[发明专利]一种高度集成的基于云边协同的边缘智能网关

说明书

本发明公开了一种高度集成的基于云边协同的边缘智能网关，属于边缘网关技术领域，包括技术架构单元、业务架构单元、部署架构单元以及安全防护架构单元；所述技术架构单元包括连接层、数据层、应用层、通信层、链路层以及边‑云协同层；所述业务架构单元包括运行环境组件、设备交互组件、数据服务组件、网络连接组件、安全防护组件和智能应用；所述部署架构单元包括系统部署、容器化部署以及边缘智能服务平台部署等；所述安全防护架构单元包括内核层、系统层以及应用防护层。该高度集成的基于云边协同的边缘智能网关，实现了云边协同功能，使用者可通过边缘智能服务平台对边缘智能网关进行纳管，以及轻量化应用的下载、部署和状态监测。

技术领域

本发明属于边缘网关技术领域，具体为一种高度集成的基于云边协同的边缘智能网关。

背景技术

边缘网关在云计算、大数据、人工智能、物联网等新型信息技术广泛应用的当下备受关注，可以通俗的理解成在网络的边缘处借助各种网络节点设备进行计算，包括数据分析、应用部署等。随着物联网不断发展，网络带宽、数据时延、安全性等实际应用问题促使边缘网关迅速被认可关注并被重点研究。

边缘网关是一种对工业互联网领域OT层和IT层技术高度整合的产品，其中的边缘计算与传统现场数据分析处理方法不同，又与消费互联网中的云计算与大数据分析不同，具有特殊的优势与价值。边缘网关有效解决了工业互联网在落地过程中，用户越来越关注的敏感数据保护，数据实时处理效率低，云、边、端有效协同等问题。

边缘网关主要提供对工业现场的信息进行汇集、处理、存储、分析和传输等服务。作为连接现场设备与数据存储平台的纽带，边缘网关一方面要对工业现场异构网络中大量的静态信息和实时性动态信息进行采集、通信协议转换和数据包传输；另一方面更侧重于数据处理、整合、分析、决策和共享利用等核心服务。

边缘智能网关不仅需要支持多种工业协议，而且需要支持TCP/IP协议。由于不同的通信协议对应的数据包传输格式不同，只有实现异构网络转换才能满足支撑平台大规模、高速度的安全传输和信息处理的应用要求。

边缘智能网关需要向现场设备和支撑平台提供数据推送服务，包括数据的采集和交互。现场设备不断地产生实时数据，边缘智能网关接收到这些数据后，先进行预处理和计算分析，再发送给支撑平台，从而服务于大数据、AI计算、云仿真等平台应用。反之，边缘智能网关也可连接支撑工业互联网平台对现场设备进行反向控制。

现场设备会频繁地上传大量数据，这些数据中包括正常数据、无效数据和紧急数据。其中部分数据不需要上传到支撑平台中进行存储和分析，而另一部分数据则需要进行及时的处理和反馈。边缘智能网关提供本地数据的计算和智能在线分析服务，提供数据的过滤和聚合等预处理计算服务，并聚合空间和时间上互补或冗余的信息，然后再将处理后的有效数据发送至支撑平台。对于数据量巨大的现场设备，预处理计算服务能够降低大量数据上传导致的网络传输压力大、存储空间浪费等问题。

1、现有技术中，边缘网关的扩展性较差，只涵盖RS232、USB、CAN等工业常见硬件通讯端口。只支持有线通讯方式；没有预留扩展接口，不可对通讯模块、存储模块进行扩展；不支持边缘计算，不可支撑边缘侧AI应用；而且工业设计较差，结构复杂，密封、防尘、散热与抗震等性能较弱。

2、现有技术中，边缘网关在操作系统方面，采用开源操作系统，安全保障能差；在应用功能方面，内置工业软件资源匮乏，不支持云服务、云化配置、远程更新等多种云边协同应用。同时，当前网关仅支持数据采集和数据传输，不可通过边缘智能服务平台对边缘智能网关进行纳管，以及轻量化应用的下载、部署和状态监测，以及不支持5G、网关安全性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高度集成的基于云边协同的边缘智能网关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高度集成的基于云边协同的边缘智能网关，包括技术架构单元、业务架构单元、部署架构单元以及安全防护架构单元；