邊緣計算智能管控平臺技術規范

Q/LB.□XXXXX-XXXX邊緣計算智能管控平臺技術規范范圍本文件規定了邊緣計算智能管控平臺（以下簡稱“平臺”）的基本要求、平臺架構、功能要求、接口要求和主要技術指標。本文件適用于以安全帽、作業小車、電氣設備為管控對象的邊緣計算域智能管控平臺的設計、開發和運行維護。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應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/T22239—2019信息安全技術網絡安全等級保護基本要求GB/T34040—2017工業通信網絡功能安全現場總線行規通用規則和行規定義GB/T35319—2025物聯網系統接口要求GB/T41780.1—2022物聯網邊緣計算第1部分：通用要求GB/T44067.3—2025物聯網邊緣計算第3部分：節點接口要求YD/T4494—2023工業互聯網邊緣計算邊緣節點模型與要求邊緣網關YD/T4670—2024工業互聯網邊緣計算總體架構與要求SJ/T11915工業互聯網平臺術語術語和定義下列術語和定義適用于本文件。邊緣計算edgecomputing將數據處理、存儲放在網絡邊緣側的計算架構。[來源:GB/T41780.1-2022，有改動]邊緣節點edgenode部署在管控現場，承擔數據采集、本地計算、設備控制、數據轉發等功能的硬件設備，是平臺架構的核心組成部分。智能管控平臺intelligentmanagementandcontrolplatform基于邊緣計算技術，實現對安全帽、作業小車、電氣設備等管控對象的狀態監測、數據采集、智能分析、告警處置及遠程管控的一體化平臺。數據中心datacenter由計算、存儲、網絡等基礎設施及配套管理系統組成的集中式數據處理場所。管控對象managedobject平臺實施監測、控制與管理的目標實體。協議protocol通信雙方或多方在進行數據交換時共同遵守的規則、約定和標準，包括數據格式、編碼方式、傳輸時序、差錯控制及連接管理等內容。縮略語App：應用程序（Application）AI：人工智能（ArtificialIntelligence）CPU：中央處理器（CentralProcessingUnit）C-V2X：蜂窩車聯網（CellularVehicle-to-everything）GPU:圖形處理器（GraphicsProcessingUnit）ID：身份標識號（Identification）LoRa：遠距離無線電（LongRangeRadio）MAC：媒體存取控制（MediaAccessControl）MQTT：消息隊列遙測傳輸（MQTelemetryTransport）NB-IoT：窄帶物聯網（NarrowBand-InternetofThings）NTP：網絡時間協議（NetworkTimeProtocol）OPC：開放平臺通信（OpenPlatformCommunication）PLC：可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）PON：無源光網絡（PassiveOpticalNetwork）MCU：微控制單元（MicroControllerUnit）SDN：軟件定義網絡（SoftwareDefinedNetwork）TCP：傳輸控制協議（TransmissionControlProtocol）TSN：時間敏感網絡（Time-SensitiveNetworking）UDP：用戶數據報協議（UserDatagramProtocol）UWB：超寬帶（UltraWideBand）WLAN：無線局域網（WirelessLocalAreaNetwork）總體要求5.1總體目標平臺應面向工業現場安全生產與智能運維需求，以邊緣計算為核心技術底座，實現對安全帽、作業小車、電氣設備等管控對象的實時感知、智能分析、自主決策與協同管控，滿足工業場景低時延、高可靠、離線自治的邊緣計算應用需求。