基于云邊端協(xié)同的工業(yè)PON邊緣智能系統(tǒng)測試床
引言/導(dǎo)讀
中國電信研究院是中國電信集團(tuán)公司為適應(yīng)集團(tuán)發(fā)展和需要而組建的重要科研機(jī)構(gòu)。主要研究電信技術(shù)發(fā)展趨勢與戰(zhàn)略，研究技術(shù)發(fā)展政策，研究網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)與業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，研究技術(shù)體制和標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)新技術(shù)和新設(shè)備入網(wǎng)測試評估，進(jìn)行決策軟科學(xué)研究和發(fā)展研究，網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)管理等支撐系統(tǒng)的開發(fā)，應(yīng)用軟件研究與系統(tǒng)集成，開發(fā)電信新業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)等，為集團(tuán)公司和各省子公司提供決策支撐、技術(shù)支撐、信息支撐。
上海理想信息產(chǎn)業(yè)（集團(tuán)）有限公司，成立于1999年，屬于中國電信全資子公司，注冊資本7000萬元，是上海市投資規(guī)模較大的信息技術(shù)企業(yè)之一。2019年掛牌5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地。公司定位于電信與IT產(chǎn)業(yè)融合的ICT服務(wù)商形象,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)和集成典型企業(yè),掛牌上海互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心,近兩年成功申請智能制造相關(guān)領(lǐng)城的工信部專項(xiàng)10項(xiàng),自主研發(fā)的《中國電信工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺》入選工信部2021年大數(shù)據(jù)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目。大數(shù)據(jù)、云計算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件著作權(quán)200余項(xiàng)。近年來，參與國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心平臺、中國商飛在役飛行大數(shù)據(jù)集成管理系統(tǒng)、中船704所工業(yè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、滬東造船鋼板質(zhì)量檢測、中建鋼構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、中聯(lián)重科工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等多項(xiàng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域項(xiàng)目建設(shè)。
中鈔油墨有限公司是國內(nèi)唯一的專業(yè)印鈔油墨制造企業(yè)，隸屬于中國印鈔造幣總公司。作為一家將“用色彩和品質(zhì)守護(hù)真實(shí)”作為使命的高新技術(shù)企業(yè)，中鈔油墨有限公司成立20年來，專注于印鈔油墨和防偽油墨兩個細(xì)分領(lǐng)域，為鈔票、證件、證券、票據(jù)以及政府與企業(yè)的重要文件和產(chǎn)品提供保護(hù)。中鈔油墨有限公司緊盯科技發(fā)展潮流，聚焦裝備制造前沿，以滿足新一代人民幣研發(fā)對重大技術(shù)裝備的需求為目標(biāo)，加快大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算等智能化技術(shù)與裝備制造的深度融合，推動核心裝備高端化、智能化、自主化，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供更有力的裝備保障。
關(guān)鍵詞
工業(yè)PON，云邊端協(xié)同，邊緣計算，數(shù)據(jù)采集
測試床項(xiàng)目承接主體
發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
中國電信集團(tuán)公司
中國電信研究院 于嘯 18918289369
上海理想信息產(chǎn)業(yè)（集團(tuán)）有限公司 蔡一曉 18901679686
中鈔油墨有限公司 張鵬 13564028492
合作公司
烽火通信科技股份有限公司
測試床項(xiàng)目目標(biāo)
