2024面向配用電設(shè)施運(yùn)維的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊云協(xié)同架構(gòu)

目前 范 規(guī)范性引用文 術(shù)語(yǔ)和定 縮略 配用電設(shè)施運(yùn)維工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)通 配用電設(shè)施運(yùn)維系統(tǒng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè) 配用電網(wǎng)邊緣服務(wù)器架 配用電設(shè)施運(yùn)維系統(tǒng)組網(wǎng)架 配用電網(wǎng)中心云平臺(tái)架 面向配用電設(shè)施運(yùn)維的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊云協(xié)同架構(gòu)本文件確立了面向配用電設(shè)施運(yùn)維的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊云協(xié)同架構(gòu)，規(guī)定了架構(gòu)設(shè)計(jì)、邊緣計(jì)算服務(wù)器架構(gòu)、組網(wǎng)架構(gòu)、中心平臺(tái)架構(gòu)等設(shè)計(jì)要求。本文件適用于指導(dǎo)配用電設(shè)施運(yùn)維的邊云協(xié)同系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、建設(shè)與運(yùn)維。下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T11457-2006軟件工程術(shù)語(yǔ)下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。SaaSoperationandmaintenanceofpowerdistributionfacilitiesbasedonsoftwareasaservice基于配用電設(shè)施運(yùn)維的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，把應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在云基礎(chǔ)設(shè)施上，用戶可根據(jù)實(shí)際需求選用的一種服務(wù)。中心云平臺(tái)centralcloud提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等服務(wù)，作為邊云協(xié)同架構(gòu)組成部分的云平臺(tái)。邊緣計(jì)算服務(wù)器edge部署在運(yùn)維的配用電設(shè)施裝備上，作為邊云協(xié)同架構(gòu)組成部分的邊緣計(jì)算服務(wù)器，執(zhí)行智能化控制、計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)通信等功能的軟硬件設(shè)備。下列縮略語(yǔ)適用于本文件5G第五代移動(dòng)通信(FifthGeneration)API應(yīng)用程序接口(ApplicationProgrammingInterface)APN接入點(diǎn)名稱（AccessPointName）DAS配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（DistributionAutomationSystem）GIS地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem）GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigationSatelliteSystem)GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)（GeneralPacketRadioService）IaaS基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService)LoRa遠(yuǎn)距離無(wú)線電(LongRangeRadio)LPWAN低功耗廣域網(wǎng)（LowPowerWideAreaNetwork）NB-IoT窄帶-物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandInternetofThings)OS操作系統(tǒng)(OperatingSystem)PaaS平臺(tái)即服務(wù)（PlatformasaService)PCI-E計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線(PeripheralComponentInterconnectExpress)PTP精確時(shí)間協(xié)議(PrecisionTimeProtocol)QoS服務(wù)質(zhì)量(QualityofService)SaaS軟件即服務(wù)(Softwareasaservice)SDx軟件定義X（SoftwareDefinedX）VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VirtualPrivateNetwork）WAPI無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure）WI-FI無(wú)線局域網(wǎng)(WirelessFidelity)配用電設(shè)施運(yùn)維工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)符合以下原則：為保障配用電設(shè)施運(yùn)維安全生產(chǎn)環(huán)境，應(yīng)盡可能采用無(wú)人操作和有人值守相結(jié)合的業(yè)務(wù)模式；應(yīng)遵循邊云協(xié)同的架構(gòu)體系，采用邊緣服務(wù)器、中心平臺(tái)邊云雙層架構(gòu)模式，增強(qiáng)配用電邊緣設(shè)備的感知、計(jì)算和控制能力，提升智能電網(wǎng)設(shè)備智能化水平；應(yīng)根據(jù)配用電設(shè)施運(yùn)維的不同場(chǎng)景，靈活選用有線通信、無(wú)線通信等多種技術(shù)，滿足配用電設(shè)備通信聯(lián)網(wǎng)需求。