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专利号: 2022105873615
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:包括制造企业数字产品的前端设备接入和云端服务器平台;所述前端设备接入包括和所述云端服务器平台通信连接的平台底端的端层和边缘层;所述云端服务器平台包括用于提供云基础设施的Iaas层、实现对工业数据进行云处理与云控制的工业PaaS层和提供与用户直接对接的通道的工业SaaS层;

所述端层以物联网技术为基础,产生并汇聚工业数据,所述工业数据包括来自不同设备、不同系统的历史数据和即时数据,涉及结构化的生产数据、状态数据和非结构化的对象数据;

所述边缘层用于对端层产生的工业数据进行采集,并对不同来源的工业数据进行协议解析和边缘处理;

所述Iaas层采用虚拟化技术,利用分布式存储、并发式计算、高负载调度技术,实现资源服务设施的动态管理,提高资源服务有效利用率,也确保资源服务的安全;Iaas层作为设备和平台应用的连接层,为工业Paas层和工业Saas层的应用服务提供完整的底层基础设施服务;

所述工业PaaS层由云计算技术构建,不仅接收存储数据,还提供强大的运算环境,利用数据库、算法分析技术,实现数据进一步处理与计算、数据存储、应用或微服务开发功能,以叠加、扩展的方式提供工业应用开发、部署的基础环境,形成完整度高、定制性好、移植复用程度高的工业操作系统;

所述工业SaaS层基于工业PaaS层平台上的工业微服务功能模块实现传统信息系统的云改造,为用户提供工业APP数字化解决方案。

2.根据权利要求1所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述边缘层包括:数据采集模块,用于通过有线和无线通信技术,对工业现场设备实现接入,以及对设备运行时关键指标数据的采集;

协议解析模块,用于通过协议解析与转换、中间件技术兼容工业通信协议,实现对数据格式的转换与统一,并利用HTTP、MQTT方式将采集到的数据传输到云端数据汇聚平台及云端数据分析系统;

边缘处理模块,基于实时操作系统及边缘分析算法技术的支撑,通过智能ECN兼容多种异构联接,提供软硬一体化安全,在靠近设备及数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储,形成边云协同分析处理;

工业数据采集安全管理,用于通过工业防火墙和工业网关产品,实现数据加密传输,防止数据泄漏、被侦听或篡改,保障数据采集和传输过程中的安全。

3.根据权利要求1所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述IaaS层提供机房基础设施、服务器设备、存储设备和网络设备的基础设施;

池化以后,基础设施就变成了计算资源池、存储资源池、网络资源池和安全资源池的基础资源;

所述计算资源池采用虚拟化技术,将物理CPU、内存硬件资源虚拟化为逻辑资源,分为分布式计算资源池、高密度计算资源池、高I/O数据库计算资源池以及高性能计算资源池;

所述存储资源池用于统一存储资源;

所述网络资源池用于采用堆叠技术,将多台加入交换机虚拟为一台设备,将网络划分为业务、管理、存储平台,各网络之间平面隔离;

所述安全资源池用于将传统网络安全产品,采用虚拟化技术构建资源池。

4.根据权利要求3所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述IaaS还包括:云监测模块,为用户提供基于时间、自定义监测、日志三方面对云资源的监测,包括查看连接使用率、活跃与非活跃连接、丢包速率、健康和异常实例的监测指标,并提供站点监测,用于模拟服务器访问状况;

数据快递服务,用于通过硬盘向云端传输TB到PB级的数据。

5.根据权利要求1所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述工业PaaS层以容器为基础,基于Openshift容器云平台实现,为用户提供应用的构建、部署和运维管理,无需用户自行搭建计算执行环境。

6.根据权利要求5所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述容器云平台自底向上包括:基础架构层,为平台提供基础的运行环境,支持平台运行在物理机、虚拟机、公有云、私有云和混合云上;

容器引擎层,以Docker作为容器引擎;

容器编排层,以Google的k8s进行容器编排;

PaaS服务层,为上层应用服务提供支持;

界面及工具层,提供多种用户接入通道。

7.根据权利要求1所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述工业PaaS层包括:资源部署与管理层,包括物理机资源管理、存储资源管理、网络资源管理、虚拟资源管理、集群管理、运维管理和故障修复;

工业大数据系统层,包括数据预处理模块、数据存储模块、数据计算模块和数据可视化模块;

工业数据建模与分析层,包括设备机理AI建模与调试工具、数据建模、设备仿真环境、系统级测试验证环境、整机型测试验证环境、深度学习、迁移学习中一种或多种;

工业微服务组件库,包括产品生命周期微服务及组件;

应用开发,包括开发工具、测试工具、部署框架。

8.根据权利要求7所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述数据预处理模块用于利用机器学习算法对多源数据进行预处理、聚类和分析,剔除冗余数据,完成数据的规整和分类;

所述数据计算模块用于对接收的数据进行实时分析、时序分析、离线分析、动态预警、生成数据标签中的一种或多种处理,判断设备运行状态,预测设备告警点;

所述数据可视化模块用于对企业设备进行几何建模,展示设备分布、设备运行状况,同时将设备模型与实时、档案基础数据绑定,实现设备在场景中的快速定位与基础信息查询。

9.根据权利要求1所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述SaaS层通过租用的方式提供服务,服务部署在云端,用户注册后进行订购即可获得需要的服务;

所述SaaS层的核心组件包括安全组件、数据隔离组件、可扩展组件、多租户组件;

所述安全组件用于对SaaS产品进行安全防护,保障系统数据安全;

所述数据隔离组件用于隔离各企业之间的数据以及对不同用户的数据进行识别、区分以及隔离;

所述可扩展组件用于实现水平扩展SaaS层的整体服务性能;

所述多租户组件用于保障用户按期望索引到正确的数据,各企业间的数据不会相互干扰。

10.根据权利要求1所述的一种中小型制造业的数字产品实时监测通用互联网平台,其特征在于:所述工业PaaS层还包括:块存储模块,用于保存应用和服务的基本信息;

监测模块,用于持续监测平台应用的运行状态,比如健康状态、资源使用率及可用性;

消息总线模块,用以实现系统之间通讯的基础,所述消息总线模块支持pub/sub模式。