印鈔油墨生產(chǎn)車間油墨品種多、工序集中造成現(xiàn)場生產(chǎn)組織難、質(zhì)量跟蹤困難等問題，為了提高數(shù)據(jù)交互的及時性、穩(wěn)定性和抗干擾能力和油墨質(zhì)量全流程跟蹤，解決公司工業(yè)設(shè)備種類多、操作終端多、對網(wǎng)絡(luò)通信方式要求多的難題，需要在完善膠印設(shè)備數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)幕A(chǔ)上，基于工業(yè)PON網(wǎng)建立車間級數(shù)據(jù)采集邊緣網(wǎng)關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時化、透明化、智能化，實(shí)時監(jiān)測生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，及時掌握生產(chǎn)進(jìn)度等信息，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等，采集設(shè)備在生產(chǎn)過程的實(shí)時檢測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場各種設(shè)備等異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時獲取，建立與設(shè)備相關(guān)的制造過程統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)存入制造數(shù)據(jù)中心，為生產(chǎn)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
應(yīng)用工業(yè)PON構(gòu)建邊云協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過開放式可編程OLT、具備邊緣計算能力的工業(yè)PON融合終端和基于SDN架構(gòu)的工業(yè)PON自服務(wù)平臺的協(xié)同應(yīng)用，提供了分布式、可靈活調(diào)度的算力設(shè)施，發(fā)揮連接+算力一體化優(yōu)勢，探索高效支撐IT與OT融合的應(yīng)用。
測試床方案架構(gòu)
測試床應(yīng)用場景
1.工業(yè)數(shù)采場景
工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)向下支持多種端側(cè)的工業(yè)設(shè)備（含機(jī)械臂）和PLC控制器的接入和數(shù)采，同時支持多種主流PLC協(xié)議；向上連接OLT，提高響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)安全性；最終將數(shù)據(jù)傳送至工業(yè)PON自服務(wù)平臺，在云端完成數(shù)據(jù)匯聚，實(shí)現(xiàn)邊緣數(shù)采、工業(yè)視覺檢測、邊云協(xié)同應(yīng)用等功能。
圖：工業(yè)數(shù)采場景
2.工業(yè)視覺場景
傳統(tǒng)機(jī)器視覺在工業(yè)上的典型應(yīng)用主要有定位、識別、測量和檢測。機(jī)器視覺業(yè)務(wù)主要包含以下兩個特點(diǎn)：一是包含大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，二是數(shù)據(jù)體量大、存儲時間長。因此工業(yè)視覺存在存儲有限、算法管理不便以及算力復(fù)用率低等問題。
圖：傳統(tǒng)基于工控機(jī)的典型視覺系統(tǒng)
采用機(jī)器視覺創(chuàng)新系統(tǒng)，單工業(yè)相機(jī)上行帶寬通常500M以上，普通無線通信無法滿足要求，工業(yè)PON可以保證大量數(shù)據(jù)單位時間內(nèi)實(shí)時傳輸?shù)男枨螅瑢?shí)現(xiàn)機(jī)器視覺由傳統(tǒng)本地模式向本地推理+云端訓(xùn)練的云邊協(xié)同模式轉(zhuǎn)變。
OLTONU機(jī)床儀器儀表移動設(shè)備
圖：工業(yè)PON光網(wǎng)支撐下的基于邊緣計算的機(jī)器視覺系統(tǒng)
測試床架構(gòu)
測試床架構(gòu)
本方案的邊側(cè)為工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)，向下與端側(cè)的設(shè)備相連，向上連接OLT設(shè)備。云側(cè)即工業(yè)PON自服務(wù)平臺，平臺包含了邊緣網(wǎng)關(guān)模塊，基于容器對于工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設(shè)備管理和數(shù)采協(xié)議、工業(yè)應(yīng)用等向下推送加載至端側(cè)工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)。
工業(yè)云端應(yīng)用工業(yè)PON自服務(wù)平臺（包含邊緣網(wǎng)關(guān)模塊）OLTODN工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)OLT設(shè)備具備邊緣計算特性網(wǎng)絡(luò)切片融合承載兼容工業(yè)接口開放式架構(gòu) 端 云邊各類工業(yè)設(shè)備
圖：測試床總體架構(gòu)
測試床與AII總體架構(gòu)的關(guān)系
本測試床聚焦在AII互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的有線接入，工業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，端到端傳輸及數(shù)據(jù)互通主；垂直行業(yè)為制造業(yè)；實(shí)施層次主要包含了設(shè)備和系統(tǒng)，設(shè)備是工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)則是工業(yè)PON自服務(wù)平臺。
