2023边缘智能仪表通用要求

边缘智能仪表通用要求II目 次前言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1术语和定义 13.1.1术语和定义 1缩略语 1边缘智能仪表应用体系架构 1边缘智能仪表设备体系架构 2边缘智能仪表通用要求 4概述 4集成交互功能的要求 4自诊断功能的要求 4可重构功能的要求 4远程运维功能的要求 4处理决策功能的要求 4边云协同的要求 5附录A（资料性）边缘智能仪表端-边-云协同过程故障诊断 6概述 6应用场景 6应用方案 7应用效果 8附录B（资料性）基于OPCUA与信息模型的新旧仪表集成与互联互通 10概述 10总体方案 10仪表壳的功能及开发原理 10总结 12参考文献 13PAGEPAGE13边缘智能仪表通用要求范围本文件规定了边缘智能仪表的应用体系架构、设备体系架构及通用要求。本文件适用于制造商、集成商、用户等对边缘智能仪表的研发、生产及应用。规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。术语和定义术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1术语和定义边缘智能仪表edgeintelligentinstrument缩略语下列缩略语适用于本文件。OPCUA：开放平台通信统一架构（OpenPlatformCommunicationUnifiedArchitecture）XML：可扩展标记语言（ExtensibleMarkupLanguage）边缘智能仪表应用体系架构边缘智能仪表应用体系架构如图1所示：图1 边缘智能仪表应用体系架构边缘层云端通过与边缘层协同交互，实现工艺优化、故障诊断、预测性维护等功能。边缘智能仪表设备体系架构图2边缘智能仪表设备体系架构物理接口层数据表示层功能应用层处理决策层处理决策层是实现边缘智能仪表智能功能和智能决策的主要模块，通过内部集成的人工智能算法、高级诊断算法以及专家系统对来自感知层、语义交互层的实时数据以及存储的历史学习数据进行处理，实现边缘智能仪表更加智能和更加精准的决策，这需要人工智能、边缘计算、边云协同等技术的支撑。语义交互层OPCUA边缘智能仪表通用要求概述集成交互功能的要求边缘智能仪表集成交互功能的要求如下：边缘智能仪表应具备网络通信的功能，可与边缘、云端服务器实现双向通信；边缘智能仪表集成交互的信息应具有含义，宜使用仪表的数据字典等标准进行信息的定义；边缘智能仪表集成交互的信息应具备适当的标准描述载体；边缘智能仪表宜同时支持服务器/客户端（C/S）和发布/订阅（Pub/Sub）通信模式；边缘智能仪表宜支持自身单独上云通信的功能。自诊断功能的要求边缘智能仪表自诊断功能的要求如下：边缘智能仪表应具备自身关键硬件故障的诊断；边缘智能仪表应具备自身关键软件模块的诊断。可重构功能的要求边缘智能仪表可重构功能的要求如下：web边缘智能仪表功能可重构时间应满足应用的需求；边缘智能仪表宜支持某项或多项功能的远程配置。远程运维功能的要求边缘智能仪表远程运维功能的要求如下：边缘智能仪表应具备异常数据本地报警功能；边缘智能仪表应具备异常数据上传边缘服务器/云端功能；边缘智能仪表应具备接收、存储边缘服务器/云端下发诊断参数功能。处理决策功能的要求边缘智能仪表处理决策功能的要求如下：边缘智能仪表应具备根据自身软件状态诊断信息触发处理决策机制，启动异常工作状态记录；边缘智能仪表应具备根据自身硬件状态诊断信息触发处理决策机制，启动异常工作状态记录；（边云协同的要求边云协同的要求如下：边缘智能仪表应具备与云端交互的数据协议，数据协议支持字段类型可定义、可扩展；云端平台可以对边缘智能仪表实现远程连接、运维、监管及其它数据应用；边缘服务器可以实现对边缘仪表的软、硬件资源虚拟化管理。附录 A（资料性）边缘智能仪表端-边-云协同过程故障诊断概述（尤其是对运行稳定性和安全性要求较高的流程行业）中的有效性和稳定性。-边-云协同过程应用场景故障定位和诊断3~51工况适应性调整和现场调校工况复杂导致仪表测量不够准确，仪表在厂家预设的参数和实际环境参数不够贴近，导致有的仪表预测性维护当前仪表多不具备预测性维护或者预防性维护功能，不能在故障发生前或者即将出现故障趋势时，现场数据获取针对仪表在生产现场服役应用的以上主要场景和痛点问题，边缘智能仪表体系能够解决上述问题。-边-云协同过程故障-端-（MCUE2应用方案协同故障诊断应用方案框架如图A.1所示。图A.1应用整体方案（,提供准确、及时、客观的仪表运维状态（应用效果附录 B（资料性）基于OPCUA与信息模型的新旧仪表集成与互联互通概述UA作为互操作国际标准，与信息模型技术联合可以实现这一目的。总体方案图B.1给出了新旧仪表集成与互联互通的整体方案，其中新型仪器仪表是指边缘智能仪表等仪表，仪表壳是指用来对传统仪器仪表进行智能化改造的设备，其功能模块及开发原理参见B.3，通过新旧仪表的集成就可以实现智能工厂的高效连接，为后续的智能化应用奠定基础。图B.1新旧仪表集成与互联互通方案仪表壳的功能及开发原理仪表壳的功能模块划分及开发原理如图B.2所示，整个仪表壳功能模块由驱动适配模块、协议映射模块、信息模型模块、OPCUA服务器模块等构成。图B.2仪表壳实现原理这些模块的功能详细如下：驱动适配模块HartModbus协议映射模块协议映射模块是解决获取的仪表数据如何与OPCUAUA地址空间的里一个模拟量输入节点进行关联。信息模型模块B.3是一个温度变送器的模型，这个模型需要使用配置的方法进行构建以便适应不同的应用需求，这个信息模型可以使用XML文件进行描述，并可以在不同的工程软件里进行交换。