适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统的制作方法

1.本技术涉及通信领域，尤其涉及一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统。


背景技术：

2.物联网技术已经广泛应用于配电系统，适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统的边缘计算层包括多种承担不同任务的智能融合终端，不同边缘任务协同系统的使用场景可以不同，智能融合终端在接入边缘任务协同系统时，需要进行根据使用场景进行通信方式改造，由于边缘任务协同系统的使用场景各异，此处改造复杂度较高，需要耗费较多资源。
3.申请内容
4.本技术提供了一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统，可以通过usb接口为智能融合终端灵活高效地配置通信模组。
5.本技术实施例提供了一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统，边缘任务协同系统包括主站、智能融合终端、用户设备和通信模组，智能融合终端与通信模组通过usb接口进行连接，通信模组包括主站通信模组和设备通信模组；
6.主站通信模组用于控制主站与智能融合终端通信；
7.设备通信模组用于控制用户设备与智能融合终端通信。
8.在本技术的一些实施例中，设备通信模组用于与用户设备建立通信连接，向用户设备传输主站下发的采集任务信息，接收用户设备基于采集任务信息采集的目标数据，通过usb接口向智能融合终端传输目标数据；
9.主站通信模组用于：接收智能融合终端通过usb接口传输的目标数据，以及向主站上报目标数据。
10.在本技术的一些实施例中，智能融合终端用于基于usb接口获取通信模组的属性信息，根据属性信息确定与通信模组进行数据传输所依据的通信协议，根据通信协议与通信模组进行数据传输。
11.在本技术的一些实施例中，通信协议包括电力线载波通信协议、高速无线通信协议、rs485协议、以太网协议、遥信协议在内的至少一种。
12.在本技术的一些实施例中，主站通信模组包括移动通信模组，设备通信模组包括电力线载波通信模组、射频通信模组和双模通信模组中的至少一种。
13.在本技术的一些实施例中，双模通信模组包括cco模组，cco模组支持高速电力线载波通信和高速无线通信技术，cco模组与智能融合终端通过usb接口连接；
14.智能融合终端用于：控制cco模组接收用户设备传输的封装后ip报文，从封装后ip报文中提取目标数据，基于目标数据组成以太网报文，向主站传输以太网报文。
15.在本技术的一些实施例中，设备通信模组包括电力线载波通信模组，智能融合终端用于：控制电力线载波通信模组从电力线中获取目标数据，目标数据为用户设备通过电
力线传输的数据。
16.在本技术的一些实施例中，设备通信模组包括射频通信模组，智能融合终端用于：控制射频通信模组接收用户设备发出的无线电信号，以及从无线电信号中解调得到目标数据。
17.在本技术的一些实施例中，智能融合终端安装有应用程序，智能融合终端通过容器对应用程序进行管理，应用程序运行于容器内；
18.容器之间基于消息队列遥测传输协议进行通信，以使应用程序之间进行数据传输；
19.应用程序用于采集数据、处理数据、监测台区设备状态、预警风险、上报故障、接入和管理用户设备、以及定时调节电量。
20.在本技术的一些实施例中，智能融合终端用于将usb总线使能为cdc-acm模式，使得智能融合终端与通信模组通过虚拟串口进行通信。
21.本技术提供了一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统，边缘任务协同系统可以主站、智能融合终端、用户设备以及通信模组，通信模组与智能融合终端可以通过usb接口进行连接，使得智能融合终端可以快速应用于不同类型的边缘任务协同系统中，也使得智能融合终端可以高效便捷地通过主站通信模组和设备通信模组分别与主站和用户设备进行通信。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统的架构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统的另一架构示意图；