邊云協(xié)同架構(gòu)設(shè)計(jì)要求邊緣計(jì)算服務(wù)器設(shè)計(jì)要求面向不同的配用電設(shè)施運(yùn)維應(yīng)用場(chǎng)景，邊緣計(jì)算服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)符合以下要求：故障定位與隔離場(chǎng)景：邊緣服務(wù)器的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)不與配用電設(shè)備集成，作為獨(dú)立的設(shè)備形態(tài)出現(xiàn)，用于執(zhí)行各類配用電裝備狀態(tài)以及電流電壓等信息的實(shí)時(shí)感知和智能化控制等;機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景：邊緣服務(wù)器層硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)不與配用電設(shè)備集成，作為獨(dú)立的設(shè)備形態(tài)出現(xiàn)，機(jī)器視覺(jué)可實(shí)現(xiàn)配用電設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)各種侵入式活動(dòng)的識(shí)別和預(yù)警，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施的物理狀態(tài)（如發(fā)熱、傾斜、燃燒等）的識(shí)別和上報(bào)等;其它場(chǎng)景：邊緣服務(wù)器層在部署時(shí)可與原有的各種配用電監(jiān)控（如三相不平衡控制）等系統(tǒng)進(jìn)行集成，定時(shí)采集一些數(shù)據(jù)傳輸至中心平臺(tái)層，完成設(shè)備狀態(tài)感知和異常預(yù)警等功能。中心平臺(tái)設(shè)計(jì)要求中心平臺(tái)作為獨(dú)立的設(shè)施載體，可基于自建機(jī)房、數(shù)據(jù)中心或云服務(wù)等方式部署中心軟件平臺(tái)，還應(yīng)配備顯示大屏、各類專用通信或者操作裝備等，采取有人值守作業(yè)，負(fù)責(zé)執(zhí)行面向整個(gè)（一般以供電所為最小單位）轄區(qū)的全局性、實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期的數(shù)據(jù)采集、處理和分析功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期維護(hù)、業(yè)務(wù)決策支撐、各類應(yīng)用服務(wù)等。智能化設(shè)備改造設(shè)計(jì)要求總體要求面向上述場(chǎng)景的配用電設(shè)施運(yùn)維的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)，可按需進(jìn)行各類智能化設(shè)備改造，以實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備的智能化聯(lián)網(wǎng)。配用電設(shè)備改造設(shè)計(jì)要求面向不同的配用電設(shè)施的運(yùn)維管理，對(duì)設(shè)備改造的要求如下：故障定位與隔離場(chǎng)景：故障定位與隔離邊緣計(jì)算服務(wù)器的安裝（包括供電等）需要對(duì)現(xiàn)有供電設(shè)施（如環(huán)網(wǎng)柜等)做相應(yīng)的改造；故障定位與隔離需要與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生交互，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)功能需要做相應(yīng)的升級(jí)改造；故障定位與隔離需要有線或無(wú)線高速網(wǎng)絡(luò)的支持，現(xiàn)場(chǎng)需要新增高速光纖網(wǎng)的鋪設(shè)，或?qū)崿F(xiàn)5G覆蓋功能;機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景：對(duì)配用電設(shè)施和設(shè)備沒(méi)有升級(jí)改造要求，機(jī)器視覺(jué)邊緣計(jì)算服務(wù)器在完成場(chǎng)景識(shí)別后通過(guò)滿足電網(wǎng)公司安全認(rèn)證的物聯(lián)網(wǎng)卡把相關(guān)結(jié)果傳回主站系統(tǒng);中心平臺(tái)改造設(shè)計(jì)要求本文件主要針對(duì)貴州電網(wǎng)下屬供電所配用電設(shè)施運(yùn)維管理的應(yīng)用場(chǎng)景，中心平臺(tái)將按電網(wǎng)統(tǒng)一要求的標(biāo)準(zhǔn)部署運(yùn)行在電網(wǎng)公司內(nèi)網(wǎng)，通過(guò)企業(yè)私有云的方式提供服務(wù)。