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(yǔ)和定義 1術(shù)語(yǔ)和定義 13.1.1術(shù)語(yǔ)和定義 1縮略語(yǔ) 1邊緣智能儀表應(yīng)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(yuǎn)程運(yùn)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(guò)程故障診斷 6概述 6應(yīng)用場(chǎng)景 6應(yīng)用方案 7應(yīng)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(xiàn) 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(yīng)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(duì)邊緣智能儀表的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用。規(guī)范性引用文件本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。術(shù)語(yǔ)和定義術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1.1術(shù)語(yǔ)和定義邊緣智能儀表edgeintelligentinstrument縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。OPCUA：開放平臺(tái)通信統(tǒng)一架構(gòu)（OpenPlatformCommunicationUnifiedArchitecture）XML：可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（ExtensibleMarkupLanguage）邊緣智能儀表應(yīng)用體系架構(gòu)邊緣智能儀表應(yīng)用體系架構(gòu)如圖1所示：圖1 邊緣智能儀表應(yīng)用體系架構(gòu)邊緣層云端通過(guò)與邊緣層協(xié)同交互，實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化、故障診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)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(yīng)用層處理決策層處理決策層是實(shí)現(xiàn)邊緣智能儀表智能功能和智能決策的主要模塊，通過(guò)內(nèi)部集成的人工智能算法、高級(jí)診斷算法以及專家系統(tǒng)對(duì)來(lái)自感知層、語(yǔ)義交互層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)的歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)邊緣智能儀表更加智能和更加精準(zhǔn)的決策，這需要人工智能、邊緣計(jì)算、邊云協(xié)同等技術(shù)的支撐。語(yǔ)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(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)通信的功能，可與邊緣、云端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙向通信；邊緣智能儀表集成交互的信息應(yīng)具有含義，宜使用儀表的數(shù)據(jù)字典等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息的定義；邊緣智能儀表集成交互的信息應(yīng)具備適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)描述載體；邊緣智能儀表宜同時(shí)支持服務(wù)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(dú)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(yīng)具備自身關(guān)鍵硬件故障的診斷；邊緣智能儀表應(yīng)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(shí)間應(yīng)滿足應(yīng)用的需求；邊緣智能儀表宜支持某項(xiàng)或多項(xiàng)功能的遠(yuǎn)程配置。遠(yuǎn)程運(yùn)維功能的要求邊緣智能儀表遠(yuǎn)程運(yùn)維功能的要求如下：邊緣智能儀表應(yīng)具備異常數(shù)據(jù)本地報(bào)警功能；邊緣智能儀表應(yīng)具備異常數(shù)據(jù)上傳邊緣服務(wù)器/云端功能；邊緣智能儀表應(yīng)具備接收、存儲(chǔ)邊緣服務(wù)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(yīng)具備根據(jù)自身軟件狀態(tài)診斷信息觸發(fā)處理決策機(jī)制，啟動(dòng)異常工作狀態(tài)記錄；邊緣智能儀表應(yīng)具備根據(jù)自身硬件狀態(tài)診斷信息觸發(fā)處理決策機(jī)制，啟動(dòng)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(yīng)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(kuò)展；云端平臺(tái)可以對(duì)邊緣智能儀表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接、運(yùn)維、監(jiān)管及其它數(shù)據(jù)應(yīng)用；邊緣服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)程故障診斷概述（尤其是對(duì)運(yùn)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(guò)程應(yīng)用場(chǎng)景故障定位和診斷3~51工況適應(yīng)性調(diào)整和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校工況復(fù)雜導(dǎo)致儀表測(cè)量不夠準(zhǔn)確，儀表在廠家預(yù)設(shè)的參數(shù)和實(shí)際環(huán)境參數(shù)不夠貼近，導(dǎo)致有的儀表預(yù)測(cè)性維護(hù)當(dāng)前儀表多不具備預(yù)測(cè)性維護(hù)或者預(yù)防性維護(hù)功能，不能在故障發(fā)生前或者即將出現(xiàn)故障趨勢(shì)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取針對(duì)儀表在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)服役應(yīng)用的以上主要場(chǎng)景和痛點(diǎn)問(wèn)題，邊緣智能儀表體系能夠解決上述問(wèn)題。-邊-云協(xié)同過(guò)程故障-端-（MCUE2應(yīng)用方案協(xié)同故障診斷應(yīng)用方案框架如圖A.1所示。圖A.1應(yīng)用整體方案（,提供準(zhǔn)確、及時(shí)、客觀的儀表運(yùn)維狀態(tài)（應(yīng)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，與信息模型技術(shù)聯(lián)合可以實(shí)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(lái)對(duì)傳統(tǒng)儀器儀表進(jìn)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(guò)新舊儀表的集成就可以實(shí)現(xiàn)智能工廠的高效連接，為后續(xù)的智能化應(yīng)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(gè)儀表殼功能模塊由驅(qū)動(dòng)適配模塊、協(xié)議映射模塊、信息模型模塊、OPCUA服務(wù)器模塊等構(gòu)成。圖B.2儀表殼實(shí)現(xiàn)原理這些模塊的功能詳細(xì)如下：驅(qū)動(dòng)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(gè)模擬量輸入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。信息模型模塊B.3是一個(gè)溫度變送器的模型，這個(gè)模型需要使用配置的方法進(jìn)行構(gòu)建以便適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，這個(gè)信息模型可以使用XML文件進(jìn)行描述，并可以在不同的工程軟件里進(jìn)行交換。