25.图3为本技术实施例提供的适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统中任务之间的关系示意图；
26.图4为本技术实施例提供的适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统的另一架构示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
28.本技术公开了一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统，边缘任务协同系统包括主站、智能融合终端、用户设备和通信模组，智能融合终端与通信模组通过usb接口进行连接，通信模组包括主站通信模组和设备通信模组；主站通信模组用于控制主站与智
能融合终端通信；设备通信模组用于控制用户设备与智能融合终端通信。
29.本技术的适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统可以包括融合边缘计算、物联网、云技术等的整体系统，边缘任务协同系统可以形成“云-边-端”系统结构。
30.其中，主站可以包括统筹和管理台区内电力相关信息的系统，主站可以设置在云计算层。智能融合终端可以设置在边缘计算层处于云端和边侧之间，智能融合终端可以包括台区智能融合终端、回路巡检仪、专变终端和智能断路器、智能塑壳断路器、智能监测终端、智能电表和智能费控终端等。
31.其中，用户设备可以包括供用户使用的设备，用户设备可以包括用户电表、照明设备、家电设备、充电桩、断路器、费控终端等。用户设备之间可以互联互通，形成物联网。
32.其中，通信模组可以包括实现通信功能的模组，通信模组可以包括移动通信模组、电力线载波通信模组、遥感通信模组、射频通信模组、rs485通信模组等。移动通信模组可以包括基于gprs(一种2g标准)、gsm(一种2g标准)、4g-lte(一种4g标准)、cdma(一种3g标准)、5g等移动通信技术设定的模组，电力线载波通信模组基于电力线载波技术构建，电力线载波技术利用电力线进行信息传输，电力线载波通信模组可以包括高速电力线载波模组等。射频通信模组基于射频技术构建，射频技术通过低功耗、低成本的无线电技术传输信息。
33.通信模组可以按照与其进行通信的主体(如主站、用户设备等)，将其划分为主站通信模组和设备通信模组。基于此在不同的应用场景下，主站通信模组可以是设备通信模组，设备通信模组也可以是主站通信模组，在同一应用场景下，主站通信模组与设备通信模组也可以为同一通信模组。
34.通信模组可以通过usb接口与智能融合终端快速连接，可以达到即插即用的使用效果，使得智能终端可以在不同使用场景下快速完成改造，可以适配多种通信协议。
35.在本技术的一些实施例中，智能融合终端用于将usb总线使能为cdc-acm模式，使得智能融合终端与通信模组通过虚拟串口进行通信。
36.智能终端可以将usb总线使能为cdc-acm模式(linux虚拟串口驱动)，智能融合终端通过usb接口与通信模组连接后，二者可通过虚拟串口这样的方式进行通信。
37.在本技术的一些实施例中，智能融合终端用于基于usb接口获取通信模组的属性信息，根据属性信息确定与通信模组进行数据传输所依据的通信协议，根据通信协议与通信模组进行数据传输。
38.智能融合终端可以通过usb接口与通信模组进行连接和通信，智能融合终端可以加载通信模组的驱动程序，通过驱动程序识别通信模组的类别，进而根据类别对应性地实现智能融合终端与主站、用户设备等的通信连接以及数据传输。
39.具体地，智能融合终端通过usb接口的usb热插拔功能识别到通信模组，基于cdc-acm模式与通信模组进行数据交互，如获取通信模组的厂商、型号、功能类型、数据通信协议版本等相关信息，由相关信息确定确定通信模组的类别和应用场景，智能融合终端可以由类别选定协议，依据协议与通信模组进行数据传输。比如，参见图1，图1示出智能融合终端(即图中的智能终端)通过将usb使能为cdc-acm模式，使得其可以与不同类型的通信模组(如图中的hplc模组、rf模组、其他模组等)进行数据传输。
40.边缘任务协同系统可以根据任务需求和环境变化的需要，动态配置通信模组，以适应不同的通信要求。具体地，智能融合终端可以通过监测任务类型、数据量、通信速率等
因素，自动选择并配置适合的通信模组。