圖：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0：功能原理
測試床實(shí)施架構(gòu)如圖6所示。
廠區(qū)巡邏CCTV車床OLT 工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)工業(yè)PON自服務(wù)平臺（包含邊緣網(wǎng)關(guān)模塊）邊緣算力
圖：測試床實(shí)施架構(gòu)
測試床方案
以物聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備數(shù)據(jù)采集和邊緣計算為技術(shù)基礎(chǔ)，通過工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行連接，通過數(shù)采協(xié)議將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)實(shí)時上傳給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)等動態(tài)數(shù)據(jù)的全面感知與數(shù)據(jù)匯聚。
為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備感知數(shù)據(jù)的快速采集，可在工業(yè)PON自服務(wù)平臺的邊緣網(wǎng)關(guān)模塊上建立設(shè)備模型，即實(shí)體設(shè)備對應(yīng)的模型。根據(jù)設(shè)備進(jìn)行數(shù)采時設(shè)置的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)為該模型分配對應(yīng)的模型節(jié)點(diǎn)，即人工定義網(wǎng)關(guān)數(shù)采的預(yù)制模版，生成虛擬數(shù)采接口。工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)進(jìn)行感知數(shù)據(jù)采集的任務(wù)下發(fā)，邊緣側(cè)的工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)獲取到云端平臺的指令后，按照人工定義好的預(yù)制模版進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的采集，通過網(wǎng)關(guān)的心跳輪詢機(jī)制對云端進(jìn)行結(jié)果的實(shí)時上報，實(shí)現(xiàn)平臺應(yīng)用下的邊緣側(cè)的設(shè)備數(shù)據(jù)采集。
圖：測試床架構(gòu)
方案重點(diǎn)技術(shù)
1.工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)
工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)是中國電信自主研發(fā)的面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域推出的一款功能強(qiáng)大、性能卓越的工業(yè)級終端產(chǎn)品，集本地管理、數(shù)據(jù)采集和通信于一體。具有開放式的軟硬件架構(gòu)，硬件層面平臺化和模塊化，內(nèi)置六核的處理器和較強(qiáng)算力的AI硬加速單元，提供豐富的物理接口；軟件層面采用開放式平臺架構(gòu)，業(yè)務(wù)功能容器化和APP 化，按照業(yè)務(wù)功能將軟件劃分為多個業(yè)務(wù)APP，實(shí)現(xiàn)快速迭代和部署，支持第三方工業(yè)應(yīng)用的加載和運(yùn)行，并通過容器技術(shù)，將業(yè)務(wù)軟件與操作系統(tǒng)隔離，提升系統(tǒng)的安全性。工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)開放平臺的架構(gòu)如下：
圖：工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)開放平臺架構(gòu)示意圖
其中容器技術(shù)是一種內(nèi)核輕量級的操作系統(tǒng)層虛擬化技術(shù)，主要由Namespace和 Cgroup兩大機(jī)制來保證實(shí)現(xiàn)。Namespace提供隔離機(jī)制，保證容器獨(dú)立運(yùn)行；Cgroup就負(fù)責(zé)資源管理控制作用，比如進(jìn)程組使用 CPU、內(nèi)存的限制，進(jìn)程組的優(yōu)先級控制，進(jìn)程組的掛起和恢復(fù)等。工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)，基于容器技術(shù)的開放平臺，運(yùn)營商和設(shè)備廠商提供完善的開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)第三方工業(yè)應(yīng)用 APP 的開發(fā)以及在容器系統(tǒng)中的運(yùn)行，具備業(yè)務(wù)功能快速開發(fā)和迭代的能力。
