一 國內(nei) 及國際行業(ye) 標準
1.1 工業(ye) 互聯網邊緣計算 邊緣網關(guan) 管理接口要求》(YD/T 6119 - 2024)自2025年4月1日實施,它規定了工業(ye) 互聯網邊緣網關(guan) 的北向接口技術要求,包括網元管理接口和虛擬化資源管理接口要求,適用於(yu) 邊緣網關(guan) 節點與(yu) 邊緣雲(yun) 的交互和通信,為(wei) 二者之間的順暢溝通奠定了基礎
1.2 《工業(ye) 互聯網邊緣計算 邊緣節點模型與(yu) 要求 邊緣控製器》規範了邊緣計算節點中的邊緣控製器的模型與(yu) 要求,確保邊緣控製器在整個(ge) 係統中穩定運行,準確執行控製任務
1.3 《工業(ye) 互聯網邊緣計算 邊緣節點模型與(yu) 要求 邊緣雲(yun) 》對邊緣計算節點中的邊緣雲(yun) 的模型與(yu) 要求進行了規範,使得邊緣雲(yun) 能夠高效地存儲(chu) 和處理數據,為(wei) 邊緣計算提供強大的支撐
1.4 《工業(ye) 互聯網邊緣計算 邊緣網關(guan) 技術要求及測試方法》規定了工業(ye) 互聯網邊緣網關(guan) 的技術要求及測試方法等內(nei) 容,為(wei) 邊緣網關(guan) 的研發、生產(chan) 和檢測提供了明確的標準
1.5 《T/JSPAA 006 - 2024工業(ye) 互聯網邊緣計算網關(guan) 技術要求》作為(wei) 中國團體(ti) 標準,規定了工業(ye) 互聯網邊緣計算網關(guan) 參考架構,以及硬件功能、軟件基本功能等方麵的要求,從(cong) 多個(ge) 維度保障了邊緣計算網關(guan) 的質量和性能
國內(nei) 與(yu) 國際標準對比
1.6 在國際上電磁兼容性測試標準主要有IEC標準、ISO標準、EN標準、FCC標準、CISPR標準、MIL - STD標準等。其中IEC標準是關(guan) 於(yu) 電磁兼容性的國際標準,為(wei) 全球電磁兼容測試提供了通用的準則
1.7 不同地區的標準在具體(ti) 要求和側(ce) 重點上存在差異,例如EN標準是歐洲標準,對設備的電磁兼容性要求較為(wei) 嚴(yan) 格,在輻射放射測試、傳(chuan) 導抗擾測試等方麵都有詳細的限值規定;而FCC標準是美國標準,更注重設備對美國本土電磁環境的適應性
1.8 了解國際標準差異,有助於(yu) 邊緣計算網關(guan) 在全球市場的推廣和應用,滿足不同地區客戶的需求,確保產(chan) 品在國際市場上的競爭(zheng) 力
二 EMC電磁兼容標準解讀
2.1 傳(chuan) 導放射測試(CE)傳(chuan) 導放射測試主要測試設備通過電源線或信號線等傳(chuan) 導途徑向外部發射的電磁幹擾信號。限值根據不同頻率範圍有具體(ti) 規定,如EN55011等標準中有詳細要求。在低頻段,限值相對寬鬆,但隨著頻率升高,限值逐漸嚴(yan) 格,以確保設備不會(hui) 對周圍的電子設備產(chan) 生過大的幹擾
2.2 輻射放射測試(RE)輻射放射測試檢測設備向周圍空間輻射的電磁幹擾信號強度。不同頻段有相應的輻射限值標準,如EN55011對不同產(chan) 品在不同距離下的輻射發射有明確限製。對於(yu) 靠近人體(ti) 使用的設備,其輻射限值要求更為(wei) 嚴(yan) 格,以保障人體(ti) 健康
三 內(nei) 部核心模塊
處理器模塊 是邊緣計算網關(guan) 的核心模塊之一,它完成數據處理、協議解析、邊緣計算等核心任務。CPU、GPU、ARM處理器,具有強大的計算能力,能夠快速處理大量的數據,滿足邊緣計算對實時性和高效性的要求,為(wei) 整個(ge) 網關(guan) 的穩定運行提供了有力支持
存儲(chu) 模塊 包括內(nei) 存和外存,用於(yu) 暫存和長期存儲(chu) 數據、程序等。如DDR3內(nei) 存能夠快速讀寫(xie) 數據,為(wei) 處理器提供高效的數據支持,保證係統的運行速度;eMMC閃存則適合長期存儲(chu) 數據和程序,即使在斷電情況下,數據也不會(hui) 丟(diu) 失,確保了網關(guan) 運行的穩定性和數據的安全性
通信模塊實現與(yu) 外部設備或網絡的連接,它包含有線以太網模塊、4G/5G通信模塊、Wi - Fi模塊、藍牙模塊等。有線以太網模塊提供穩定高速的網絡連接,適用於(yu) 對數據傳(chuan) 輸速度和穩定性要求較高的場景;4G/5G通信模塊則使網關(guan) 能夠實現遠程無線通信,方便在移動場景或偏遠地區使用;Wi - Fi模塊和藍牙模塊則用於(yu) 短距離無線通信,便於(yu) 連接周邊的智能設備,實現數據的交互和共享