41.在本技术的一些实施例中，设备通信模组可以与用户设备建立通信连接，向用户设备传输主站下发的采集任务信息，接收用户设备基于采集任务信息采集的目标数据，通过usb接口向智能融合终端传输目标数据；主站通信模组可以接收智能融合终端通过usb接口传输的目标数据，以及向主站上报目标数据。
42.主站可以下发任务信息，智能融合终端可以通过主站通信模组接收该任务信息，智能融合终端可以通过设备通信模组向用户设备传输该任务信息。比如，主站可以下采集任务信息，智能融合终端可以通过4g通信模组接收该采集任务信息，并通过高速电力线载波通信模组向用户电表传输该采集任务信息。
43.边缘任务协同系统中，各个智能融合终端接收到的数据可以共享，使得边缘任务协同系统中的智能融合终端、主站等设备可以进行协同学习和智能决策，进而提供更准确的任务分配和通信模组配置策略。
44.智能融合终端、主站等设备可以运行协同学习算法，具体地，可以利用多个终端设备及终端内部共享的数据进行模型训练和更新，以提高任务协同的效果和系统性能。协同学习算法可以如遗传算法、蚁群算法等。
45.智能融合终端还可以设置事件上报机制，当智能融合终端检测到异常事件时，可以依据事件上报机制通过主站通信模组向主站上送异常事件相关信息。异常事件可以入跳闸、掉电、采集数据异常等。
46.如图2所示，图2示出本技术的一个系统结构，其中，云侧可以包括主站，端侧可以包括用户电表等用户设备，边侧可以包括智能融合终端，智能融合终端可以上行与主站通信，下行与用户设备通信，边缘智能终端可以实现基础管理、采集监控、应用分析等功能，边缘智能终端可以包括基础平台部分、资源虚拟化部分、app管理部分、数据管理部分、数据总线部分、信息安全部分，其中，基础平台部分可以包括硬件通讯接口及驱动。资源虚拟化部分可以包括容器和硬件资源的抽象层，容器可以管理app。app管理部分可以运行于容器内部，可以完成具体的业务功能，执行具体的计算任务。数据总线部分可以基于容器间ip化技术与mqtt协议，实现跨容器的消息交互以及业务之间的数据传输。信息安全部分可以包括数据采集安全、数据存储安全、数据访问安全及数据上行通讯安全等，具体地可以通过嵌入式安全控制(embedded secure access module，esam)芯片负责。
47.适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统可以与配电台区主站平台相结合，促进任务协同合作。通过集成实时通信和协作平台，智能融合终端之间可以进行实时的交流和协作。
48.在本技术的一些实施例中，智能融合终端安装有应用程序，智能融合终端通过容器对应用程序进行管理，应用程序运行于容器内；容器之间基于消息队列遥测传输协议进行通信，以使应用程序之间进行数据传输；应用程序用于采集数据、处理数据、监测台区设备状态、预警风险、上报故障、接入和管理用户设备、以及定时调节电量。
49.智能融合终端可以承载多个需要处理的任务，如图3所示，任务之间的关系可以包括松散任务组合、一对一、一对多、多对一等。
50.通过边缘任务协同系统可以将任务分配给智能融合终端，比如，任务可以包括配置通信模组。
51.具体地，边缘任务协同系统中，主站可以根据任务的性质、紧急程度和终端设备的可用性，将任务分配给合适的终端设备进行处理，比如，可搭载通信模组的设备可以包括智能融合终端、ⅰ型ⅱ型采集器等。
52.边缘任务协同系统的主站可以内置协同学习算法协同进行任务分配，比如，主站可以基于任务协同算法，根据任务的紧急程度和终端设备的负载情况，合理安排任务的执行顺序和时间，以实现任务的高效协同执行。
53.智能融合终端的终端软件框架包括基于面向对象方法设计应用软件框架，终端软件框架可以应用于系统应用软件、模组软件等应用软件，应用软件可以包括应用于统一操作系统内的软件，应用软件可以通过使用操作系统提供的基本接口和通用基础业务接口等实现其功能，应用软件可以负责不同的计算任务，还可以通过资源虚拟化、容器管理等方法对各个任务进行管理和调度。
54.应用软件可以通过采集台区低压侧电压、电流模拟量信息，实现台区电气量采集功能，可以通过配置温度、湿度传感器实现对配电台区的温度、湿度信息的监测，可以对变压器的温度、档位状态、瓦斯保护状态(油变)等变压器状态信息进行监测，还可以通过rs485通信接口与剩余电流动作保护器、无功补偿设备进行通信，实现设备运行状态等信息的监测，也可以采用边缘计算技术，实现低压故障研判及上报、电能质量监测分析、设备接头温度预警等功能。应用软件可以包括故障研判及上报app、电能表采集app、环境监测app、交采app、漏保app、物联网app等。