工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備種類繁多，接口和總線協(xié)議不統(tǒng)一，多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備是非標(biāo)總線接口和非標(biāo)總線協(xié)議。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集，通過協(xié)議兼容將不同的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議統(tǒng)一映射成統(tǒng)一協(xié)議，各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議之間通過統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的交互。協(xié)議兼容的過程就是講異種通信協(xié)議通過協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地址空間重映射等技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議。工業(yè)現(xiàn)場常用的總線協(xié)議包括 Profinet、Profibus、CClink、EthernetIP、Modbus、FOCAS等，后續(xù)可以考慮以統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)承載。
圖：工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議兼容性
協(xié)議兼容技術(shù)由協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地址空間重映射等技術(shù)組成，可以支持工業(yè)現(xiàn)場常用的總線協(xié)議，適應(yīng)各種工業(yè)設(shè)備信息傳送和交互以及專用控制系統(tǒng)應(yīng)用場合的要求。
2.工業(yè)PON自服務(wù)平臺
工業(yè)PON自服務(wù)平臺采用了基于容器方式集成多種應(yīng)用，主要實(shí)現(xiàn)了容器管理、鏡像倉庫、邊緣自治、服務(wù)管理、運(yùn)行分析、日志管理等功能。解決企業(yè)對多個應(yīng)用的運(yùn)行監(jiān)控、版本管控、流量配置等日常管理問題。在本測試床中該平臺集成邊緣網(wǎng)關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)采協(xié)議能力。
圖：基于容器應(yīng)用架構(gòu)
本方案通過邊緣網(wǎng)關(guān)模塊提供邊緣數(shù)采及邊云協(xié)同應(yīng)用能力，即可視化配置數(shù)采協(xié)議下發(fā)、遠(yuǎn)程解決工業(yè)現(xiàn)場邊緣應(yīng)用配置，具體如下：
圖：數(shù)采協(xié)議配置方式
本方案邊緣數(shù)采技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)相比，主要優(yōu)勢在于：
1）更為全面地采集并存儲管理感知數(shù)據(jù),為構(gòu)造統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)環(huán)境提供支撐。
2）能夠保證感知數(shù)據(jù)的實(shí)時性和序列性，即維持時態(tài)一致性，控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。
3）能夠更好的通過感知數(shù)據(jù)實(shí)時完成事件觸發(fā)，滿足本地事務(wù)的實(shí)時處理要求，通過實(shí)時事務(wù)調(diào)度處理技術(shù)滿足本地事務(wù)的執(zhí)行。
4）提供云邊協(xié)同下更為高效便捷的數(shù)據(jù)同步能力。
5）能夠達(dá)成全生命周期管理中的切片化管理、實(shí)現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)信息的切片化管理，在此基礎(chǔ)上建立信息查詢的檢索機(jī)制，支撐設(shè)備感知數(shù)據(jù)的快速查找與分析。
6）容器化部署實(shí)現(xiàn)服務(wù)編排、灰度發(fā)布及服務(wù)動態(tài)伸縮，提供離線自治、高可用消息通道以滿足工業(yè)特定場景的需要。
3.邊緣網(wǎng)關(guān)模塊
邊緣網(wǎng)關(guān)模塊是基于容器技術(shù)的規(guī)則引擎，提供邊緣應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境、邊緣應(yīng)用聚合、動態(tài)安裝數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理服務(wù)，簡化設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)云邊端協(xié)同，具有低延時、高可靠、可擴(kuò)展、本地自治的特性，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供更好的邊緣計算服務(wù)，解決現(xiàn)場設(shè)備組網(wǎng)難及邊緣服務(wù)升級的遠(yuǎn)程維護(hù)問題。通過設(shè)備模型提供的外部服務(wù)對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的指令控制，借助工業(yè)PON低延時的特性實(shí)現(xiàn)邊緣端的實(shí)時控制。
圖：邊緣網(wǎng)關(guān)模塊架構(gòu)
主要功能如下：
