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

Debain 11 Server、Ubuntu20.04