■ 郭槐、李晓晨、张波文
工业互联网是互联网、新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是第四次工业革命的先导和基础。发展工业互联网是我国的重要国家战略。当前，工业互联网建设遇到不少挑战，例如工业现场大量异构设备和网络带来的复杂性问题，工业生产的实时性和可靠性问题，以及工业智能呼唤“边-云协同”新模式等等。
作为工业芯片领域的生力军，国网信通产业集团智芯公司以“做工业互联网关键技术输出者”为己任，聚焦工业设备数据采集和智能互联等突出问题，在边缘计算、人工智能、数字孪生、统一通信等关键技术上发力，推出基于自主芯片产品的解决方案，推动实现工业数据全面深度感知、实时交互传输、高效边缘计算以及高级建模分析，促进智能控制、运营优化和生产组织方式变革，全方位支撑工业互联网建设。
工业互联网关键技术的智芯贡献
边缘计算技术及成果转化。边缘计算技术可以高效解决云计算不能实现的工业实时与同步控制要求，有效应对工业互联网数据源指数级爆发增长所带来的网络传输、云存储和云计算的巨大压力。智芯公司在操作系统、算力、软件定义终端、云边协同、安全等方面进行深耕和挖掘，自主研发能够满足工业互联网安全和工业实时要求的操作系统，实现管理与实时的有机结合；同时，大力推进自主芯片研发与应用，推动解决实时控制与数据处理问题。软件定义终端是边缘计算的关键，智芯公司围绕工业互联网建设，推进软件定义终端研发与应用，通过软件定义可以实现在相同的硬件上自由定义功能，降低产品开发周期，提升附加值，避免重复设计；通过加强安全防护保证，为数据安全保驾护航，可靠解决数据泄密及盗取问题。
智芯公司将在边缘计算技术领域研究成果转化为基础型边缘计算软硬件平台——边缘计算核心板。该平台核心处理能力为四核A7架构，最高主频可达1.2GHz，内存2GB，闪存4GB。内置的软件平台支持软件定义终端和云边协同，可以实现软硬件双向解耦、应用隔离、跨平台部署及安全防护等功能；出色的Docker（一种嵌入式开发技术）容器引擎设计支持可伸缩容器应用管理；独特的边缘计算框架设计为实现APP开发标准化、互通互用提供可靠保证。硬件平台化和软件APP化设计使其成为各种智能终端及网关产品的核心组件，可以广泛应用于台区智能融合终端、边缘物联代理、站所终端等智能设备，在能源电力、智能制造、轨道交通、智慧园区等领域进行规模化推广。同时，智芯公司还研制双系统核心板、智慧开关核心板及可移植的物联管理平台，推动各类智能终端产品实现硬件平台化、功能软件化、结构模块化、软硬件解耦设计，充分满足工业互联网关键枢纽节点的高性能并发、大容量存储、就地分析决策等需求。
边缘计算核心板
人工智能技术及成果转化。智芯公司充分发挥工业芯片企业独特优势，推动人工智能技术与工业芯片完美“联姻”。基于猎鹰A101人工智能低功耗芯片,从模组到终端，从数据、算法、模型到平台，提供一套完整的人工智能云-边-端系统，打通从前端到后台的整个数据流程，推动人工智能技术与行业技术、应用融合创新，为工业互联网建设提供技术支撑。
为满足电力物联网设备智能化升级、提高边缘智能化水平的需求，智芯公司研制基于主控芯片、人工智能芯片的人工智能核心板、人工智能主控板、人工智能摄像头以及可视化人工智能开发平台。其中，人工智能主控板内置安全加固操作系统，应用Docker容器及自主编排等先进技术，搭载安全代理、AI模型管理等多款APP，具备丰富的外设接口，可以广泛应用于工业互联网边侧设备中，为各类工业边端设备赋予强大的边缘计算能力，基于人工智能边缘计算推动巡视、作业管理能力提升和业务流程改进，实现主动运维管理和资产全寿命管理。