1）邊緣引擎：采用容器化部署通過容器API實(shí)現(xiàn)對容器的監(jiān)視與控制。
2）指令控制中心：對接邊緣應(yīng)用引擎，負(fù)責(zé)所有網(wǎng)關(guān)的授權(quán)認(rèn)證、連接管理、指令下發(fā)、資源監(jiān)控等功能。
3）任務(wù)管理中心：對任務(wù)進(jìn)行下發(fā)與狀態(tài)變更。
4）網(wǎng)關(guān)管理：主要對網(wǎng)關(guān)、協(xié)議的管控。
5）監(jiān)控中心：負(fù)責(zé)應(yīng)用和網(wǎng)關(guān)的監(jiān)控監(jiān)控分析等、網(wǎng)關(guān)設(shè)備運(yùn)行的日志，按時返回管理平臺。
6）模型管理：主要用于設(shè)備模型、采集模型的管理。
7）邊緣商城：邊緣應(yīng)用商店可納入第三方應(yīng)用，用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇相對應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)，平臺可對應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行管控如授權(quán)、配置、監(jiān)控等。
方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性
自主研發(fā)性主要體現(xiàn)在兩個方面：自主研發(fā)集成邊緣算力的工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)和自研的工業(yè)PON自服務(wù)平臺。
1）工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)從系統(tǒng)、模塊、軟件和關(guān)鍵部件等合作研制系列工業(yè)PON終端，滿足高可靠要求采用雙路選發(fā)的工業(yè)級設(shè)備，滿足邊緣計算要求采用容器化架構(gòu)、內(nèi)置六核高性能處理器支持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加載工業(yè)數(shù)采、視覺檢測等應(yīng)用，支持20多種工業(yè)協(xié)議的數(shù)據(jù)采集。
2）工業(yè)PON自服務(wù)平臺是為行業(yè)客戶提供集網(wǎng)絡(luò)管控和輔助生產(chǎn)為一體的系統(tǒng)平臺，通過基于SDN的標(biāo)準(zhǔn)化原子能力接口和無碼化業(yè)務(wù)模塊組裝，具備工業(yè)數(shù)采、大數(shù)據(jù)分析、行業(yè)應(yīng)用管理等功能，通過開放接口對接生產(chǎn)系統(tǒng)，支持秒級的高精度數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控、多層算力的靈活調(diào)度，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的敏捷開發(fā)和可視管理。
創(chuàng)新性主要表現(xiàn)在邊緣數(shù)采技術(shù)上：
1)是充分利用新一代互聯(lián)技術(shù)，以模型為載體完成實(shí)體工業(yè)設(shè)備微觀與宏觀的數(shù)字映射，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的平滑流動，為后續(xù)各系統(tǒng)感知數(shù)據(jù)利用與分析提供支撐。
2)是通過工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)的心跳輪詢使得網(wǎng)關(guān)狀態(tài)能夠被云端感知，結(jié)合感知數(shù)據(jù)庫的定時篩選，保證感知數(shù)據(jù)的實(shí)時性和序列型，加大云邊協(xié)同具備的優(yōu)勢，提供更為穩(wěn)定低時延的數(shù)采能力及邊緣應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境。
3)是通過邊緣應(yīng)用的形式進(jìn)行數(shù)采協(xié)議的下發(fā)，使邊緣硬件的選擇更具有靈活性，滿足大部分企業(yè)的需求。
測試床實(shí)施部署
測試床實(shí)施規(guī)劃
【明確測試床實(shí)施的時間規(guī)劃。】
序號 | 任務(wù)內(nèi)容 | 任務(wù)分解 | 實(shí)施時間 |
1
|
設(shè)備數(shù)據(jù)采集
| 數(shù)據(jù)采集施工方案輸出與評審 | 2022.7-2022.8 |
采集硬件部署 | 2022.8-2022.9 | ||
設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫調(diào)試及校對 | 2022.9-10 | ||
2
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應(yīng)用軟件部署
| 邊緣智能系統(tǒng)部署 | 2022.10-2022.12 |
系統(tǒng)聯(lián)調(diào) | 2022.12-2023.3 | ||
3
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測試驗(yàn)證
| 數(shù)據(jù)采集場景 | 2023.3-2023.4 |
工業(yè)視覺場景（擬規(guī)劃） | 2023.4-2023.6 |
表：測試床實(shí)施規(guī)劃表