5.2設計原則平臺設計應遵循以下原則：應采用“云—邊—端”分層架構，各層之間通過標準化接口交互，層內功能模塊化設計，支持獨立演進與靈活擴展；邊緣節點應具備本地數據采集、實時分析、自主決策與閉環控制能力，在網絡中斷場景下保障核心業務連續運行；應支持多類型感知設備、多協議通信方式、多廠商硬件平臺的統一接入與適配；應具備數據加密、身份認證、訪問控制、安全審計等機制，保障平臺運行安全與數據安全；應采用模塊化、插件化、服務化設計，支持功能組件按需加載、算法模型迭代更新、計算資源彈性擴容。平臺架構邊緣計算智能管控平臺由數據中心、邊緣計算節點、邊緣硬件設備三層及三層之間的網絡組成，通常采用“云—邊—端”三層架構，通過協議適配層實現多源異構設備的統一接入，在邊緣側完成數據實時采集、預處理、分析與控制決策，經云管理平臺數據中心實現全局資源調度、模型訓練、三維可視化與智能運維，同時以貫穿全架構的統一服務與安全層保障設備管理、數據治理、身份認證及業務編排，從而滿足工業場景低時延、高可靠、離線自治的邊緣計算需求，其架構圖見圖1。圖1邊緣計算智能管控平臺架構圖功能要求7.1邊緣資源7.1.1計算資源支撐計算資源支撐作為基礎，具體要求包括：應具備網絡化、網格化能力，為分布式計算提供基礎支撐；應支持資源在線升級與資源擴容；宜包括MCU、CPU、GPU、深度學習加速單元等物理計算實體；宜支持計算資源的隔離，即不同計算資源之間不宜互相調用。7.1.2存儲資源支撐存儲資源支撐要求包括:應支持多類型數據存儲，并支持多類型數據庫接入；應支持存儲數據的增、刪、查、改操作；應具備容災防錯能力；宜支持數據冗余和數據備份功能。7.1.3網絡資源支撐網絡資源支持包括多種方式，具體要求包括:應支持移動通信網絡、光纖網、雙絞線等多種類型網絡之間的切換；宜支持移動通信網絡、光纖網、雙絞線等多類型網絡傳輸；宜支持SDN、TSN等新型網絡技術；應支持以太網、PON、WLAN、NB-IoT、LoRa、C-V2X等至少一種有線或無線網絡接入方式。7.1.4平臺資源支撐平臺資源支撐作為整體管控的核心，具體要求準包括:應具備網絡資源全局管理能力，可對多類型網絡接入方式進行統一監控與配置；應支持網絡資源智能調度，根據邊緣計算任務需求動態分配網絡帶寬與連接資源；宜具備網絡質量優化功能，通過流量管控、協議優化等技術降低邊緣計算數據傳輸時延；宜支持跨平臺網絡協同，實現邊緣節點與云端平臺之間的網絡資源高效協同與數據交互。7.2邊緣服務7.2.1數據采集應支持多源設備數據的統一接入、匯聚與預處理，實現端側數據就地清洗與標準化：支持傳感器、攝像頭、PLC、穿戴終端、車載終端、電氣監測單元等多協議接入；支持按設備、區域、時間維度匯聚數據；支持斷點續傳與本地緩存；應提供數據過濾、去重、格式轉換、協議解析、異常值剔除、數據補齊；支持邊緣側數據降采樣、特征提取與加密脫敏。7.2.2邊緣分析應在邊緣側完成實時計算與智能推理，支撐狀態判別與事件識別：支持在線數值統計、趨勢分析、對比分析、閾值判斷、累計統計；支持基于規則與輕量化AI模型實現人員違規、車輛超速、設備異常、電氣過載、入侵越界等分類識別；支持事件規則配置、實時告警生成、事件分級、事件去重、事件關聯與本地存儲。