供電所轄區(qū)的邊緣計(jì)算服務(wù)器通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)接入不同的電網(wǎng)內(nèi)部安全區(qū)域，針對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相關(guān)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)接，整合到電網(wǎng)內(nèi)部各系統(tǒng)（如電力物聯(lián)網(wǎng)、配網(wǎng)自動(dòng)化等系統(tǒng)基于安全原則，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)電網(wǎng)內(nèi)部相關(guān)系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣計(jì)算服務(wù)器的反饋控制指令下發(fā)，完成邊云協(xié)同閉環(huán)操作。配用電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)要求本文件也適用于電改后自主發(fā)電購(gòu)電供電的企業(yè)，為保障配用電設(shè)施運(yùn)維管理安全可靠，企業(yè)應(yīng)綜合考慮企業(yè)規(guī)模、成本和業(yè)務(wù)需求，選擇不同網(wǎng)絡(luò)制式、不同模式的組網(wǎng)方案。配用電設(shè)施監(jiān)控的組網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮露天工作環(huán)境，同時(shí)應(yīng)具備較強(qiáng)的防水、防塵、防震能力。應(yīng)結(jié)合實(shí)際場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求，選擇合適的組網(wǎng)方案，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)本地分流、本地管理和本地應(yīng)用。同時(shí)，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全隔離后，網(wǎng)絡(luò)可與公網(wǎng)連接，與國(guó)家監(jiān)管部門(mén)、行業(yè)組織等進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用交互。專網(wǎng)應(yīng)部署網(wǎng)管平臺(tái)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、性能、告警等信息進(jìn)行查詢，支持設(shè)備的配置、重啟等基本操作與維護(hù)。配用電監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)分為無(wú)線組網(wǎng)和有線組網(wǎng)兩部分內(nèi)容,具體見(jiàn)6.1.3.2和6.1.3.3無(wú)線組網(wǎng)無(wú)線組網(wǎng)主要是指無(wú)線接入部分，分為室外組網(wǎng)和室內(nèi)組網(wǎng)，設(shè)計(jì)要求如下：在室外組網(wǎng)場(chǎng)景中，針對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備變壓器、高壓柜、低壓柜、環(huán)網(wǎng)柜、母線橋、直流屏、模擬屏、架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償器及一些附屬設(shè)施等裝備，應(yīng)采用無(wú)線組網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)配用電裝備的遠(yuǎn)程無(wú)線感知、接入和協(xié)同作業(yè);室內(nèi)無(wú)線組網(wǎng)場(chǎng)景主要體現(xiàn)值守調(diào)度區(qū)域，通過(guò)移動(dòng)通信等設(shè)備的無(wú)線入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人員便捷、靈活地遠(yuǎn)程通信和調(diào)度服務(wù)功能。有線組網(wǎng)有線組網(wǎng)應(yīng)基于電網(wǎng)公司現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)，提供使配用電設(shè)施中各種有線和無(wú)線設(shè)備相互連接的服務(wù)。應(yīng)綜合考慮供電轄區(qū)內(nèi)配用電設(shè)備構(gòu)成和規(guī)模等要素，進(jìn)行母線拓?fù)洹h(huán)狀拓?fù)?、星狀拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)洹鬏敪h(huán)網(wǎng)等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有線網(wǎng)絡(luò)部署。邊云協(xié)同架構(gòu)配用電設(shè)施設(shè)備監(jiān)控工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊云協(xié)同架構(gòu)見(jiàn)圖1，由配用電運(yùn)維管理中心SaaS平臺(tái)（自建云服務(wù)中心平臺(tái)或電網(wǎng)內(nèi)部云服務(wù)平臺(tái)）,配用電設(shè)備監(jiān)控邊緣計(jì)算服務(wù)器,無(wú)線（括5G）和有線組網(wǎng)，配用電設(shè)施和設(shè)備及感知和接入網(wǎng)關(guān)等構(gòu)成。