[发明专利]一种面向工业制造的边缘计算智能适配器及实现方法

说明书

本发明公开了一种面向工业制造的边缘计算智能适配器及实现方法，该适配器包括Modbus协议解析器、AI/DI/DO信号处理模块、边缘计算模块和输出模块；Modbus协议解析器解析采集设备的数据；AI/DI/DO信号处理模块将模拟量、数字量输入转化为数字量输出控制信号；边缘计算模块通过轻量级机器学习算法子模块得到预测信息，数据处理子模块按照配置子模块预先设置的处理方式进行数据处理，处理后的数据存入存储子模块中，输出模块提供OPC UA服务器服务，读取存储子模块中数据，进行人机交互操作，同时将数据传输上报。本发明的边缘计算处理缓解了网络带宽与数据中心数据处理压力，增强了云服务的响应能力。

技术领域

本发明涉及工业互联网及智能计算设备技术领域，尤其涉及一种面向工业制造的边缘计算智能适配器及实现方法。

背景技术

随着工业互联技术的飞速发展及广泛应用，爆炸式增长的海量边缘数据给集中式的云计算处理模式带来了越来越大的压力，大量设备产生的数据，其中只有少量是关键数据，大都是临时数据，无需长期存储。边缘计算设备可以在网络边缘处理大量临时数据，从而缓解网络带宽与数据中心数据处理压力。另一方面，复杂的工业网络环境中存在链路和路由不稳定等问题，这些因素造成的延迟过高、抖动过强、数据传输速度过慢等问题，严重影响云服务的响应能力。因此，需要为工业中大量的采集设备增加边缘计算技术，从而增强云服务的响应能力。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种面向工业制造的边缘计算智能适配器及实现方法，采用边缘计算的方式，缓解网络带宽与数据中心数据处理压力，同时使用OPC UA方式输出，实现系统的无缝衔接，增强云服务的响应能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种面向工业制造的边缘计算智能适配器，包括：Modbus协议解析器、AI/DI/DO信号处理模块、边缘计算模块和输出模块；

所述Modbus协议解析器用于解析采集设备的数据，Modbus协议栈中Modbus主站解析RTU协议和TCP协议，解析后的数据传送至边缘计算模块；

所述AI/DI/DO信号处理模块将模拟量、数字量数据的输入转化为数字量输出控制信号；

所述边缘计算模块包括存储子模块、轻量级机器学习算法子模块、配置子模块和数据处理子模块；

所述存储子模块包括原始数据区和处理数据区，所述原始数据区存储采集设备数据映射到存储子模块中的原始数据，所述处理数据区存储经过数据处理子模块处理后的数据；

所述轻量级机器学习算法子模块采用径向基学习算法，根据存储子模块中的历史原始数据样本，通过径向基学习算法逼近任意的非线性函数，得到预测信息；

所述配置子模块用于配置采集设备的协议类型，以及配置存储子模块中的采集设备数据的处理方式；

所述数据处理子模块根据配置子模块的设置，对存储子模块中原始数据区的数据做出相应的数据处理，调用轻量级机器学习算法子模块进行辅助计算处理，处理后的数据存入存储子模块相应的处理数据区中；

所述输出模块提供OPC UA服务器服务，读取存储子模块中处理数据区数据，进行人机交互操作，同时与上层应用系统进行数据传输。

作为优选的技术方案，还设有接口模块，所述接口模块包括RS232接口、RS485接口、AI/DI/DO接口、以太网接口、4G接口和WIFI接口，所述RS232接口和RS485接口为ModbusRTU协议接口，所述AI/DI/DO接口提供数字量及模块量的传输通道，所述以太网接口提供OPC UA或Modbus TCP的有线TCP/IP接口，所述4G接口和WIFI接口提供OPC UA服务器或Modbus TCP的无线TCP/IP接口。