7.2.3邊緣控制應支持本地自主控制與遠程外部控制，實現斷網可用、實時閉環：邊緣節點離線狀態下可按預設策略執行閉鎖、聲光告警、限速、斷電保護、區域禁入等控制動作；接收平臺下發指令，完成遠程啟停、參數配置、權限下發、模式切換；控制指令應支持鑒權、超時、重試與結果回執。7.2.4邊緣優化應基于實時數據實現過程優化、應急處置與策略迭代：支持作業路徑優化、負載均衡、能耗優化、調度序列優化、流量調控；支持異常聯動、故障自愈、預案自動執行、緊急疏散提示、風險隔離與就近協同處置；支持本地策略自學習、參數調優、模型增量更新與策略版本管理。7.2.5交互處理應提供人機交互與信息收發能力，支撐現場可視、可管、可控：支持設備狀態、實時數據、告警信息、視頻畫面、統計圖表本地/遠程展示；支持按鍵、觸屏、語音、掃碼輸入；支持本地聲光、顯示屏、廣播輸出與指令回執；支持操作日志留痕與權限校驗。7.3邊緣管理7.3.1運維管理應提供資源配置管理功能，支持配置管理的分角色、分組管理，在執行邊緣控制時完成本地消息路由轉發，具體要求包括：應支持邊緣計算集群管理，包含記錄當前集群下各個邊緣計算節點所管理的終端列表，并在以下方面實現規范管理：邊緣計算節點在啟動時應向數據庫或名字服務完成節點注冊；新終端接入時應向數據庫或名字服務完成終端管理注冊，聲明本節點為該終端的管理節點；應支持邊緣計算集群間的通信以及路由管理；在集群內執行自主控制時，應通過終端注冊的路由表查詢本集群內的節點信息完成消息轉發；應保障邊緣計算集群的高可用性，當集群中某一節點發生故障時，應及時上報云端，并分配其他節點接管故障節點所管理的設備以及運行的計算任務；應支持服務自動拉起，即當核心進程崩潰或被強制終止時可自動拉起，并向云端發送報警；離線日志應記錄所有邊緣自主控制操作，并最終上傳至云端完成記錄與管理。應提供監控管理功能，包含多維度、可視化的監控、報警等能力。應提供服務管理功能，支持對服務執行添加/卸載、啟動/停止、配置修改等操作，同時支持服務自恢復。7.3.2安全管理數據安全管理應提供數據安全管理能力，在數據傳輸過程中執行加密處理與訪問控制，具體要求包括：應對數據進行脫敏處理，保障數據安全性；開展網絡虛擬化時，應提供有效的安全邊界隔離等安全保障；應提供日志管理功能，包含日志的收集、存儲、檢索以及日志目錄管理等功能；數據顯示要求應符合GB/T38637.2—20206.4中的要求。接口安全管理應提供接口安全管理能力，在接口調用過程中執行身份驗證與權限控制，具體要求包括：應具備完善的數據加密和安全認證機制，保障數據的機密性與完整性；應具備防護自身免受惡意攻擊的能力，例如防范惡意軟件植入、網絡入侵等行為；應具備設備安全管理接口，可對接入設備開展證書、白名單、令牌等安全校驗；至少應符合GB/T22239—2019第6章的第一級安全保護能力要求；宜定期對接口開展安全審計和監控，確保及時發現并響應安全威脅。及時響應管理應實現及時響應，在正常及緊急狀態下均可及時反應、及時處理，具體要求包括：應保障邊緣控制的穩定性、準確性和及時性；應具備邊緣控制安全反饋能力，包含控制授權、周邊環境安全反饋以及控制結果安全反饋；應具備控制結果反饋能力，包含控制成功、控制失敗等結果反饋；應提供可靠、穩定、低延時的邊緣自主控制策略與執行能力，通過低時延特性保障響應速度；應支持實時緊急事件處理功能，并將結果輸出至隊列或完成持久化存儲，保障對動態事件的即時響應；應支持對復雜事件的處理能力，以及多個事件的關聯處理能力，并支持本地的實時決策和實時優化；應具備離線自主運行能力，當與云連接中斷時，應保障邊緣計算各項功能繼續可靠執行，在網絡連接恢復后與云同步相關信息。