各部分規(guī)定如下：配用電運(yùn)維管理中心SaaS平臺(tái)(簡(jiǎn)稱“中心云平臺(tái)”)：配用電運(yùn)維管理中心SaaS平臺(tái)作為獨(dú)立的實(shí)體，功能包括對(duì)轄區(qū)內(nèi)所有配用電設(shè)施設(shè)備的監(jiān)控和管理，可根據(jù)自身情況自建云服務(wù)中心平臺(tái)或采用電網(wǎng)內(nèi)部統(tǒng)一云服務(wù)平臺(tái);電力邊緣計(jì)算服務(wù)器：電力邊緣計(jì)算服務(wù)器通常是單獨(dú)部署，就地解決計(jì)算量大的問(wèn)題（如故障定位和隔離、機(jī)器視覺(jué)識(shí)別等，實(shí)現(xiàn)及時(shí)響應(yīng)本地需求，并在出現(xiàn)異常情況時(shí)向中心平臺(tái)發(fā)送接管請(qǐng)求，由遠(yuǎn)程人工操作替代當(dāng)前自動(dòng)操作。邊緣計(jì)算服務(wù)器需要采用“接入網(wǎng)關(guān)”接入相關(guān)傳無(wú)線（包括5G）和有線組網(wǎng)：無(wú)線（包括5G）和有線組網(wǎng)是指通過(guò)依托（運(yùn)營(yíng)商提供或自建的）無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類配用電設(shè)備邊緣計(jì)算服務(wù)器之間和與中心平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)通信，把經(jīng)過(guò)邊緣計(jì)算處理后的各類設(shè)備數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控信息等數(shù)據(jù)回傳至中心平臺(tái)，中心平臺(tái)再把確定的操作任務(wù)等指令數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給邊緣計(jì)算服務(wù)器;智能網(wǎng)關(guān):智能網(wǎng)關(guān)是電網(wǎng)指定的符合其安全標(biāo)準(zhǔn)的接入網(wǎng)關(guān)，屬于專用網(wǎng)關(guān)，其內(nèi)部架構(gòu)屬于電網(wǎng)機(jī)密，這里不做公開(kāi)描述。對(duì)于非電網(wǎng)企業(yè)，智能網(wǎng)關(guān)不是必選項(xiàng)，不用智能網(wǎng)關(guān)不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能網(wǎng)關(guān)的使用是為了滿足電網(wǎng)安全規(guī)范的要求，通過(guò)它可以安全的實(shí)現(xiàn)邊緣服務(wù)器與中心云平臺(tái)的數(shù)據(jù)互傳。非南方電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用，智能網(wǎng)關(guān)為非必選部件;接入網(wǎng)關(guān)：接入網(wǎng)關(guān)包括不通過(guò)邊緣計(jì)算服務(wù)器的所有其它傳感器數(shù)據(jù)的接入。接入網(wǎng)關(guān)可以是一個(gè)或多個(gè)集中器、無(wú)線基站（如LoRa）或加密網(wǎng)關(guān)（如滿足南方電網(wǎng)安全規(guī)范要求，邊緣網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能聯(lián)接物理和數(shù)字世界，提供輕量化的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接管理。根據(jù)通用性、傳輸載體的不同，接入網(wǎng)關(guān)有不同的分類，具體說(shuō)明如下：①按照通用性進(jìn)行分類：邊緣網(wǎng)關(guān)按照通用性與否，分為通用通信網(wǎng)關(guān)和專用通信網(wǎng)關(guān)兩種。邊緣網(wǎng)關(guān)可以是一個(gè)獨(dú)立安裝的硬件，也可以是一個(gè)內(nèi)置的執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟件。通用通信網(wǎng)關(guān)是指采用GPRSNB-IoT、4G/5GLoRa、H.265等基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的通信模組，其設(shè)備和運(yùn)維成本均比較低，可以是多模制式。專用通信網(wǎng)關(guān)是指針對(duì)電網(wǎng)特定要求（如滿足電網(wǎng)安全規(guī)范的網(wǎng)關(guān)）設(shè)計(jì)具備特殊通信能力專用模組。②按照傳輸載體進(jìn)行分類：邊緣網(wǎng)關(guān)按照傳輸載體不同，可分為有線網(wǎng)關(guān)和無(wú)線模組。通信網(wǎng)關(guān)通過(guò)采用光纖、電力線等傳輸載體，實(shí)現(xiàn)配用電設(shè)施設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。無(wú)線模組是指通過(guò)電磁波傳輸?shù)姆绞?，?shí)現(xiàn)配用電設(shè)施設(shè)備與基站之間、設(shè)施設(shè)備之間自組網(wǎng)的無(wú)線通信連接;配用電設(shè)施和設(shè)備及感知：配用電設(shè)施和設(shè)備主要包括變壓器、高壓柜、低壓柜、環(huán)網(wǎng)柜、母線橋、直流屏、模擬屏、架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償器及一些附屬設(shè)施等，有些設(shè)備可直接連接到邊緣計(jì)算服務(wù)器提供如電壓電流等相關(guān)數(shù)據(jù)。