[發明專利]一種用于數控設備的邊緣計算軟網關及其實現方法

在審

• 申請號: 202210969472.2
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115499273A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 房啟成;洪海波;何軍;劉曉;楊辰;任培強
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L69/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種用于數控設備的邊緣計算軟網關及其實現方法，邊緣計算軟網關由數據傳輸模塊、數據存儲模塊和數據應用模塊組成，其中數據應用模塊包括數據可視化組件、故障報警組件、刀具壽命預測組件、自適應控制組件、云邊協同組件。數據傳輸模塊基于協議解析與數控設備建立雙向通信，獲取設備運行實時數據并下發控制指令；數據存儲模塊負責存儲實時數據、歷史數據和邊緣計算的結果數據；數據應用模塊負責數據可視化、故障報警、刀具壽命預測、自適應控制和云邊協同的數據應用。本發明解決了數控設備采集協議多難以集成、邊緣計算和儲存能力弱、云計算響應不及時等問題。

技術領域

本發明涉及工業物聯網技術領域，具體地，涉及一種用于數控設備的邊緣計算軟網關及其實現方法。

背景技術

在現代工業中，以機床為代表的數控設備集機、電、液于一身，是生產制造中的關鍵技術設備，其技術發展水平是衡量一個國家工業現代化水平的重要標志。在數控設備的使用過程中會時刻產生大量制造數據，這些數據蘊含了設備加工過程的諸多信息，可有效地反映設備運行狀態和產品加工質量。目前，機床廠商基于各自特定的通信協議，實現了各自數控系統型號的設備與云端之間的數據交互。但是，實際制產線和工業物聯網的建設過程中，數控設備類型眾多、通信協議多樣，數控設備數據都被孤立的封閉在各自系統里，造成數控設備數據的信息孤島，無法通過專業分析創造價值。因此，實現數控設備的數據采集和應用具有重要的現實意義。從國內外研究現狀來看，針對數控設備數據采集技術，目前多采用“配置通用網關采集”和“云端數據分析”的模式，主要的局限性表現如下：

市場現有網關裝置多為工業通用網關，用于連接數控設備需要進行針對性的復雜配置，操作復雜，聯網效率低；對開發和維護人員的專業要求較高，需要了解并熟練應用各種通信協議，開發和維護難度大；大多數工業網關只具備數據采集功能，邊緣計算和儲存能力弱，且云計算響應不夠及時。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種用于數控設備的邊緣計算軟網關及其實現方法，達到統一數控設備數據接口協議，降低系統使用配置和維護難度，并支持開展邊緣側數據分析和應用的目的。

本發明的技術解決方案是：一種用于數控設備的邊緣計算軟網關，包括數據傳輸模塊、數據存儲模塊和數據應用模塊。

所述數據傳輸模塊接收數控設備上傳的運行數據信息，進行通訊協議解析處理，生成點位數據，并以統一的協議發送至數據存儲模塊；所述運行數據信息包括主軸轉速、功率負載；

所述數據存儲模塊接收數據傳輸模塊上傳的點位數據，按歷史數據和實時數據分別存入到數據庫中，并提供數據庫查詢接口給數據應用模塊；

所述數據應用模塊通過數據存儲模塊中的接口查詢數據庫數據，進行數據可視化、故障報警、刀具壽命預測數據應用。

進一步地，所述數據傳輸模塊包括通訊接口組件和協議解析組件；

所述通訊接口組件通過配置選擇數控系統型號建立與數控設備的雙向通訊；并進一步通過通信接口和協議獲取設備數據；

所述協議解析組件將不同的通訊協議統一解析為MQTT或OPC UA協議，向下對數控設備發送控制指令，向上以JOSN鍵值對的格式實時發送設備運行數據。

進一步地，所述數據存儲模塊包括歷史數據存儲組件、實時數據存儲組件、邊緣計算存儲組件；

所述歷史數據存儲組件、實時數據存儲組件接收所述協議解析組件轉發的數據并分別存儲設備原始歷史數據、各個數據點位最新記錄數據；

所述邊緣計算存儲組件用于存儲故障報警、刀具壽命預測、自適應控制的邊緣計算結果數據。

進一步地，所述數據應用模塊包括數據可視化組件、故障報警組件、刀具壽命預測組件、自適應控制組件和云邊協同組件；