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OT和IT融合的趨勢是推動開放?動化發(fā)展的重要因素。

本文探討了基于云邊自動化的工業(yè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和未來發(fā)展前景。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)的分層、封閉架構(gòu)向開放、平臺化架構(gòu)轉(zhuǎn)變。云邊自動化結(jié)合了云計算和邊緣計算，優(yōu)化了通信效率、系統(tǒng)靈活性和資源利用率。本文還討論了虛擬化技術(shù)、網(wǎng)算控互動機(jī)制、新一代通信技術(shù)等方面的挑戰(zhàn)和解決方案。最后，本文展望了云邊自動化在設(shè)計制造一體化、IT/OT融合等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

邊緣計算技術(shù)的引入，為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備提供了低延遲、高效的計算服務(wù)，解決了云計算數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)、時延高的問題。然而，工業(yè)邊緣計算環(huán)境相較于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)面臨更多的威脅和攻擊。身份認(rèn)證是邊緣計算安全體系的第一道防線，確保工業(yè)邊緣計算節(jié)點的可信接入是其在工業(yè)現(xiàn)場大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。針對工業(yè)邊緣計算應(yīng)用場景，本文提出了一種基于聯(lián)盟鏈的工業(yè)邊緣計算節(jié)點身份認(rèn)證機(jī)制，該機(jī)制將身份信息摘要作為交易寫入聯(lián)盟鏈賬本，將交易與分布式存儲系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，同時引入邊緣節(jié)點信譽值評估機(jī)制，選舉信譽值高的節(jié)點作為共識節(jié)點。測試結(jié)果表明，本文提出的方法能夠以相對較低的代價為邊緣計算節(jié)點提供高效安全、分布式的身份認(rèn)證服務(wù)，提高了聯(lián)盟鏈共識的可靠性。

隨著數(shù)字技術(shù)的泛在化和網(wǎng)絡(luò)攻擊的與日俱增，加之AI和量子計算等顛覆性技術(shù)開始應(yīng)用，常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)理念及技術(shù)已不能滿足新形勢下關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施工控網(wǎng)絡(luò)安全的需求。本文描述了九位一體安全深度防護(hù)、設(shè)計安全、默認(rèn)安全等新興安全理念的概念、模型結(jié)構(gòu)、特性及應(yīng)用，并簡要分析了邊緣計算、AI、量子計算、分布式賬簿、去中心化網(wǎng)絡(luò)安全管理等新興技術(shù)方面的發(fā)展態(tài)勢。

當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展趨向深度融合方向，運用“大云物移智鏈”等信息技術(shù)保障發(fā)電廠安全運行。本文利用繼電保護(hù)在線監(jiān)視及智能診斷裝置為邊緣代理，就地分析和處理了繼電保護(hù)運行、告警、動作等信息，實現(xiàn)了繼電保護(hù)的運行分析和異常動態(tài)診斷，提出了基于邊緣計算的繼電保護(hù)動態(tài)診斷技術(shù)的整體系統(tǒng)架構(gòu)和動態(tài)診斷方案。在技術(shù)方案上，本文闡述了邊緣代理對繼電保護(hù)通信狀態(tài)、二次回路、電壓/電流、縱聯(lián)通道、裝置自檢等的動態(tài)診斷，以及邊緣計算自整定和可擴(kuò)展等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了繼電保護(hù)狀態(tài)動態(tài)診斷、工況實時掌握、異常提前預(yù)警和缺陷精準(zhǔn)定位，全面推動了繼電保護(hù)運維檢修由“事后應(yīng)對”向“事前診斷”、“人工定巡”向“自動機(jī)巡”、“傳統(tǒng)個人經(jīng)驗”向“數(shù)據(jù)智能研判”的轉(zhuǎn)變，有效提升了繼電保護(hù)運行的可靠程度和專業(yè)管理水平，大幅減少了停電時間，保障了廠內(nèi)機(jī)組人員安全。

邊緣計算面臨著任務(wù)在線到達(dá)、環(huán)境動態(tài)變化和在線實時決策等挑戰(zhàn)，因此需要在線模型和在線智能。本文從在線智能的重要性出發(fā)，重點論述了在線協(xié)同任務(wù)調(diào)度和在線協(xié)同存儲方面的代表性成果。文章所提出的Camul算法可以減少高達(dá)85%的訪問開銷，CaLa可以減少32%的請求響應(yīng)時間。

此系統(tǒng)采用云邊協(xié)同架構(gòu)，分為邊緣端和云端兩部分：邊緣端使用自研的邊緣控制器組成集群，云端搭建邊緣云（私有云）平臺；同時，此系統(tǒng)按照功能劃分為三層：采集層、分析層、應(yīng)用層。最后，此系統(tǒng)方案在中國航空制造技術(shù)研究院的生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行了應(yīng)用驗證。

在工業(yè)4.0的背景下，汽車制造業(yè)正向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向轉(zhuǎn)型和發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)汽車智能制造的核心技術(shù)。本文闡述了汽車智能制造對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的要求，介紹了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究了汽車制造物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)，并對今后的研究方向做了深入的探討。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自首次提出以來發(fā)展已有10年，當(dāng)前已經(jīng)經(jīng)過概念普及的階段，形成了以網(wǎng)絡(luò)、平臺和安全為核心的技術(shù)體系，進(jìn)入到技術(shù)應(yīng)用部署的沉淀期。邊緣計算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用落地中起到了關(guān)鍵作用，促進(jìn)算力的現(xiàn)場化部署，一定程度上也改變了網(wǎng)絡(luò)的流量模型。算力網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)和計算融合發(fā)展的全新方向，將進(jìn)一步促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)融合，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供新型融合基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。

邊緣計算技術(shù)廣泛普及并與傳統(tǒng)工業(yè)自動化技術(shù)深度融合，形成邊緣控制這一新興概念。邊緣控制依托其開放架構(gòu)，可與新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實時虛擬化技術(shù)及跨平臺編譯技術(shù)等相結(jié)合，在保證實時可靠工業(yè)控制的基礎(chǔ)上，集成一定的計算能力以滿足當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)場的場景需求，以期對傳統(tǒng)工業(yè)控制形成互補(bǔ)或部分替代。本文旨在從邊緣控制的概念形成、參考架構(gòu)、發(fā)展路徑與趨勢及熱點技術(shù)等幾個方面對邊緣控制技術(shù)進(jìn)行研討和分析。