其它的設(shè)施和設(shè)備需要通過(guò)傳感器感知后通過(guò)接入網(wǎng)關(guān)連接到邊緣計(jì)算服務(wù)器提供數(shù)據(jù)。a）存儲(chǔ)配用電設(shè)施設(shè)備的各種操作日志數(shù)據(jù)；c)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配用電設(shè)施設(shè)備的狀態(tài)，進(jìn)行異常情況預(yù)警。配用電設(shè)施設(shè)備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣服務(wù)器及用例架構(gòu)見(jiàn)圖2，由電力邊緣服務(wù)器（軟硬件、工業(yè)總線、基準(zhǔn)時(shí)鐘和智能網(wǎng)關(guān)等部件構(gòu)成。電力邊緣計(jì)算服務(wù)器架構(gòu)由邊緣服務(wù)器硬件（含（實(shí)時(shí)）操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備等構(gòu)成一臺(tái)通用服務(wù)器，服務(wù)器上運(yùn)行軟件定義（SoftwareDefinedX）的各種功能模塊，包括和外界通訊的軟件網(wǎng)關(guān)，各種算法（如故障定位和隔離算法、機(jī)器視覺(jué)識(shí)別算法等）軟件，在統(tǒng)一精準(zhǔn)時(shí)鐘下，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、工業(yè)總線等與外部通訊。各部分功能說(shuō)明如下：邊緣計(jì)算服務(wù)器硬件：指部署在各種配用電場(chǎng)景的、用于感知和執(zhí)行各類智能化操作以及與其相關(guān)的智能計(jì)算、處理、存儲(chǔ)等的硬件，類似于一臺(tái)常規(guī)計(jì)算機(jī)服務(wù)器硬件，上面運(yùn)行操作系統(tǒng)（如東土科技道OS邊緣計(jì)算算法庫(kù)：各種邊緣計(jì)算算法從中心云平臺(tái)下沉的邊緣計(jì)算服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境快高安全性的要求，降低子系統(tǒng)到中心云平臺(tái)的數(shù)據(jù)流量，同時(shí)滿足配用電設(shè)施設(shè)備監(jiān)控的個(gè)性化功能需求;邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)類似于接入網(wǎng)關(guān)，它可以是一個(gè)集中器，一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器或一個(gè)運(yùn)行于邊緣服務(wù)器的軟件定義的網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)處理面向多種通訊協(xié)議的邊緣服務(wù)器上行與中心云平臺(tái)和下行與傳感器、執(zhí)行器以及邊緣服務(wù)器之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸;工業(yè)總線:指解決各類工業(yè)設(shè)備的傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、計(jì)算存儲(chǔ)硬件等的控制信息傳遞以及數(shù)字通信等的專用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)總線（如東土科技的AUTBUS，可分為實(shí)時(shí)控制總線和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸總線等，本工業(yè)總線主要用于邊緣服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)通訊;時(shí)鐘基準(zhǔn)模塊:是一個(gè)產(chǎn)生精準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)的組件，可提供包含頻率、周期、抖動(dòng)、漂移等參考指標(biāo)，用以實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備各類采集信號(hào)、控制信號(hào)、執(zhí)行信號(hào)的同步管理。邊緣計(jì)算服務(wù)器構(gòu)成配用電設(shè)施設(shè)備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣服務(wù)器架構(gòu)見(jiàn)圖3，由電力邊緣服務(wù)器，工業(yè)總線，基準(zhǔn)時(shí)鐘等部件構(gòu)成。邊緣計(jì)算服務(wù)器硬件配用電邊緣計(jì)算服務(wù)器硬件可采用通用型計(jì)算機(jī)或服務(wù)器硬件架構(gòu)，通過(guò)PCI-E擴(kuò)展槽，按照功能和應(yīng)用場(chǎng)景，搭建滿足不同要求的邊緣計(jì)算服務(wù)器，規(guī)范如下。作系統(tǒng)（如東土科技的道OS等和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件，無(wú)需配置GPU，但需要支撐多種通訊協(xié)議的模塊，通過(guò)PCI-E插槽按需配置;機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景：部署于本場(chǎng)景的邊緣計(jì)算服務(wù)器可采用通用性服務(wù)器架構(gòu)，配置普通操作系統(tǒng)如Linux，由于本服務(wù)器不做AI識(shí)別樣本訓(xùn)練，也無(wú)需配置GPU，只需要支撐視頻通訊協(xié)議的模塊，通過(guò)PCI-E插槽按需配置;其它場(chǎng)景：其它場(chǎng)景的邊緣計(jì)算服務(wù)器可采用通用性計(jì)算機(jī)架構(gòu)，配置普通操作系統(tǒng)如Linux，對(duì)處理器性能要求不高的應(yīng)用，可配置低端CPU，形成類似一個(gè)具備較強(qiáng)計(jì)算能力的智能網(wǎng)關(guān)，如果需要支撐多種通訊協(xié)議的模塊，通過(guò)PCI-E插槽按需配置。