接口要求8.1接口位置與類型8.1.1不同類型邊緣計算節點之間的接口用于物聯網終端、邊緣控制器、邊緣網關、邊緣計算服務器、云端智能管控平臺等不同類型節點間的數據交互、指令下發、狀態同步與協同調度，應與邊緣計算智能管控平臺架構圖保持一致。8.1.2相同類型邊緣計算節點之間的接口用于邊緣網關之間、邊緣控制器之間、邊緣計算服務器之間的數據同步、負載均衡、集群管理、冗余備份與故障切換。8.2接口總體要求8.2.1通用要求接口應滿足GB/T35319—2025中第6章規定的物聯網系統接口基本要求。8.2.2通信連接邊緣計算節點接口應能保證兩端節點之間及節點與云端智能管控平臺之間實現穩定可靠的通信連接。具體要求如下：應根據兩端設備的部署情況、節點設備間的通信性能要求、節點設備應用功能要求，確定數據通信方式；對遠程控制、聯動閉鎖、應急處置等時延要求嚴格的場景，應選擇時間敏感型通信方式；應支持鏈路保活、斷線重連、通信故障自動檢測與切換機制。8.2.3有效性邊緣計算節點接口應能高效、準確、及時地進行數據傳輸，確保信息傳輸和命令執行的正確性。具體要求如下：接口應及時完成數據傳輸，確保平臺對設備事件、告警信息能迅速響應；接口應正確完成數據傳輸，反映管控對象真實狀態與運行信息，無誤差、無失真。8.2.4安全性邊緣計算節點接口應能確保傳輸的數據不被未授權訪問、篡改或丟失。結合具體應用場景，具體要求如下：應具備良好的數據加密和安全認證機制來保障數據的機密性和完整性；應具備防護自身免受惡意攻擊的能力，如預防惡意軟件的植入和網絡入侵等；應具備設備安全管理接口，可對接入的設備進行證書、白名單、令牌等安全性校驗；至少應符合GB/T22239—2019規定的第一級安全保護能力要求；宜定期對接口進行安全審計和監控，確保及時發現安全威脅并響應。8.2.5可擴展性邊緣計算節點接口的可擴展性主要體現在邊緣網關、邊緣控制器、邊緣計算服務器連接物聯網終端數量、通信協議適配能力、多種通信方式適配能力等方面。邊緣網關和邊緣控制器接口宜采取模塊化、插件化結構設計，可靈活更換或者選配不同通信方式的通信端口，通信端口宜具有加載不同通信協議能力；節點接口宜實現物聯網終端連接數量可彈性配置。邊緣計算服務器接口宜采取模塊化、插件化結構設計，宜支持熱插拔更換或者選配不同通信方式的通信端口，通信端口宜支持加載不同的通信協議。8.3接口傳輸內容分類8.3.1資源數據資源數據為邊緣計算節點自身資源相關信息，用于節點識別、基礎信息登記、資源狀態上報與協議適配，具體包含：節點標識碼：設備唯一ID、設備標識碼、設備序列號、設備物理編號等用于唯一識別節點的編碼信息；節點基本信息：節點名稱、設備型號、應用用途、設備分類、生產廠商、出廠日期、硬件版本號；節點資源信息：CPU型號與占用率、內存總容量與使用率、NTP服務地址與同步狀態、物理網口/無線接口數量與狀態、存儲卡/硬盤容量與掛載狀態、網絡IP地址、MAC地址；節點支持協議信息：支持的通信協議（MQTT、HTTP/HTTPS、RESTful、Modbus、OPCUA、NETCONF、WebSocket等）、協議版本、協議端口號、協議啟用狀態。8.3.2采集數據采集數據為邊緣計算節點面向業務采集的現場與運行信息，用于感知、監測、策略執行與協同交互，具體包含：節點傳感數：設備運行/離線/故障狀態、環境溫濕度、設備振動幅值、電池電量、供電電壓、回路電流、開關量狀態、模擬量數值、流量/壓力/液位；節點多媒體數據：現場圖片、實時語音、監控視頻流、視頻截圖、錄音文件、抓拍圖像、錄像片段；節點策略數據：數據采集周期、采集觸發條件、采集閾值、執行策略編號、策略啟用狀態、數據上報頻率、存儲策略；節點協同數：協同節點ID/名稱、協同任務類型、協同執行計劃、協同觸發條件、協同狀態。