面向工控現(xiàn)場應用的邊緣網關架構設計和性能評估
信息技術與網絡安全
宋磊,,黃希
(1.北京樂軒銳藍科技有限公司,北京100083,;2.中國科學院計算技術研究所,北京100190)
摘要: 工業(yè)現(xiàn)場控制作為邊緣網關的典型應用場景,,是物聯(lián)網與人工智能交叉學科的研究熱點。在場景中,,傳感器的數據經過高速無線網絡匯集至邊緣網關,,算法模塊根據傳感器數據向設備發(fā)送控制指令,,完成控制閉環(huán)。與傳統(tǒng)網關僅僅收集和轉發(fā)數據相比,,邊緣計算網關還承擔了數據加工和控制生成的重要功能,,所以其安全與性能顯得尤為重要,。針對邊緣網關中的安全與性能要求,,提出了一種工業(yè)邊緣網關架構,,該架構在基于X86的Linux平臺上進行了模擬仿真和實機測試,結果表明該邊緣網關可以滿足工業(yè)現(xiàn)場控制的典型應用場景,,并滿足了傳統(tǒng)網關的基準性能,。
中圖分類號: TP391.4
文獻標識碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.06.003
引用格式: 宋磊,黃希. 面向工控現(xiàn)場應用的邊緣網關架構設計和性能評估[J].信息技術與網絡安全,2021,,40(6):15-21.
文獻標識碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.06.003
引用格式: 宋磊,黃希. 面向工控現(xiàn)場應用的邊緣網關架構設計和性能評估[J].信息技術與網絡安全,2021,,40(6):15-21.
Architecture design and performance evaluation of edge gateway for industry controlling system
Song Lei1,,Huang Xi2
1.Beijing Rayland Technology Co.,,Ltd.,,Beijing 100083,,China,; 2.Institute of Computing Technology of the Chinese Academy of Sciences,,Beijing 100190,,China)
Abstract: 工業(yè)現(xiàn)場控制作為邊緣網關的典型應用場景,,是物聯(lián)網與人工智能交叉學科的研究熱點,。在場景中,,傳感器的數據經過高速無線網絡匯集至邊緣網關,,算法模塊根據傳感器數據向設備發(fā)送控制指令,完成控制閉環(huán),。與傳統(tǒng)網關僅僅收集和轉發(fā)數據相比,,邊緣計算網關還承擔了數據加工和控制生成的重要功能,,所以其安全與性能顯得尤為重要。針對邊緣網關中的安全與性能要求,,提出了一種工業(yè)邊緣網關架構,該架構在基于X86的Linux平臺上進行了模擬仿真和實機測試,,結果表明該邊緣網關可以滿足工業(yè)現(xiàn)場控制的典型應用場景,,并滿足了傳統(tǒng)網關的基準性能,。
Key words : edge computing;Industrial Internet of Things(IIoT),;active security,;industrial field control
0 引言
邊緣網關是當前國際上備受關注的,、涉及多學科高度交叉,、知識高度集成的前沿熱點研究領域[1],,它綜合了人工智能技術,、嵌入式計算技術,、現(xiàn)代網絡及無線通信技術,、分布式信息處理技術,、分布式控制技術等,。邊緣網關技術完美地對應了工業(yè)現(xiàn)場控制這一應用場景,極大地拓寬了計算機技術和自動化技術在工控行業(yè)的應用范圍[2]。
現(xiàn)代工廠設置了大量的現(xiàn)場傳感器,,包括振動、聲音,、視頻,、電化學參量,。在傳統(tǒng)的工業(yè)控制架構里,大部分傳感信號經過工業(yè)總線被收集到工控電腦端,,之后工控電腦將控制指令通過現(xiàn)場總線傳輸到被控機器上[3]。在這一控制架構下,,存在兩種結構性的限制:(1)由于網絡帶寬的限制和網關轉發(fā)延遲的存在,被控機器傳輸到控制機器的信號的比特率有限制,,其類型往往被限制在一維低速信號,,例如溫濕度,、振動或者編碼器讀數;(2)由于現(xiàn)有控制信號生成算法絕大部分還是由布爾代數邏輯構成,,用來參與控制的信號需要是確定性信號,,例如限位信號,、溫濕度信號和三坐標值等[4]。在上述兩種限制下,,類似圖像,、激光點云、溫度場和光場這種二維甚至三維序列,,因為帶寬消耗大,,不確定性高,很難進入實時控制閉環(huán),,而僅僅是作為監(jiān)控或者故障檢測的旁路信號,,作用比較有限[5]。
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作者信息:
宋 磊1,,黃 希2
(1.北京樂軒銳藍科技有限公司,,北京100083;2.中國科學院計算技術研究所,,北京100190)
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