邊緣計(jì)算服務(wù)器軟件考慮到配用電監(jiān)控業(yè)務(wù)的具體情況，本文件采用軟件定義（SDx邊緣服務(wù)器的思路，采用通用性服務(wù)器軟件基礎(chǔ)架構(gòu)。按照功能劃分可分為基礎(chǔ)軟件層和應(yīng)用軟件層兩部分內(nèi)容，規(guī)定如下：基礎(chǔ)軟件層：基礎(chǔ)軟件層包括通用的操作系統(tǒng)和底層，是用于支持進(jìn)行計(jì)算和操作的基礎(chǔ)軟件，提供通用性服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)功能以及功能接口，供上層應(yīng)用調(diào)用;應(yīng)用軟件層：應(yīng)用軟件層包括面向各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的軟件，通過(guò)軟件定義的方式實(shí)現(xiàn)一些硬件功能。針對(duì)配用電監(jiān)控應(yīng)用，主要包括面向業(yè)務(wù)應(yīng)用的各種算法庫(kù)和面向通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議庫(kù)（軟件邊緣網(wǎng)關(guān)。邊緣計(jì)算算法庫(kù)故障定位與隔離場(chǎng)景：基于傳感器采集的電流電壓等數(shù)據(jù)和配用電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算確定故障點(diǎn)，發(fā)送數(shù)據(jù)和指令到中心云平臺(tái)，接受中心云平臺(tái)下發(fā)的指令執(zhí)行操作。機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景：部署基于PyTorch或TensorFlow深度學(xué)習(xí)算法的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定模型場(chǎng)景的識(shí)別，發(fā)送結(jié)果數(shù)據(jù)到中心云平臺(tái)，接受中心云平臺(tái)下發(fā)的指令執(zhí)行操作。其它場(chǎng)景：基于傳感器采集的數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)和指令到中心云平臺(tái)，接受中心云平臺(tái)下發(fā)的指令執(zhí)行操作。以上規(guī)范只對(duì)算法做功能性的定義，不對(duì)算法細(xì)節(jié)做明確的規(guī)劃，便于系統(tǒng)的開(kāi)放性和未來(lái)的擴(kuò)展性。邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)配用電邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)包括硬件-插拔式邊緣網(wǎng)關(guān)和軟件-軟件邊緣網(wǎng)關(guān)兩部分，按照功能和應(yīng)用場(chǎng)景，規(guī)范如下。故障定位與隔離場(chǎng)景：有三種網(wǎng)絡(luò)連接的要求：①傳感器采集的電流電壓等數(shù)據(jù)通過(guò)可插拔的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)關(guān)傳送到邊緣服務(wù)器；②通過(guò)工業(yè)總線或5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)邊緣服務(wù)器之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，支撐邊緣服務(wù)器之間的協(xié)同計(jì)算；③通過(guò)5G或4GAPN接入物理網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)和指令到中心云平臺(tái)，同時(shí)也接收從中心云平臺(tái)下發(fā)的指令執(zhí)行操作。機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景：有兩種網(wǎng)絡(luò)連接要求：①通過(guò)有線或無(wú)線端口接入視頻信號(hào)，邊緣網(wǎng)關(guān)包括硬件接口和協(xié)議解析軟件（如GB/T28281，H.265等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定模型場(chǎng)景的識(shí)別；②發(fā)送識(shí)別結(jié)果數(shù)據(jù)到中心云平臺(tái)，接收中心云平臺(tái)下發(fā)的指令執(zhí)行操作。其它場(chǎng)景：一般有兩種網(wǎng)絡(luò)連接要求：①匯集傳感器采集的數(shù)據(jù)到邊緣計(jì)算服務(wù)器；②發(fā)送處理后數(shù)據(jù)和指令到中心云平臺(tái)，接收中心云平臺(tái)下發(fā)的指令執(zhí)行操作。