8.3.3算力數據算力數據為邊緣計算節點計算資源、容器、應用、分析任務相關信息，用于算力調度、資源分配與應用管理，具體包含：節點計算專用處理器信息：處理器類型、處理器名稱與ID、生產廠商、型號、運行狀態、數量、總算力、資源占用率、核心數量、主頻、緩存大小、支持指令集、溫度與功耗；節點用戶賬戶數據：賬戶名稱、賬戶類型、用戶資源訪問路徑與權限、當前在線用戶數量、賬戶創建時間、權限有效期；節點磁盤數據：磁盤分區數量、總容量/已用容量/剩余容量、存儲對象類型、設備掛載路徑、文件系統格式、磁盤讀寫速度、健康狀態；節點容器數據：容器名稱、容器所屬設備ID、分配CPU核數與占用率、分配內存與使用率、容器鏡像版本、運行狀態、啟動時間、網絡端口映射；節點應用App數據：應用名稱、開發廠商、應用版本號、安裝路徑、運行狀態、資源占用、啟動參數、更新時間、授權信息；節點邊緣分析數據：分析對象、所用算法模型、分析輸入數據、分析結果、異常判定值、分析時間戳。8.3.4控制數據控制數據為云端/上層節點向下發送的指令、參數與調度信息，用于設備操控、策略下發與協同執行，具體包含：節點傳感控制數據：設備啟動/停止/重啟指令、運行參數調節、電機運動控制、開關通斷指令、閥門開度調節、復位指令；節點多媒體控制數據：攝像頭抓拍指令、視頻錄制啟動/停止指令、語音播放指令、錄像保存指令、碼率/分辨率調節指令；節點策略控制數據：策略啟用/停用指令、執行周期修改、執行次數設定、策略下發/更新/刪除命令、觸發條件修改、執行優先級調整；節點協同控制數據：協同啟動/停止命令、協同執行條件、協同節點指定、協同動作序列、協同超時設置、故障切換指令。8.3.5管理數據管理數據為邊緣計算節點運行、事件、告警相關信息，用于狀態監控、運維管理與故障追溯，具體包含：節點運行數據：設備在線/離線/休眠狀態、累計運行時長、本次啟動時間、CPU/內存/磁盤/網絡使用率、進程數量、系統負載、溫度、電壓；節點事件數據：容器安裝/卸載/升級/啟動/停止事件、應用App安裝/卸載/升級/啟動/停止事件、配置修改事件、固件升級事件、用戶登錄/登出事件、通信鏈路斷開/重連事件；節點告警數據：當前活躍告警、歷史告警記錄、告警處理狀態、告警屏蔽規則、告警推送記錄、告警恢復時間。技術指標可靠性指標可靠性是邊緣計算智能管控平臺在工業現場長期穩定運行的基礎保障，確保平臺在復雜工況、網絡波動及局部故障場景下仍能維持核心業務連續性，具體要求見表1。系統可用性是指平臺在規定運行時間內處于可正常工作狀態的時間占比，要求平臺年度可用時間不低于99.9%，即全年非計劃停機時間不超過8.76小時，確保工業現場生產監控與安全管理業務持續在線。邊緣節點離線自治時間是指邊緣節點在與云端數據中心網絡連接完全中斷后，依靠本地資源獨立維持核心功能運行的最長時間，要求離線自治時間不低于72小時，保障在網絡長期故障或通信基礎設施損毀等極端情況下，現場級安全管控與設備控制功能不中斷。數據本地緩存時間是指邊緣節點在無法向云端上傳數據時，本地存儲介質能夠持續保存新采集數據的最短時間，要求緩存時間不低于1小時，防止網絡瞬斷或擁塞期間現場數據丟失，確保通信恢復后數據完整回傳。故障自動恢復時間是指平臺檢測到軟硬件故障后，無需人工干預即可自動恢復至正常運行狀態所需的時間，要求恢復時間不超過30秒，最大限度降低故障對現場實時監控和告警處置的影響。服務自動拉起時間是指核心進程因異常崩潰或被強制終止后，系統自動重新啟動該服務所需的時間，要求拉起時間