55.在本技术的一些实施例中，设备通信模组包括电力线载波通信模组，智能融合终端用于：控制电力线载波通信模组从电力线中获取目标数据，目标数据为用户设备通过电力线传输的数据。
56.在本技术的一些实施例中，设备通信模组包括射频通信模组，智能融合终端用于：控制射频通信模组接收用户设备发出的无线电信号，以及从无线电信号中解调得到目标数据。
57.在本技术的一些实施例中，双模通信模组包括cco模组，cco模组支持高速电力线载波通信和高速无线通信技术，cco模组与智能融合终端通过usb接口连接；智能融合终端用于：控制cco模组接收用户设备传输的封装后ip报文，从封装后ip报文中提取目标数据，基于目标数据组成以太网报文，向主站传输以太网报文。
58.相对应地，用户设备设置有sta模组，若用户设备支持串口为接口，可以基于串口通信协议进行数据传输，sta模组可以基于透传报文的方式进行报文封装和传输。
59.当用户设备为充电桩设备时，充电桩设备支持网口基于tcp-ip协议通信，可以基于双模通信网络网络(基于高速电力线载波通信和高速无线通信技术而定的网络)实现用户设备与主站之间的信息交互，通信模组(如cco模组)可以实现hplc-hrf双模协议和tcp协议转换。具体地，sta模组可以把报文封装在hplc或hrf的链路层报文中，向cco模组传输封装后ip报文，cco模组接收到封装后ip报文，可以对其进行解析，从中提取到目标数据，根据目标数据组成以太网报文并向主站发送该以太网报文。主站到用户设备的整个通信流程是通过tcp-ip协议通道。
60.若用户设备为不支持网口的设备，sta模组与用户设备使用其他协议通信，sta模组与用户设备建立通信，sta模组使用自身的资产号信息与智能融合终端对应的cco模组组
网，cco模组允许sta模组组网后分配相关的ip地址和端口号，与主站建立tcp连接，cco模组模组维护tcp连接状态，若cco模组检测到sta掉线则断开tcp连接。用户设备通信的目标数据经过sta模组转发后，由cco模组通过对应的tcp通道进行数据转发。
61.如用户设备为支持网口和tcp-ip协议的设备，cco模组和sta模组可以实现ip层协议透传，具体地，sta模组收到以太网报文后，使用mac地址进行组网通信，然后协议转发，封装hplc+hrf双模协议的帧头，载荷数据携带ip报文内容透传给cco模组，cco模组把双模协议中载荷数据的ip报文解析出来，组成以太网报文发送至主站。
62.比如，参见图4，适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统包括主站101、智能融合终端102、用户设备103和通信模组104，通信模组104可以包括设备通信模组1041和主站通信模组1042。设备通信模组1041与智能融合终端102可以通过usb接口001进行连接，使得智能融合终端102可以通过设备通信模组1041与用户设备103进行通信。主站通信模组1042与智能融合终端102可以通过usb接口002进行连接，使得智能融合终端102可以通过主站通信模组1042与主站101进行通信。
63.本技术适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统中，智能融合终端可以根据需求，通过usb接口与不同类型的通信模组快速连接，使得智能融合终端可以快速与支持不同通信协议的主站/用户设备进行通信。
64.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、置装或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
65.本技术中的主站、智能融合终端、用户设备以及通信模块等主体可以具有计算机可读介质，计算机可读介质存储有计算机程序，计算机程序适于处理器进行加载，以使各个主体可以实现其功能。
66.就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