測試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施
平臺基于容器技術(shù)的規(guī)則引擎，結(jié)合工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)，提供邊緣應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境、邊緣應(yīng)用聚合、動態(tài)安裝數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理服務(wù)，簡化設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)云、邊、端協(xié)同，具有低延時、高可靠、可擴(kuò)展、本地自治的特性，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供更好的邊緣計算服務(wù)，解決現(xiàn)場設(shè)備組網(wǎng)難及邊緣服務(wù)升級的遠(yuǎn)程維護(hù)問題。通過設(shè)備模型提供的外部服務(wù)對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的指令控制。總體功能架構(gòu)具體包括邊緣應(yīng)用引擎、指令控制中心、任務(wù)管理中心、網(wǎng)關(guān)管理、監(jiān)控中心、平臺系統(tǒng)管理六個部分。
基于容器技術(shù)的規(guī)則引擎，提供邊緣應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境、邊緣應(yīng)用聚合、動態(tài)安裝數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理服務(wù)，簡化設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)云邊端協(xié)同，具有低延時、高可靠、可擴(kuò)展、本地自治的特性，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供更好的邊緣計算服務(wù)，解決現(xiàn)場設(shè)備組網(wǎng)難及邊緣服務(wù)升級的遠(yuǎn)程維護(hù)問題。
測試床實(shí)施的自主可控性
1）采用標(biāo)準(zhǔn)制定的PON系統(tǒng)設(shè)備，包括OLT、ODN等
2）采用中國電信自主研發(fā)工業(yè)PON融合網(wǎng)關(guān)和工業(yè)PON自服務(wù)平臺
3）采用中國電信自主掌控的數(shù)采及視覺應(yīng)用軟件能力
測試床預(yù)期成果
測試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果
本項(xiàng)目建設(shè)完成后將成為國內(nèi)第一批工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)集成的邊緣網(wǎng)關(guān)模塊管理面向防偽印刷制造業(yè)的整體工業(yè)PON+邊緣計算解決方案，建設(shè)云邊端協(xié)同的創(chuàng)新應(yīng)用模式。依托先進(jìn)、系統(tǒng)的智能制造網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，以應(yīng)用示范促進(jìn)技術(shù)成熟，帶動中國印刷制造產(chǎn)業(yè)化。
測試床的商業(yè)價值、經(jīng)濟(jì)效益
在應(yīng)用落地中鈔油墨工廠后，有望通過基于工業(yè)PON的邊緣智能系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升10%，設(shè)備利用率提升10%；網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本下降15%。
測試床的社會價值
“基于云邊端協(xié)同的工業(yè)PON邊緣智能系統(tǒng)測試床”建設(shè)是中鈔油墨踐行《中國制造 2025》和千兆光網(wǎng)賦能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級國家戰(zhàn)略的重要舉措。順應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展要求，大大降低制造企業(yè)的生產(chǎn)成本水平，實(shí)現(xiàn)了降本增效，積極推進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型；同時，通過項(xiàng)目建設(shè)形成技術(shù)新標(biāo)桿，契合中鈔油墨作為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典范的推動者和踐行者的愿景期望，增強(qiáng)市場競爭能力，鞏固中鈔油墨在同行業(yè)內(nèi)的技術(shù)和領(lǐng)導(dǎo)地位。
測試床初步推廣應(yīng)用案例
本測試床內(nèi)容在中鈔油墨實(shí)際生產(chǎn)制造場景作為實(shí)際應(yīng)用案例進(jìn)行驗(yàn)證，基于云邊端協(xié)同的工業(yè)PON邊緣智能系統(tǒng)測試床還可以在數(shù)采和工業(yè)視覺等類似業(yè)務(wù)場景中進(jìn)行復(fù)制推廣，進(jìn)而形成多行業(yè)多業(yè)務(wù)特點(diǎn)的應(yīng)用案例。