配用電網(wǎng)工業(yè)總線配用電網(wǎng)故障定位和隔離邊緣計(jì)算系統(tǒng)采用了AUTBUS工業(yè)總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)（AUTBUS工業(yè)總線是東土科技的推出的全I(xiàn)P工業(yè)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。AUTBUS工業(yè)總線的框架和協(xié)議設(shè)計(jì)不在本文件研制范疇內(nèi)。時(shí)鐘基準(zhǔn)模塊通過(guò)采用北斗GNSS授時(shí)、IEEE1588精準(zhǔn)時(shí)鐘協(xié)議PTP等軟硬件相結(jié)合的時(shí)鐘同步技術(shù)，為配用電網(wǎng)邊緣計(jì)算軟硬件和工業(yè)總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍峁┩綍r(shí)鐘信號(hào)。配用電網(wǎng)設(shè)施監(jiān)控涉及多種有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括已廣泛使用的電網(wǎng)公司自建光纖網(wǎng)、租用運(yùn)營(yíng)商的寬帶網(wǎng)和無(wú)線GPRS/4G網(wǎng)等。新興的低功耗廣域（LPWAN）網(wǎng)（主要是LoRa和NB-IoT）和5G網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多的被應(yīng)用到電力行業(yè)，還有邊緣計(jì)算采用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)總線。本文件對(duì)上述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配用點(diǎn)設(shè)施運(yùn)維管理應(yīng)用場(chǎng)景的組網(wǎng)架構(gòu)做了如下規(guī)范。配用電設(shè)施運(yùn)維管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)從上至下包括用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，邊緣服務(wù)器通訊網(wǎng)絡(luò)，其它傳感設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，外網(wǎng)數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)等，具體見(jiàn)圖4。用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò):用戶訪問(wèn)應(yīng)設(shè)置內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)權(quán)限，南方電網(wǎng)用戶要嚴(yán)格按照南方電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)范實(shí)施，對(duì)于非南方電網(wǎng)體系用戶，也應(yīng)根據(jù)其規(guī)范在內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)時(shí)以便降低網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。本系統(tǒng)外網(wǎng)訪問(wèn)的情況可通過(guò)VPN實(shí)現(xiàn)或封裝API實(shí)現(xiàn);邊緣服務(wù)器通訊網(wǎng)絡(luò):針對(duì)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，具體參見(jiàn)7.2.3，不同的場(chǎng)景，邊緣計(jì)算服務(wù)器南向面向配用電設(shè)施的通訊需支持工業(yè)總線、光纖、5G、4G、現(xiàn)場(chǎng)總線等。北向面向中心云平臺(tái)的通訊可以是光纖網(wǎng)、以太網(wǎng)、4G、5G等。南方電網(wǎng)還需通過(guò)專用的智能網(wǎng)關(guān)才能接入中心云平臺(tái);其它傳感設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)：在沒(méi)有采用邊緣服務(wù)器以外的其它場(chǎng)景，南向面向所有傳感器的數(shù)據(jù)通訊通過(guò)不同的接入網(wǎng)關(guān)接入中心云平臺(tái)，南方電網(wǎng)還要求層層加密強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全。針對(duì)不同應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，接入網(wǎng)關(guān)多種組合：①采用LoRa技術(shù)的情況，接入網(wǎng)關(guān)包括傳輸鏈路上的N-serverLoRa基站、LoRa終端等部件；②采用4G/GPRS/NB-IoT的情況，接入網(wǎng)關(guān)包括物理網(wǎng)卡和終端、運(yùn)營(yíng)商基站、運(yùn)營(yíng)商寬帶連接的閉環(huán)；③WiFi/WAPI/有線以太網(wǎng)的情況，接入網(wǎng)關(guān)WiFi/WAPI基站和協(xié)議解析軟件網(wǎng)關(guān)。北向面向中心云平臺(tái)的通訊可以是光纖網(wǎng)、以太網(wǎng)、4G（電力物理網(wǎng)卡）等。南方電網(wǎng)需要通過(guò)專用的智能網(wǎng)關(guān)才能接入中心云平臺(tái);外網(wǎng)數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)：對(duì)