务控制服务器，用于对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出。
作为优选，所述的边缘节点为若干个，每个边缘节点包括：
工业设备，用于承载业务输出；
数据采集模块，用于采集工业设备的实时监控数据；与
指令分发服务器，用于接收业务控制服务器输出的控制指令并控制指令分发至工业设备。
作为优选，所述的工业设备包括新能源发电站、充电桩及新能源车辆。
作为优选，所述的云平台包括：
新能源发电站监控平台，用于新能源发电站的监控数据的集中存储及进行新能源发电站的核心控制指令的输出；
充电桩监控平台，用于充电桩的监控数据的集中存储及进行充电桩的核心控制指令的输出；与
新能源车辆控制平台，用于新能源车辆的监控数据的集中存储及进行新能源车辆的核心控制指令的输出。
作为优选，所述的数据采集模块包括若干个传感器；所述的实时监控数据为对应的工业设备的运行数据及对应的工业设备的编号。
作为优选，所述的中心节点还包括安全隔离模块；所述的安全隔离模块用于将工业设备的监控设备传输至云平台。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)通过云平台、中心节点与若干个边缘节点的同步数据处理，在工业设备侧就近提供边缘智能服务，监控数据不用返回云平台进行处理，网络回路大大降低，极大地减少了移动的数据量及其传播距离，有效降低时延，减弱了汇聚效应，减轻了云平台压力，使得云平台作为中央管理及控制的后端，专注于灵活、弹性调度的任务，中心节点与可以帮助云平台更有效地分析、评估现场工业设备的数据，优化流程，提高效率；
2)中心节点的安全隔离模块及业务控制服务器的设置，使得有较高隐私需求的数据不会在往返云平台的过程中被监听或窃取，大大提高了工业设备监控系统的安全性；
3)减少了人力运维成本，中心节点与云平台的控制方式使得整个监控系统实现“0”出差，基于工业大数据的设备监控，提高工业设备的运行效率，为工业设备的节能降耗提供科学指导依据。
附图说明
图1为实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，包括：云平台、中心节点及边缘节点。
云平台，用于工业设备的监控数据的集中存储及进行工业设备的核心控制指令的输出，核心控制指令可以但不仅限于为边缘节点及中心节点的重要设置的修改指令及重要数据的处理指令。
中心节点，与云平台通信连接，用于接收云平台的输出的核心控制指令、工业设备的监控数据的同步处理、进行工业设备的监控数据的预存储、对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出。
边缘节点，与中心节点通信连接，用于承载业务输出、采集工业设备的实时监控数据及接收中心节点输出的控制指令并将控制指令分发至对应的工业设备。
中心节点包括：数据接入服务器、数据同步服务器、数据库服务器及业务控制服务器。
本实施例中，中心节点还包括安全隔离模块，安全隔离模块用于将工业设备的监控设备传输至云平台，由此使得有较高隐私需求的数据不会在往返云平台的过程中被监听或窃取，大大提高了工业设备监控系统的数据安全性。
数据接入服务器，用于接收云平台的输出的核心控制指令。
数据同步服务器，用于工业设备的监控数据的同步处理，由此避免了边缘节点与中心节点的数据传输存在时延。
数据库服务器，用于进行工业设备的监控数据的预存储。
业务控制服务器，用于对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出；业务控制服务器，对工业设备的监控数据，如运行情况、健康状况、发电效率、运行趋势等，与现有的特征库进行匹配，进行有针对性的对比分析、离散分析以及效率分析，找出短板工业设备发生问题的潜在原因以及可提升空间，得出决策结论，提高工业设备的运行效率，为工业设备的节能降耗提供科学指导依据。
边缘节点包括：工业设备、数据采集模块及指令分发服务器。
边缘节点为若干个，本实施例中，只示出了3个边缘节点，但示出的个数并非用于限制。
工业设备，用于承载业务输出。
本实施例中，工业设备包括新能源发电站、充电桩及新能源车辆，由此使得本发明可以直接应用于当前数据量呈爆炸式增长的新能源设备监控领域；其中，新能源发电站可以但不仅限于为光伏发电站、太阳能发电站、风能发电站、潮汐发电站及生物质能发电站。
数据采集模块，用于采集工业设备的实时监控数据。
本实施例中，数据采集模块包括若干个传感器；实时监控数据为对应的工业设备的运行数据及对应的工业设备的编号，由此方便中心节点对数据进行分类存储、处理及上传，运行数据可以但不仅限于为运行情况、健康状况、发电效率及运行趋势。
指令分发服务器，用于接收业务控制服务器输出的控制指令并控制指令分发至工业设备。
本实施例中，云平台包括：
新能源发电站监控平台，用于新能源发电站的监控数据的集中存储及进行新能源发电站的核心控制指令的输出；
充电桩监控平台，用于充电桩的监控数据的集中存储及进行充电桩的核心控制指令的输出；与
新能源车辆控制平台，用于新能源车辆的监控数据的集中存储及进行新能源车辆的核心控制指令的输出。
以上所述仅为本发明的优选实施例，实施例用于理解发明的结构、功能和效果，并不用于限制本发明的保护范围。本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，包括：
云平台，用于工业设备的监控数据的集中存储及进行工业设备的核心控制指令的输出；
中心节点，与所述的云平台通信连接，用于接收云平台的输出的核心控制指令、工业设备的监控数据的同步处理、进行工业设备的监控数据的预存储、对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出；与
边缘节点，与所述的中心节点通信连接，用于承载业务输出、采集工业设备的实时监控数据及接收中心节点输出的控制指令并将控制指令分发至对应的工业设备。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，所述的中心节点包括：
数据接入服务器，用于接收云平台的输出的核心控制指令；
数据同步服务器，用于工业设备的监控数据的同步处理；
数据库服务器，用于进行工业设备的监控数据的预存储；与
业务控制服务器，用于对经过预存储的工业设备的监控数据的实时处理及控制指令的输出。
3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，所述的边缘节点为若干个，每个边缘节点包括：
工业设备，用于承载业务输出；
数据采集模块，用于采集工业设备的实时监控数据；与
指令分发服务器，用于接收业务控制服务器输出的控制指令并控制指令分发至工业设备。
4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，所述的工业设备包括新能源发电站、充电桩及新能源车辆。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，所述的云平台包括：
新能源发电站监控平台，用于新能源发电站的监控数据的集中存储及进行新能源发电站的核心控制指令的输出；
充电桩监控平台，用于充电桩的监控数据的集中存储及进行充电桩的核心控制指令的输出；与
新能源车辆控制平台，用于新能源车辆的监控数据的集中存储及进行新能源车辆的核心控制指令的输出。
6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，所述的数据采集模块包括若干个传感器；所述的实时监控数据为对应的工业设备的运行数据及对应的工业设备的编号。
7.根据权利要求1至6任一所述的基于边缘计算的工业设备一体化监控系统，其特征在于，所述的中心节点还包括安全隔离模块；所述的安全隔离模块用于将工业设备的监控设备传输至云平台。
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