電源管理模塊負責將輸入電源轉換為(wei) 各模塊所需的穩定電壓,並進行電源分配和管理。有的還具備電源反接保護等功能,確保在電源接入錯誤時,不會(hui) 對網關(guan) 設備造成損壞,保障了設備的安全穩定運行,延長了設備的使用壽命
傳(chuan) 感器接口模塊用於(yu) 連接各類傳(chuan) 感器,實現數據采集。如GPIO、ADC、IIC、UART、PWM、SPI等接口,每種接口都有其獨特的功能和適用場景。GPIO接口可用於(yu) 連接簡單的數字傳(chuan) 感器,實現基本的信號輸入輸出;ADC接口則用於(yu) 將模擬信號轉換為(wei) 數字信號,便於(yu) 處理器處理,適用於(yu) 連接溫度、壓力等模擬傳(chuan) 感器
安全模塊保障設備和數據的安全,它包括加密芯片、安全認證模塊等。加密芯片對數據進行加密處理,防止數據在傳(chuan) 輸和存儲(chu) 過程中被竊取或篡改;安全認證模塊則對訪問設備的用戶進行身份認證,確保隻有授權用戶才能訪問設備和數據,保護了設備和數據的安全性
四 I/O接口類型及應用
五 供電電壓
常見的供電電壓有DC 12V、DC 24V、DC 48V等。通常采用DC12V電源適配器供電,這種電壓適用於(yu) 一些小型設備或對功耗要求較低的場景;寬範圍支持DC輸入電壓12/24/48 VDC(9.6 ~ 60 VDC)且有兩(liang) 路冗餘(yu) 電源輸入,寬電壓範圍和冗餘(yu) 電源設計使其能適應更複雜的工作環境,保障設備在不同供電條件下的穩定運行,即使一路電源出現故障,另一路電源仍可保證設備正常工作
六 EMC參考電路
芯片交換器:核心部件,負責數據包的轉發與(yu) 處理,支持多種網絡協議和數據通信方式,決(jue) 定網絡的數據吞吐能力和效率
處理器(CPU):運算和控製核心,承擔路由表查找、數據包轉發等計算任務,多核處理器可同時處理多任務,提高數據處理速度和效率
端口:常見有 RJ45 端口、光口、SFP 端口、SFP + 端口、QSFP + 端口、USB 端口、Console 端口等,用於(yu) 連接不同設備,實現數據交換
背板:提供業(ye) 務接口和數據轉發聯係的通道,背板帶寬是評估交換機性能的重要指標。
內(nei) 存(RAM):為(wei) CPU 運算提供動態存儲(chu) 空間,存儲(chu) 正在運行的程序和當前數據,具有緩存功能,可提高整體(ti) 性能
閃存(Flash):用於(yu) 永久性保存配置文件、係統軟件和其他重要數據,確保交換機斷電後數據不丟(diu) 失
管理與(yu) 監控模塊:用於(yu) 遠程管理和監控交換機的運行狀態,可進行配置管理、性能監測、故障診斷等操作,確保交換機穩定運行
附加功能模塊:如支持 VLAN(虛擬局域網)、QoS(服務質量)等功能,可根據具體(ti) 需求為(wei) 交換機增加相應的額外功能,提升其性能和功能多樣性
問題表現:工業(ye) 交換機產(chan) 生的高頻幹擾信號通過電源線傳(chuan) 導,對同一電源網絡中的其他設備造成幹擾,使其工作異常
解決(jue) 方法:在電源輸入端安裝電源濾波器,抑製高頻幹擾信號;采用隔離變壓器,將交換機電源與(yu) 其他設備電源隔離;合理布線,避免電源線與(yu) 信號線平行敷設
問題表現:交換機內(nei) 部的電子元件和電路在工作時會(hui) 產(chan) 生電磁輻射,幹擾周圍的電子設備,影響其正常工作
解決(jue) 方法:將交換機安裝在金屬屏蔽櫃內(nei) ,並確保屏蔽櫃良好接地;對信號線纜采用屏蔽線,並將屏蔽層兩(liang) 端接地;合理布置設備位置,增大與(yu) 其他敏感設備的距離
問題表現:接地不良會(hui) 導致交換機電位不穩定,產(chan) 生接地環路電流,引入幹擾信號,影響設備的正常運行和安全性。
解決(jue) 方法:確保交換機有獨立、可靠的接地係統,接地電阻符合要求;采用單點接地或多點接地方式,根據實際情況優(you) 化接地布局;避免不同類型的接地相互幹擾
問題表現:幹擾信號通過交換機的輸入輸出信號線傳(chuan) 導,導致信號失真、數據傳(chuan) 輸錯誤,影響網絡通信質量
解決(jue) 方法:對信號線進行合理布線,與(yu) 電源線保持一定距離,避免平行走線;在信號線上安裝共模電感、磁珠等濾波元件,抑製共模和差模幹擾;對信號接口進行隔離和濾波處理
問題表現:靜電可能通過交換機的輸入輸出接口、外殼等部位放電,損壞內(nei) 部電子元件,導致交換機故障
解決(jue) 方法:在輸入輸出接口電路中增加靜電保護元件,如靜電放電二極管等;對交換機的外殼進行防靜電處理,采用防靜電材料;操作人員在接觸設備時,應佩戴防靜電手環等防護用品