边缘计算是一种相对于云计算而提出的概念,可以理解为一种理数据源更近的云计算,可定义为在数据产生的源头与云计算之间的任意位置处,有边缘设备参与的一种计算形式。
在工业领域,某些控制场景对计算的高效性有严格的要求,将数据传输至云端计算可能无法满足高效实时的需求,同时考虑到在工业现场中存在大量异构的总线连接,设备之间的通信标准不统一,需要将计算资源部署在工业现场附近才能满足需求,即边缘计算技术。
当前,边缘计算将技术与工业互联网融合,已经得到一定的研究,被应用于很多工业场景。
1、故障诊断与缺陷检测:在所有数据分析场景中,故障诊断与缺陷检测类往往较为重要,而边缘计算能够为其提供更便捷的计算资源,因此这是目前应用最多的一种工业边缘计算场景之一。典型的应用有基于深度学习的轴承故障诊断,刀具磨损监控、产线零件识别与缺陷检测、设备实施监控运维等。边缘计算低时延的特性提高了诊断的响应速度以及及检测效率。
2、工厂园区安防监控:基于边缘计算的视频流处理也是工业领域中的重要应用,例如对视频数据进行结构化分析,从而完成人员的行为督导、设备状态监测、物料流转监控等任务,实现无人值守。
3、工业数据挖掘:边缘计算提供了大量的分布式计算节点,可利用其来捕捉异常和故障在传感器以及设备之间的传播,获取故障相关信息,从而进行预测性维护
4、控制决策过程的优化:以深度学习为代表的复杂优化方法在工业控制领域也有着较多应用,边缘计算可以为这些应用提供基础的计算设施。例如针对随机顺序的混沌生产场景,利用边缘智能构建多个智能体系统,通过不同智能体之间的行为交互提高自主决策能力,进而提高自适应性与鲁棒性。另有基于5G和边缘计算的智能汽车柔性制造解决方案,提高了制造中感知、分析、决策和执行过程的效率。
5、工业数据安全与隐私保护:随着工业互联网与更多技术的融合,大量设备数据需要与云端进行交互,存在用户隐私数据泄露的问题。边缘计算在云端与设备端之间提供了多级的计算资源,为工业应用的安全和隐私的保护提供了更灵活的方法,如利用边缘节点对采集数据进行加密压缩、多点聚合,或直接将云端计算下放到边缘端来执行,减少不必要的数据上传等。
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