数字孪生技术及成果转化。数字孪生技术能够将工业系统产生的碎片化知识转化为有效的算法模型，为工业互联网的系统、设备运行的协同优化发展提供有力技术支撑。智芯公司聚焦工业互联网建设需要，攻克数字孪生的三维数字建模技术，成功研制的配电网数字孪生系统，基于台区智能融合终端收集到的配网设备运行状态及环境数据，构建配电全网的全景感知孪生体及配电主设备全景感知孪生体，通过大数据分析、机器学习、一体化仿真等核心技术，对数据进行价值挖掘，实现配电全网的潮流趋势预测和线路运行状态评估，支撑配网规划辅助决策、设备健康评价、寿命预测及全生命周期管理。
通信技术及成果转化。智芯公司深入分析工业互联网建设通信需求，坚持通信共性技术和电力通信特性技术研究并重，加大广域、本地和近距离通信物理层技术和协议栈技术研究力度，形成多频段、多制式的通信整体解决方案。在本地通信方面，智芯公司基于多模通信抗干扰、即插即用、低功耗等关键技术，成功研制场域网模块、体域网模组等产品，提高配电网设备间的全面互联、互通、互操作性，实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足配电网精益化管理需求。在5G通信方面，智芯公司开展高速率、高可靠、低时延、高安全等基础技术研究，研制面向工业领域的国产低功耗工业5G模组、嵌入式5G通信模块，研制具备5G差动保护功能的通信单元，可以实现配电网快速故障隔离。在本地自组网方面，智芯公司研究多信道跳频技术、动态路由技术，开发宽带双模射频、基带芯片，研发双模融合协议栈。这些技术不仅有力推动电网数字化转型，还能迁移到消防、石油石化等领域，促进工业各领域数字化转型。
嵌入式5G通信模块
工业互联网关键技术的落地应用
智芯公司不仅输出工业互联网关键技术，还围绕电力等行业痛点，基于自主工业芯片提出系列解决方案，成功推出边缘物联代理、人工智能网关等产品，以及基础技术整体解决方案，为工业互联网建设赋能。
边缘物联代理
全方位支撑能源互联网建设。智芯公司依托以自主核心芯片、操作系统、设备管理组件为基础的基础型边缘计算软硬件平台，在中低压配电物联网领域，低压侧完成约64.5万台基于边缘计算核心板的台区智能融合终端模组规模化应用，覆盖国家电网公司运营范围内约13%的公变台区。
在中压侧完成双系统核心板、分散式站所终端间隔单元、物联网化馈线终端、配电站房网关等产品研发，先后在浙江、宁夏、江苏等地开展试点应用。智芯公司还开展轻量型核心板、智慧开关、测温套件等产品研发及应用。其中，智慧开关在湖南实现3000套设备规模化应用；测温套件在宁夏等地完成试点验证。智芯公司研制的HPLC（高速电力线载波）芯片、微功率无线通信芯片、双模融合通信芯片及相关模块、模组，已经在我国27个省级电力公司实现推广应用，整体运行效果良好。HPLC模块还成功拓展到新能源接入、工业控制、环境监测、智能家居等领域，在宁夏、福建等地实现试点应用。基于自主通信芯片研发的三款不同形态的5G远程通信产品，先后在宁夏、山东等地完成40个NSA（非独立组网）及SA（独立组网）台区信号稳定性试点验证，在湖南实现4000套设备规模应用。
分散式站所终端间隔单元
探索工业互联网多领域解决方案。智芯公司萃取支撑能源互联网建设成功经验，基于边缘计算核心板、人工智能核心板等，围绕推动猎鹰A101人工智能低功耗芯片、HPLC等核心产品落地应用创新工作思路，在实现智能设备物联网化的统一技术路线上做文章，在实现同源技术移植及产品复用上下功夫，为轨道交通、市政、综合能源等多领域提供多维度互联网化解决方案。
着力构建工业互联网合作生态圈。智芯公司倡导“团结、高效、专业、互通”发展理念，着力构建工业互联网合作生态圈，协同生态圈合作厂商基于智芯公司的基础型边缘计算软硬件平台，先后完成边缘智能网关、智慧数据网关、铁路道岔监测终端、智能集控终端、智慧线路多元感知装置、变电站IED（智能电力监测装置）等智能边缘计算核心产品研发和试点应用。
编辑：胡娜