前言
随着工业物联网的普及和功能越来越强大，边缘计算网关应运而生。 边缘计算有效降低了云端服务器的负载、大大降低了带宽的占用，同时也为本地化的区域自治提供了便利条件。
边缘计算网关，完美地发挥了“边”与“端” 结合优势，通过4G/5G通讯和互联网，将AI、工业物联网、边缘计算融为一体，实现云边协同、边端联动、算力下沉、区域自治等特色，可广泛应用于工业物联网、智能交通、电力物联网、环保消防、智慧农业等领域。
一种电力可信物联网关设计
０
引 言
在当前电力物联网建设过程中
，
具备边缘计算的智能
装置承担重要角色
，
对 上 与 主 站 交 互 信 息
，
向 下 对 接 传 感
设备
，
动态感知现场采集业务
，
实现协议转发和数据分析
、
智能化检测与运维
［
１
－
２
］
。
虽然采集网关类装置应用前景明
朗
，
但是目前试点情况主要存在业务接口单一
、
系 统 计 算
资源匮乏
、
生产成本居高不下等问题
，
另外对于配用电
、
动
环监测
、
视频监控电力业务场景存在非法入侵与篡改风
险
，
所使用的物联网关种类繁多
，
不利于电力物联网体系
统一规划
［
３
－
５
］
。
为了解决上述问题
，
本文提出了一种可信物联网关设
计方案
。
该装 置 以 瑞 芯 微
ＲＫ３５６８Ｊ
作 为 核 心 主 控 制 器
，
其丰富的接口资源能够支持无线
４Ｇ
／
５Ｇ
、
多 串 口
、
三 遥
、
以太网
、
ＨＤＭＩ
，
强大的多核处理器支持边缘计算要求
，
自
带
ＮＰＵ
与
ＧＰＵ
具备轻量级
ＡＩ
场景 拓 展
，
有 效 承 载 跨 专
业的动态业务 需 求
［
６
－
７
］
。
与 此 同 时
，
可信启动的引入为资
产统一管控
、
接入身份认证提供了可靠安全的保护
，
规 避
了资源浪费
。
１
可信物联网关方案设计
可信物联网关采用
“
ＣＰＵ＋
标 准 接 口
＋
扩 展 接 口
”
模
块化硬件设计思路
，
以行业标准业务接口为基础
，
支 持 以
太网
、
ＵＳＢ
、
串 口
、
ＨＤＭＩ
、
北 斗
／
ＧＰＳ
等 应 用
，
通 过 标 准 连
接器实现通信总线扩展接口
，
同时结合安全芯片实现可信
启动与数据加密应用
。
１．１
硬件架构
基于电力物联网应用框架
，
融合物联网关部署于感知
层
，
对上通过标准以太网
、
无线方式与物管平台对接
，
对下
具备隔离型串口
、
以太 网
、
无 线 接 口
、
ＵＳＢ
等
，
同 时 支 持 三
遥
、
ＨＰＬＣ
、
微功率 无 线 业 务 接 口
，
承载多种协议分析
、
数
据转发等边缘计算功能
。
本文所设计网关采用瑞芯微
ＲＫ３５６８Ｊ
作 为 主 控 制 器
，
本 身 集 成
ＡＩ
计 算
，
完 全 满 足 电
力场景轻量级人工智能业务应用
，
硬件架构如图
１
所示
。
１．２
软件架构
基于瑞芯微
ＲＫ３５６８Ｊ
平 台
，
可信物联网关搭载瑞盾
四级安全操作系统
，
软件架构如图
２
所示
。
该软件服务是
一种微服务形式边缘计算框架
，
对 上 通 过
ＭＱＴＴ
、
ＨＴＴＰ
协议与物管平台对接
，
内部集成模块化
ＡＰＰ
容器
、
安全防
护功能
、
智能分 析 等 微 服 务
，
对 下 通 过
ＲＳ４８５
、
以 太 网
、
无
线通信方式获取感知数据
。
该边缘计算框架以容器形态
部署于多种操作系 统
（
即 平 台 无 关 性
），
支 持 动 态 优 化
，
具
有强大兼容性
，
支持物联
ＡＰＰ
一次开发移植与重构
。
● 工业级设计，金属外壳，无风扇控制器
● Rockchip瑞芯微 RK3568，基于ARM架构的四核Cortex-A55处理器，主频最高可达2.0GHz
● 4GB DDR4，最高支持8GB
● 4 x GbE LAN
● 8 x RS485(2KV 隔离)
● 5 x DI 干接点，NPN/PNP 可选，2KV 光电隔离
● 5 x DI 湿接点，NPN/PNP 可选，2KV 光电隔离
● 4 x DO，继电器应用，常开/常闭可选，2KV 光电隔离
● 1 x M.2 B-Key、1 x M.2 E-key、1 x M.2 M-Key
● 操作系统：Debain 11 Server
| 硬件平台 |
| 处理器 | Rockchip瑞芯微 RK3568 4核ARM Cortex-A55处理器，主频最高可达2.0GHz |
| 内存 | 4GB DDR4 （可扩展至8G） |
| 存储 | 32GB eMMC 5.1（可扩展至64G） |
| 接口类型 |
| USB | 2 x USB2.0 host, type-A |
| 网口 | 4 x GbE LAN by RJ-45 |
| M.2 | 1 x M.2 B-Key 3042/3052 内部 (w/USB3.0)，支持 4G/5G 1 x M.2 M-Key (SATAIII)，2242/2280，支持SATA SSD 1 x M.2 E-Key (SDIO/UART/PCIe)，2230，支持无线/蓝牙 |
| SIM | 1 x 1.8V/3V SIM/UIM卡 |
| 串口 | 8 x RS485，凤凰端子接口，波特率范围9600~115200Kbps，2KV光电隔离 |
| DI/DO | 5xDI 干接点，2KV 光电隔离 5xDI 湿接点，2KV 光电隔离 4xDO 常开/常闭可选，2KV 光电隔离 |
| CAN | 2 x CAN 2.0 A/B |
| 复位键 | 1 x 复位键，恢复远程端口IP |
| USB OTG | 1 x USB OTG，用于系统烧录 |
| 功耗 |
| 供电范围 | DC 9~36V |
| 物理特性 |
| 工作温度 | -20~60°C |
| 储存温度 | -30~70°C |
| 相对湿度 | 10~90% |
| 系统 |
| OS | Debain 11 Server、Ubuntu20.04 |
![[C++]：C++11(一)](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d83120d947bc5e90babcd8f537596a7a.png)