測試床成果驗(yàn)證
測試床成果驗(yàn)證計劃
工業(yè)PON自服務(wù)平臺提供企業(yè)客戶工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)自主管控能力，測試床完成對數(shù)據(jù)采集和工業(yè)視覺場景下的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、實(shí)時性的驗(yàn)證。
測試床成果驗(yàn)證方案
1.驗(yàn)證云邊端協(xié)同的測試床性能
工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，包括時延、帶寬、抖動、可靠性等。
2.驗(yàn)證邊緣數(shù)采應(yīng)用能力（包括數(shù)據(jù)采集能力、邊緣應(yīng)用執(zhí)行能力）
1）數(shù)據(jù)采集能力驗(yàn)證方案：即通用設(shè)備數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、實(shí)時性的測試。設(shè)備數(shù)據(jù)成功上傳到云端平臺且準(zhǔn)確穩(wěn)定、實(shí)時，便可驗(yàn)證數(shù)據(jù)采集能力得以實(shí)現(xiàn)。
2）邊緣應(yīng)用執(zhí)行驗(yàn)證方案：即邊緣應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境的成功部署，邊緣應(yīng)用處理結(jié)果正確的測試。邊緣引擎成功部署，邊緣應(yīng)用能正確完成輸入輸出，便可驗(yàn)證邊緣應(yīng)用執(zhí)行成功。
與已存在AII測試床的關(guān)系
在2017年工業(yè)PON測試床的基礎(chǔ)上，基于云邊端協(xié)同架構(gòu)，探索協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣計算等創(chuàng)新應(yīng)用，同時增加了工業(yè)數(shù)采和工業(yè)視覺等場景。
測試床成果交付
測試床成果交付件
軟著1項(xiàng)，專利1項(xiàng)。
測試床可復(fù)制性
以中鈔油墨測試床為基礎(chǔ)，可向推廣至其他印刷業(yè)，如出版業(yè)、包裝業(yè)和塑料業(yè)等；以印刷制造業(yè)為基礎(chǔ)，可向其他制造業(yè)推廣，如機(jī)械、電力、鋼鐵、能源和石化等領(lǐng)域。
測試床開放性
測試床建成后可以在上下游企業(yè)間進(jìn)行復(fù)制推廣，工業(yè)PON自服務(wù)平臺納管廠商PON設(shè)備，并延伸工業(yè)數(shù)采、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)應(yīng)用管理等內(nèi)容，提升企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營水平，幫助企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
其他信息
測試床使用者
中國電信研究院負(fù)責(zé)解決方案部署、測試床部署與驗(yàn)證；上海理想信息產(chǎn)業(yè)有限公司負(fù)責(zé)提供具體場景、參與測試床進(jìn)行多場景的測試驗(yàn)證。中鈔油墨提供測試床驗(yàn)證環(huán)境及業(yè)務(wù)需求。
測試床知識產(chǎn)權(quán)說明
知識產(chǎn)權(quán)歸申請方單位所有。
測試床運(yùn)營及訪問使用
測試床將部署于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，由中國電信股份有限公司上海研究院、上海理想信息產(chǎn)業(yè)有限公司、中鈔油墨有限公司三方共同運(yùn)營，其中電信提供技術(shù)支持。對測試床的訪問使用需經(jīng)過申請同意，并通過付費(fèi)、知識產(chǎn)權(quán)共享等方式有條件使用。
測試床資金
測試床建設(shè)資金來源于發(fā)起方中國電信集團(tuán)公司。
測試床時間軸
2022年7月-10月：完成測試床在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的和采集硬件部署，并調(diào)試校對設(shè)備信息的數(shù)據(jù)庫。在生產(chǎn)環(huán)境下完成基礎(chǔ)支撐和保障環(huán)境準(zhǔn)備，包括完成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置和測試，使之具備測試床的部署和測試條件。
2022年10月-2023年3月：完成工業(yè)PON自服務(wù)平臺的部署，并按照進(jìn)行實(shí)施方案進(jìn)行相關(guān)功能驗(yàn)證，記錄驗(yàn)證結(jié)果并撰寫測試報告。
2023年3-6月月：開始進(jìn)行測試驗(yàn)證，主要研究工業(yè)數(shù)據(jù)采集和工業(yè)視覺兩個場景，同時增加新的測試模型、探索全新環(huán)境下的測試驗(yàn)證過程。
2023年6月：完成測試床的成果發(fā)布。
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應(yīng)替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
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