[发明专利]一种基于边缘计算的全光智能工业网关

权利要求书

1.一种基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，包括边缘计算处理模块、以太网交换模块、以及无源光纤网络终端芯片模块；

所述边缘计算处理模块，具有支持工控协议的数据传输接口，其通过网口与所述以太网交换模块相连；所述边缘计算处理模块通过所述支持工控协议的数据传输接口、以及以太网交换模块的下行通路采集工业设备工况信息，通过所述以太网交换模块的下行通路接收数据中心的生产目标，运行边缘控制程序计算工业设备控制信号以及工业设备实时执行结果数据，并将所述工业设备控制信号通过相应数据传输接口传递给相应工业设备、将所述工业设备实时执行结果数据按照支持光网络传输的物联网应用协议通过以太网交换模块和所述无源光纤网络终端芯片模块上传给数据中心；

所述以太网交换模块具有多路下行通道，其中至少一路下行通道与所述边缘计算处理模块相连，其上行通道与所述无源光纤网络终端芯片模块相连；至少一路下行通道与工业设备相连；

所述无源光纤网络终端芯片模块的上行端口，用于与数据中心光线路终端相连，通过全光网络实现与数据中心通信。

2.如权利要求1所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，包括协处理器模块，所述协处理器模块输出端与所述边缘计算处理模块相连，所述协处理器模块输入端用于接收数字和/或模拟电压信号；所述协处理器用于将所述数字和/或模拟电压信号处理为工业设备数据传递给所述边缘计算处理模块。

3.如权利要求1所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述边缘计算处理模块具有光纤接口、千兆网口、无线接收模块、串口、模拟电压信号输入接口、数字电压信号输入接口、和/或数字电压信号输出接口。

4.如权利要求3所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述串口、模拟电压信号输入接口、数字电压信号输入接口、和/或数字电压信号输出接口与工业设备之间设有防浪涌保护电路和/或光电隔离模块。

5.如权利要求1所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述边缘计算处理模块获取所述以太网交换模块的所有下行通道的使用状态以及其传输任务，所述使用状态包括转发和透传，所述传输任务按照优先级从高到低排列包括与以太网交换模块直接连接的工业设备通信、所述工业设备实时执行结果数据上传给数据中心、与以太网交换模块直接连接的工业设备透传；按照传输任务优先级从高到低、转发状态下行通道优先的原则分配带宽。

6.如权利要求1所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述边缘计算处理模块将工业设备实时执行结果数据按照预设的一种物联网应用协议数据通过以太网交换模块和所述无源光纤网络终端芯片模块上传给数据中心。

7.如权利要求1所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，还包括存储模块，用于基于数据类别按照其预设保存时间缓存所述以太网交换模块通过所述无源光纤网络终端芯片模块上传至数据中心的各类所述工业设备实时执行结果数据、以及以太网交换模块透传数据；当所述网关与所述数据中心进行同步时，重新传输所述存储模块的未上传数据。

8.如权利要求1所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述边缘计算处理模块包括多个处理器内核，其指定专用内核运行实时操作系统，轮询获取工业设备状态数据，当满足突发中断条件时，中断所述边缘计算处理模块当前任务，并执行突然任务边缘计算。

9.如权利要求8所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述边缘计算处理模块采取多线程方式工作，通过不同线程的优先级分配，以及线程之间的同步通讯及互锁机制。

10.如权利要求9所述的基于边缘计算的全光智能工业网关，其特征在于，所述线程包括：协处理器数据轮询读取、协议解析、边缘计算、数据转发、光电转换、和/或通讯配置。