2023邊緣智能儀表通用要求

邊緣智能儀表通用要求II目 次前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1術(shù)語和定義 13.1.1術(shù)語和定義 1縮略語 1邊緣智能儀表應用體系架構(gòu) 1邊緣智能儀表設(shè)備體系架構(gòu) 2邊緣智能儀表通用要求 4概述 4集成交互功能的要求 4自診斷功能的要求 4可重構(gòu)功能的要求 4遠程運維功能的要求 4處理決策功能的要求 4邊云協(xié)同的要求 5附錄A（資料性）邊緣智能儀表端-邊-云協(xié)同過程故障診斷 6概述 6應用場景 6應用方案 7應用效果 8附錄B（資料性）基于OPCUA與信息模型的新舊儀表集成與互聯(lián)互通 10概述 10總體方案 10儀表殼的功能及開發(fā)原理 10總結(jié) 12參考文獻 13PAGEPAGE13邊緣智能儀表通用要求范圍本文件規(guī)定了邊緣智能儀表的應用體系架構(gòu)、設(shè)備體系架構(gòu)及通用要求。本文件適用于制造商、集成商、用戶等對邊緣智能儀表的研發(fā)、生產(chǎn)及應用。規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。術(shù)語和定義術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.1術(shù)語和定義邊緣智能儀表edgeintelligentinstrument縮略語下列縮略語適用于本文件。OPCUA：開放平臺通信統(tǒng)一架構(gòu)（OpenPlatformCommunicationUnifiedArchitecture）XML：可擴展標記語言（ExtensibleMarkupLanguage）邊緣智能儀表應用體系架構(gòu)邊緣智能儀表應用體系架構(gòu)如圖1所示：圖1 邊緣智能儀表應用體系架構(gòu)邊緣層云端通過與邊緣層協(xié)同交互，實現(xiàn)工藝優(yōu)化、故障診斷、預測性維護等功能。邊緣智能儀表設(shè)備體系架構(gòu)圖2邊緣智能儀表設(shè)備體系架構(gòu)物理接口層數(shù)據(jù)表示層功能應用層處理決策層處理決策層是實現(xiàn)邊緣智能儀表智能功能和智能決策的主要模塊，通過內(nèi)部集成的人工智能算法、高級診斷算法以及專家系統(tǒng)對來自感知層、語義交互層的實時數(shù)據(jù)以及存儲的歷史學習數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)邊緣智能儀表更加智能和更加精準的決策，這需要人工智能、邊緣計算、邊云協(xié)同等技術(shù)的支撐。語義交互層OPCUA邊緣智能儀表通用要求概述集成交互功能的要求邊緣智能儀表集成交互功能的要求如下：邊緣智能儀表應具備網(wǎng)絡通信的功能，可與邊緣、云端服務器實現(xiàn)雙向通信；邊緣智能儀表集成交互的信息應具有含義，宜使用儀表的數(shù)據(jù)字典等標準進行信息的定義；邊緣智能儀表集成交互的信息應具備適當?shù)臉藴拭枋鲚d體；邊緣智能儀表宜同時支持服務器/客戶端（C/S）和發(fā)布/訂閱（Pub/Sub）通信模式；邊緣智能儀表宜支持自身單獨上云通信的功能。自診斷功能的要求邊緣智能儀表自診斷功能的要求如下：邊緣智能儀表應具備自身關(guān)鍵硬件故障的診斷；邊緣智能儀表應具備自身關(guān)鍵軟件模塊的診斷?？芍貥?gòu)功能的要求邊緣智能儀表可重構(gòu)功能的要求如下：web邊緣智能儀表功能可重構(gòu)時間應滿足應用的需求；邊緣智能儀表宜支持某項或多項功能的遠程配置。遠程運維功能的要求邊緣智能儀表遠程運維功能的要求如下：邊緣智能儀表應具備異常數(shù)據(jù)本地報警功能；邊緣智能儀表應具備異常數(shù)據(jù)上傳邊緣服務器/云端功能；邊緣智能儀表應具備接收、存儲邊緣服務器/云端下發(fā)診斷參數(shù)功能。處理決策功能的要求邊緣智能儀表處理決策功能的要求如下：邊緣智能儀表應具備根據(jù)自身軟件狀態(tài)診斷信息觸發(fā)處理決策機制，啟動異常工作狀態(tài)記錄；邊緣智能儀表應具備根據(jù)自身硬件狀態(tài)診斷信息觸發(fā)處理決策機制，啟動異常工作狀態(tài)記錄；（邊云協(xié)同的要求邊云協(xié)同的要求如下：邊緣智能儀表應具備與云端交互的數(shù)據(jù)協(xié)議，數(shù)據(jù)協(xié)議支持字段類型可定義、可擴展；云端平臺可以對邊緣智能儀表實現(xiàn)遠程連接、運維、監(jiān)管及其它數(shù)據(jù)應用；邊緣服務器可以實現(xiàn)對邊緣儀表的軟、硬件資源虛擬化管理。附錄 A（資料性）邊緣智能儀表端-邊-云協(xié)同過程故障診斷概述（尤其是對運行穩(wěn)定性和安全性要求較高的流程行業(yè)）中的有效性和穩(wěn)定性。-邊-云協(xié)同過程應用場景故障定位和診斷3~51工況適應性調(diào)整和現(xiàn)場調(diào)校工況復雜導致儀表測量不夠準確，儀表在廠家預設(shè)的參數(shù)和實際環(huán)境參數(shù)不夠貼近，導致有的儀表預測性維護當前儀表多不具備預測性維護或者預防性維護功能，不能在故障發(fā)生前或者即將出現(xiàn)故障趨勢時，現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取針對儀表在生產(chǎn)現(xiàn)場服役應用的以上主要場景和痛點問題，邊緣智能儀表體系能夠解決上述問題。-邊-云協(xié)同過程故障-端-（MCUE2應用方案協(xié)同故障診斷應用方案框架如圖A.1所示。圖A.1應用整體方案（,提供準確、及時、客觀的儀表運維狀態(tài)（應用效果附錄 B（資料性）基于OPCUA與信息模型的新舊儀表集成與互聯(lián)互通概述UA作為互操作國際標準，與信息模型技術(shù)聯(lián)合可以實現(xiàn)這一目的?？傮w方案圖B.1給出了新舊儀表集成與互聯(lián)互通的整體方案，其中新型儀器儀表是指邊緣智能儀表等儀表，儀表殼是指用來對傳統(tǒng)儀器儀表進行智能化改造的設(shè)備，其功能模塊及開發(fā)原理參見B.3，通過新舊儀表的集成就可以實現(xiàn)智能工廠的高效連接，為后續(xù)的智能化應用奠定基礎(chǔ)。圖B.1新舊儀表集成與互聯(lián)互通方案儀表殼的功能及開發(fā)原理儀表殼的功能模塊劃分及開發(fā)原理如圖B.2所示，整個儀表殼功能模塊由驅(qū)動適配模塊、協(xié)議映射模塊、信息模型模塊、OPCUA服務器模塊等構(gòu)成。圖B.2儀表殼實現(xiàn)原理這些模塊的功能詳細如下：驅(qū)動適配模塊HartModbus協(xié)議映射模塊協(xié)議映射模塊是解決獲取的儀表數(shù)據(jù)如何與OPCUAUA地址空間的里一個模擬量輸入節(jié)點進行關(guān)聯(lián)。信息模型模塊B.3是一個溫度變送器的模型，這個模型需要使用配置的方法進行構(gòu)建以便適應不同的應用需求，這個信息模型可以使用XML文件進行描述，并可以在不同的工程軟件里進行交換。