工业互联网平台基本架构

工业互联网平台的本质是工业云平台，它基于应用需求，搭建对工业数据采集、存储、分析和应用的模块体系，实现工业互联网辅助的生产功能¹。其核心由基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）、应用层（SaaS）三层组成，再加上端层、边缘层，共同组成工业互联网平台的基本架构¹²³。

工业互联网平台的基本架构如下图所示。

1 端层

端层也称设备层⁴，指生产现场的各种物联网型工业设备，如数控机床、工业传感器、工业机器人等，它们贯穿产品全生命周期，分别起到生产、检测、监控等不同作用，以监测生产现场，灵活处理生产过程中的不同情况。端层以物联网技术为基础，产生并汇聚大量的工业数据，包含历史数据和即时数据，也使得端层成为工业互联网平台的底层基础。但是，由于端层的工业数据来源于不同设备、不同系统，因此需要进一步处理，才能向上层传递并利用。

2 边缘层

边缘层对端层产生的工业数据进行采集，并对不同来源的工业数据进行协议解析和边缘处理⁵。它兼容OPC/OPC UA、Mod-Bus等各类工业通信协议，把采集数据进行格式转换和统一，再通过光纤、以太网等链路，将相关数据以有线或无线方式（如5G、NB-IoT等）远程传输到工业互联网平台。

边缘计算技术是边缘层的重要组成部分。它基于高性能计算芯片、实时高速处理方法、高精度计算系统等先进技术或工具支撑，在工业设备、智能终端等数据源头一侧，进行数据的先处理和预处理，提升系统反应速度和数据传输速度，解决数据传输和通信的时延问题。边缘计算的优点是具有较低的延迟以实现较短的响应时间，以及解决能源消耗、带宽负担和安全问题的潜力⁵⁶。

3 IaaS层

基础设施层（IaaS）主要提供云基础设施，如计算资源、网络资源、存储资源等，支撑工业互联网平台的整体运行⁷。其核心是虚拟化技术，利用分布式存储、并发式计算、高负载调度等新技术，实现资源服务设施的动态管理，提升资源服务有效利用率，也确保资源服务的安全。IaaS层作为设备和平台应用的连接层，为PaaS层的功能运行和SaaS层的应用服务提供完整的底层基础设施服务。

4 PaaS层

平台层（PaaS）是整个工业互联网平台的核心，它由云计算技术构建，不仅能接收存储数据，还能提供强大的计算环境，对工业数据进行云处理或云控制⁸。它的根本是在IaaS平台上构建了一个扩展性强的支持系统，也为工业应用或软件的开发提供了良好的基础平台⁵。

PaaS层能以平台优势，利用数据库、算法分析等技术，实现数据进一步处理与计算、数据存储、应用或微服务开发等功能，以叠加、扩展的方式提供工业应用开发、部署的基础环境，形成完整度高、定制性好、移植复用程度高的工业操作系统⁹。PaaS层还能根据业务进行资源调度，也能保障数据接入、平台运营、接口访问的安全机制，保障业务正常开展。

5 SaaS层

应用层（SaaS）是工业互联网平台的关键，它是对外服务的关口，与用户直接对接，体现了工业数据最终的应用价值。SaaS层基于PaaS层平台上丰富的工业微服务功能模块，以高效、便捷、多端适配等方式实现传统信息系统的云改造¹⁰，为平台用户提供各类工业APP等数字化解决方案，发展大数据分析等综合应用，实现资源集中化、服务精准化、知识复用化。

参考文献

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1. 周志勇,任涛林,孙明,等. 工业互联网平台体系架构及应用研究[J]. 中国仪器仪表, 2021, 363(6): 45-50. ↩︎ ↩︎

2. 李君,邱君降,柳杨,等. 工业互联网平台评价指标体系构建与应用研究[J]. 中国科技论坛, 2018, 272(12): 70-86. ↩︎

3. Sebastian r. bader,Maria maleshkova,Steffen lohmann. Structuring Reference Architectures for the Industrial Internet of Things[J]. Future Internet, 2019, 11(7). ↩︎

4. 蒋融融,翁正秋,陈铁明. 工业互联网平台及其安全技术发展[J]. 电信科学, 2020, 36(3): 3-10. ↩︎

5. 孙小东,王劲松,李强,等. 工业互联网平台的架构设计[J]. 工业加热, 2020, 49(5): 48-50, 54. ↩︎ ↩︎ ↩︎

6. Tong zhang,Yikai li,C. l. philip chen. Edge computing and its role in Industrial Internet: Methodologies, applications, and future directions[Z]: Information Sciences, 2021: 0-0. ↩︎

7. 邵鸣. 面向铁路的工业互联网平台体系架构研究[J]. 铁路计算机应用, 2019, 28(1): 68-72. ↩︎

8. 李达,郑松. 基于数据引擎技术的工业互联网平台[J]. 智能科学与技术学报, 2020, 2(1): 43-52. ↩︎

9. 杨祖业,李媛,马秀丽. 面向智能装备的工业互联网平台参考架构[J]. 中国仪器仪表, 2019, 339(6): 31-36. ↩︎

10. 邓生雄,杨廷玮泞,张昌福,等. 基于工业互联网平台的企业数字化规划及架构[J]. 新技术新工艺, 2020, 394(10): 5-8. ↩︎