67.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统，其特征在于，所述边缘任务协同系统包括主站、智能融合终端、用户设备和通信模组，所述智能融合终端与所述通信模组通过usb接口进行连接，所述通信模组包括主站通信模组和设备通信模组；所述主站通信模组用于控制所述主站与所述智能融合终端通信；所述设备通信模组用于控制所述用户设备与所述智能融合终端通信。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备通信模组用于：与所述用户设备建立通信连接，向所述用户设备传输所述主站下发的采集任务信息，接收所述用户设备基于所述采集任务信息采集的目标数据，通过usb接口向所述智能融合终端传输所述目标数据；所述主站通信模组用于：接收所述智能融合终端通过usb接口传输的所述目标数据，以及向所述主站上报所述目标数据。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能融合终端用于基于所述usb接口获取所述通信模组的属性信息，根据所述属性信息确定与所述通信模组进行数据传输所依据的通信协议，根据所述通信协议与所述通信模组进行数据传输。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述通信协议包括电力线载波通信协议、高速无线通信协议、rs485协议、以太网协议、遥信协议在内的至少一种。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站通信模组包括移动通信模组，所述设备通信模组包括电力线载波通信模组、射频通信模组和双模通信模组中的至少一种。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述双模通信模组包括cco模组，所述cco模组支持高速电力线载波通信和高速无线通信技术，所述cco模组与所述智能融合终端通过usb接口连接；所述智能融合终端用于：控制所述cco模组接收所述用户设备传输的封装后ip报文，从所述封装后ip报文中提取目标数据，基于所述目标数据组成以太网报文，向所述主站传输所述以太网报文。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述设备通信模组包括电力线载波通信模组，所述智能融合终端用于：控制所述电力线载波通信模组从电力线中获取目标数据，所述目标数据包括所述用户设备通过所述电力线传输的数据。8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述设备通信模组包括射频通信模组，所述智能融合终端用于：控制所述射频通信模组接收所述用户设备发出的无线电信号，以及从所述无线电信号中解调得到目标数据。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能融合终端安装有应用程序，所述智能融合终端通过容器对所述应用程序进行管理，所述应用程序运行于所述容器内；所述容器之间基于消息队列遥测传输协议进行通信，以使所述应用程序之间进行数据传输；所述应用程序用于采集数据、处理数据、监测台区设备状态、预警风险、上报故障、接入和管理用户设备、以及定时调节电量。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能融合终端用于将usb总线使能为cdc-acm模式，使得所述智能融合终端与所述通信模组通过虚拟串口进行通信。

技术总结
本申请公开了一种适用于配电物联网终端的边缘任务协同系统，边缘任务协同系统包括主站、智能融合终端、用户设备和通信模组，智能融合终端与通信模组通过USB接口进行连接，通信模组包括主站通信模组和设备通信模组；主站通信模组用于控制主站与智能融合终端通信；设备通信模组用于控制用户设备与智能融合终端通信；本申请可以通过USB接口快速灵活地为智能融合终端配置通信模组。边缘任务协同系统可以根据任务的性质、紧急程度和终端设备的可用性，将任务分配给合适的终端设备进行处理，可以根据任务需求和环境变化的需要，动态配置通信模组，以适应不同的通信要求。以适应不同的通信要求。以适应不同的通信要求。


技术研发人员：郭君 庞振江 洪海敏 吴在军 刘飞飞 何晓蓉
受保护的技术使用者：深圳智芯微电子科技有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/13