一种基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备的制作方法

1.本发明涉及一种基于树莓派的数据采集并结合边缘计算的设备，特别涉及一种基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备。


背景技术：

2.当前工业领域设备众多，流水线实时产生的数据量庞大，尤其是离散制造业生产环节较流程制造业更加分散，生产设备多样化，生产过程产生的数据较为复杂，如果将这些生产数据全部发送至云端，由此产生的数据规模是十分庞大的。在高效、快速地处理和分析边缘设备产生海量数据时，采用集中式计算、存储和传输的云计算模式面临着实时性不够、带宽不足、能耗巨大以及安全隐私等问题。
3.再者，云计算环境下，传感器把采集到的数据传输到云端服务器，分析之后再把指令传回来，因为传输距离远导致数据在传输过程中可能会出现延时，响应速度较慢，而且当数据量过大的时候传输效率和性能也会受到影响。
4.现有技术中，只能实现单一的协议通信，而且设备选型存在局限性，可扩展性不强，并且常用的数据集成的方式都是基于pc端软件实现，时延性较高，安全性较低，便捷性差，同时成本较高，对于工业离散制造业来说，既加大了资源的浪费，也在一定程度上加大了数据传输时的风险。
5.因此，特别需要一种基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备，以解决上述现有存在的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备，针对现有技术的不足，通过硬件的方式采集数据，速率会大大的提高，并且结合边缘计算的相关算法，能够大大降低工业离散制造业领域的数据运算压力。
7.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备，包括：移动端装置，通过互联网与应用端装置互相通讯连接；应用端装置，基于树莓派硬件搭建，与边缘计算端装置互相通讯连接，实时采集数据；边缘计算端装置，采用算法摒除采集上来的冗余数据；及感知端装置，通过不同协议采集传感器的数据，再通过opcua、mqtt等协议标准化为统一的协议。
8.在本发明的一个实施例中，所述移动端装置为云平台或大数据平台。
9.在本发明的一个实施例中，所述应用端装置包括数据库存储单元、客户端gui显示单元、数据中心单元和树莓派客户端单元，所述树莓派客户端单元作为应用层主控中心，所述树莓派客户端单元分别与客户端gui显示单元、数据库存储单元和数据中心单元，数据库
存储单元用以存储设备数据；所述树莓派客户端单元通过tcp/ip与pc端连通，用以人机交互。
10.在本发明的一个实施例中，所述边缘计算端装置包括数据库缓存单元、函数计算单元和树莓派服务器单元，所述树莓派服务器单元分别与数据库缓存单元和函数计算单元互相通讯连接，所述树莓派服务器单元与感知端装置互相通讯连接，通过多种通讯协议将设备数据采集到本地服务器，可以实现数据的缓存以及对特殊数据点的监听，同时通过函数计算单元实现缓存数据的预处理。
11.在本发明的一个实施例中，所述感知端装置通过tcp/ip接口实现与边缘计算端装置的树莓派服务器单元互相通讯连接，对于设备数量较多的场景，可以通过连接交换机实现多端口多设备连接。
12.在本发明的一个实施例中，所述感知端装置中，plc设备主要包括西门子、三菱、欧姆龙、jetter等主流plc；另外，还包括modbus、mqtt等众多协议设备的数据采集。上述设备的数据采集过程中，与树莓派服务器单元连接方式主要通过网线连接。
13.在本发明的一个实施例中，所述移动端装置为pc机，应用端装置和边缘计算端装置分别采用树莓派客户端单元和树莓派服务器单元实现，所述感知端装置包括一些被测设备，包括各种类型的plc以及传感器。
14.本发明的基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备，与现有技术相比，通过运用算力较强的树莓派硬件，极大满足了多协议转换及边缘计算的硬件配置要求，通过硬件的方式采集数据，同时opcua、mqtt等协议为连接工业设备提供实时可靠的消息服务，通过设备部署实现边缘端和云端的协同，基于流式计算处理边缘设备产生的数据，实时响应业务需求，并行聚合非实时数据并传到云端，实现边缘计算和云计算的协同，可以实现西门子、三菱、欧姆龙、jetter等plc设备基于opcua、mqtt等协议的数据采集，集成了文本、http等众多协议，通过服务器的界面配置，来设定协议和设备的选型，已达到通用性以及便捷性，实现本发明的目的。
15.本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
16.图1为本发明的基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备的结构示意图；图2为本发明的基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备的流程示意图。
具体实施方式
17.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例
18.如图1和图2所示，本发明的基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备，包括：移动端装置10，通过互联网与应用端装置20互相通讯连接；
应用端装置20，基于树莓派硬件搭建，与边缘计算端装置30互相通讯连接，实时采集数据；边缘计算端装置30，采用算法摒除采集上来的冗余数据；及感知端装置40，通过不同协议采集传感器的数据，再通过opcua、mqtt等协议标准化为统一的协议。
19.在本实施例中，移动端装置10为云平台或大数据平台。
20.在本实施例中，应用端装置20包括数据库存储单元21、客户端gui显示单元22、数据中心单元23和树莓派客户端单元24，树莓派客户端单元24作为应用层主控中心，树莓派客户端单元24分别与客户端gui显示单元22、数据库存储单元21和数据中心单元23，数据库存储单元21用以存储设备数据；树莓派客户端单元24通过tcp/ip与pc端连通，用以人机交互。
21.在本实施例中，边缘计算端装置30包括数据库缓存单元31、函数计算单元32和树莓派服务器单元33，树莓派服务器单元33分别与数据库缓存单元31和函数计算单元32互相通讯连接，树莓派服务器单元33与感知端装置40互相通讯连接，通过多种通讯协议将设备数据采集到本地服务器，可以实现数据的缓存以及对特殊数据点的监听，同时通过函数计算单元32实现缓存数据的预处理。
22.在本实施例中，感知端装置40通过tcp/ip接口实现与边缘计算端装置30的树莓派服务器单元33互相通讯连接，对于设备数量较多的场景，可以通过连接交换机34实现多端口多设备连接。
23.在本实施例中，感知端装置40中，plc设备主要包括西门子、三菱、欧姆龙、jetter等主流plc；另外，还包括modbus、mqtt等众多协议设备的数据采集。上述设备的数据采集过程中，与树莓派服务器单元33连接方式主要通过网线连接。
24.在本实施例中，移动端装置10为pc机，应用端装置20和边缘计算端装置30分别采用树莓派客户端单元24和树莓派服务器单元33实现，感知端装置40包括一些被测设备，包括各种类型的plc以及传感器。
25.本发明的基于工业互联网数据集成及边缘计算处理的设备的具体工作流程如下：首先，在设备上设置类型并允许远程访问设备，然后树莓派客户端单元根据协议建立通讯连接，然后根据数据地址和类型获取plc设备上的数据并本地缓存、实时监听（一旦异常触发报警）、对冗余数据就近边缘处理以及发送至opcua服务器，树莓派服务器单元负责采集opcua的数据并存储部分关键数据到数据库存储单元中，且实时展示到web界面或客户端gui显示单元。
26.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。