Контроллеры для пограничных вычислений играют важную роль в обеспечении пограничных вычислений, обработки данных и управления устройствами, являясь ключевым интерфейсом между информационными технологиями (ИТ) и операционными технологиями (ОТ).
Архитектура контроллера пограничных вычислений
Типичный контроллер пограничных вычислений обычно состоит из трех основных компонентов: уровень устройств, пограничный уровень и облачный уровень.
1. Слой устройства
Уровень устройств состоит в основном из датчиков и контроллеров, которые отвечают за непосредственный сбор и контроль Информация в физическом мире. К типичным устройствам относятся смартфоны, самоуправляемые автомобили, роботы и заводское оборудование. Они собирают данные с помощью датчиков и выполняют определенные действия с помощью контроллеров. Эти устройства генерируют большое количество данных, которые сначала отправляются на пограничный уровень для первичной обработки. Функции:
Сбор данных: непрерывный мониторинг состояния устройства или переменных окружающей среды (например, температуры, скорости, освещенности и т.д.) с помощью датчиков.
Контроль исполнения: Запускайте соответствующие операции, такие как запуск/остановка устройства или настройка функций, с помощью контроллера.
2. Краевой слой
Пограничный уровень - это первая линия защиты при обработке данных. Через пограничные узлы/серверы этот уровень отвечает за обработка, фильтрация, оптимизация и кэширование в режиме реального времени данных с уровня устройства для уменьшения задержки и улучшения времени отклика. В некоторых случаях, краевые устройства может принимать решения непосредственно на основе алгоритмов, не передавая все данные в облако. Функции:
Обработка и упрощение данных: сжимает, фильтрует и предварительно обрабатывает необработанные данные, генерируемые на уровне устройства, чтобы сохранить основные данные.
Буферизация и кэширование данных: Реагирует на внезапный трафик данных и предотвращает возникновение узких мест в облаке из-за перегрузки данных.
Контрольная реакция: Принимайте мгновенные решения локально, особенно в сценариях применения с высокими требованиями к низкой задержке, таких как автономное вождение и промышленное управление.
Виртуализация: Виртуальные машины или контейнеры могут быть запущены на пограничном уровне для унифицированного управления и контроля над несколькими устройствами.
3. Облачный слой
Облачный слой - это верхний уровень всей архитектуры, который в основном используется для обработки больших данных и их хранения. Облачные серверы получают упрощенные и обработанные данные с пограничного уровня, а затем используют более мощные вычислительные ресурсы для более глубокой обработки. анализ данных, подготовка моделей и управление хранением. Облако также отвечает за долгосрочное хранение глобальных данных и вычисления для сложных задач, таких как обучение и оптимизация моделей искусственного интеллекта. Функции:
Обработка больших данных: Облачные серверы способны обрабатывать большие объемы данных, поступающих с множества пограничных узлов, и выполнять сложные операции и анализ.
Хранилище данных: хранит огромное количество данные и обеспечивает запросы и анализ функции для исторических данных.
Глобальная взаимосвязь: соединяет пограничные серверы по всему миру через Интернет для организации совместной работы и обмена данными в глобальном масштабе.
Ключевые технологии для контроллеров пограничных вычислений
Промышленный интернет вещей (IIoT)
Промышленный Интернет вещей (IIoT) - это применение Интернета вещей (IoT) в промышленной сфере и ядро IoRT. IIoT обеспечивает бесперебойную связь и взаимодействие между роботами, датчиками и другими устройствами, закладывая основу для автоматизация и интеллект. Датчики температуры, давления, приближения, движения и силы/крутящего момента играют ключевую роль в мониторинге производственного оборудования и процессов, предоставляя ценные сведения об эффективности работы, предиктивном обслуживании и качестве продукции.
1. Интернет вещей на границе
IoT на границе поддерживает принятие решений в режиме реального времени, снижение задержек, повышение эффективности использования полосы пропускания и повышает общую надежность. Пограничные вычисления обеспечивают бесперебойное производство и сводят к минимуму сбои в работе, даже если подключение к сети прерывистое или ограниченное. Они также повышают уровень конфиденциальности и безопасности данных, поскольку конфиденциальные данные могут обрабатываться локально.
2. Программируемый логический контроллер (ПЛК)
ПЛК действуют как координаторы автоматизации ПЛК предоставляют данные в режиме реального времени, обеспечивая лиц, принимающих решения, ценной информацией для упреждающего обслуживания и оптимизации распределения ресурсов. Они играют ключевую роль в бесперебойном обмене данными и связи между устройствами, оптимизируя и синхронизируя производственные процессы.
3. Датчики
Датчики - это "глаза" и "уши" IoT , позволяющие роботам взаимодействовать с окружающей средой и понимать ее. Датчики температуры, давления, приближения, движения и силы/крутящего момента играют ключевую роль в мониторинге производственного оборудования и процессов, предоставляя ценную информацию об эффективности работы, предиктивном обслуживании и качестве продукции.
4. Генеративный искусственный интеллект
Генеративный искусственный интеллект - это технология, которая позволяет использовать существующие данные и шаблоны для создания новых конструкций, решений и стратегий оптимизации, способных революционизировать проектирование роботов, автоматизировать их движения и производственные процессы.
5. Интеграция с ERP-системами
Интеграция IoRT с системами планирования ресурсов предприятия (ERP) обеспечивает целостный подход к управлению производством, при этом ERP-система выступает в качестве центральный узел планирования ресурсов, управления запасами и планирования производства. Подключив данные IoRT к ERP-системам, производители могут получить информацию о производстве в реальном времени, оптимизировать управление запасами, улучшить предиктивное обслуживание, обеспечить бесперебойное планирование производства, а также контроль качества и соблюдение нормативных требований.
6. Человеко-машинное взаимодействие (ЧМС) и пользовательский опыт (UX)
HMI и UX играют ключевую роль в максимальном использовании потенциала IoT. Интуитивно понятные и удобные интерфейсы Обеспечивают бесшовное взаимодействие между операторами и роботизированными системами, повышая производительность и сокращая время обучения, улучшая общее впечатление пользователя.
Заключение
Являясь ключевым интерфейсом между ИТ и ОТ, контроллер пограничных вычислений играет важную роль в реализации пограничных вычислений, обработки данных и управления устройствами. Многоуровневая архитектура делает его масштабируемым и многократно используемым, и он может применяться во многих типах приложений для управления промышленным оборудованием.
Объединение таких ключевых технологий, как совместная робототехника, компьютерное зрение и искусственный интеллект, промышленный IoT, edge IoT, ПЛК, датчики, аналитика данных и генеративный ИИ, обеспечивает контроллеру вычислений на границе мощный функционал.
В то же время, интеграция с ERP-системой и оптимизация HMI и UX еще больше повышают ценность применения контроллера граничных вычислений в интеллектуальном производстве. В будущем, с непрерывным развитием технологий, контроллер граничных вычислений будет играть более важную роль в области промышленной автоматизации и интеллектуального производства.
