华芯智科,通向万物互联的智能世界 ·Edge AI 四层架构 ·架构图

Edge AI · 工业四层架构

感知 — 推理 — 协同 — 具身
从现场仪表采集到闭环执行的工程中枢

华芯智科以 工业四层架构 贯通物联网软硬件:L1 感知层接入 30+ 工业协议与传感器,L2 推理层依托端侧运行时实现 18ms 离线自治,L3 协同层提供千万级设备并发与双向多活,L4 具身层驱动 PLC 与执行机构精准闭环。

PERCEPTION 感知采集· INFERENCE 边缘决断· COLLABORATION 边云协同· EMBODIMENT 闭环执行

Edge AI 四层架构

四层架构,一条从感知到执行的确定性因果链

感知采集物理信号,推理在边缘就近决断,协同让边云成为一体,具身把决策转化为可验证的物理行动。层与层之间通过标准化点位与事件总线贯通。

L1Perception · 工业感知

感知层 · 协议兼容与时空对齐

针对工业现场碎片化总线标准,边缘网关内置 30+ 工业规约库,完成多通道轮询、时间戳对齐与数据特征初筛,让原始数据在现场即完成清洗与标准化。

  • 工业规约接入:Modbus-RTU/TCP、OPC UA、DL/T 645、CJ/T 188、CAN FD 统一驱动
  • 边缘预处理与降噪:移动平均、滤波去噪与死区压缩,超过阈值的点才上报,弱网下优先保关键量
  • 毫秒级时钟同步:NTP / PTP IEEE 1588 工业级授时,确保多路传感器点位毫秒级对齐
  • 低功耗常在线调度:NB-IoT / LoRa 功耗策略调度,支持电池供电设备 5 年在线
工业感知与多协议采集
SENSING · 工业感知与多协议采集

L2Inference · 边缘运行时

推理层 · 边缘计算与离线自治

轻量级工业边缘运行时部署于网关与工控机,支持本地规则引擎与轻量模型推理;断网状态下数据本地循环存储 72h,保证产线与泵站 100% 独立自治。

  • 本地规则引擎:支持阈值判别、逻辑计算与跨接口毫秒级联动,<18ms 现场响应
  • 异构硬件运行时:ARM / x86 / NPU 统一运行时,支持 TFLite / ONNX 边缘加速
  • 断网 72h 离线缓存:内置 SQLite 环形缓冲区,掉电不丢数,网络恢复后增量补传
  • 容器化与 FOTA:Docker 容器轻量隔离,支持应用与模型灰度下发与异常自动回滚
调试工位:工程师在示波器与直流电源前测量边缘计算设备,台面摆着线缆与治具
INFERENCE · 边缘计算引擎与规则闭环

L3Collaboration · 边云协同

协同层 · 多活架构与设备影子

云端依托高吞吐分布式 MQTT Broker 与时序数据库(TSDB),支撑千万级设备长连接。通过设备影子与数字孪生,实现云端对全网设备的实时状态对齐与策略下发。

  • 分布式高可用:异地多活部署,支持 1000万+ 设备长连接并发与毫秒级消息路由
  • 设备影子:JSON 规范化状态同步,解决弱网与离线设备的状态读写一致性
  • 全链路 TLS 加密:TLS 1.3 + mTLS 证书双向校验,国密 SM2/SM4 算法支持
  • 开放 API 与 Webhook:提供标准 RESTful API 与消息队列(Kafka/RabbitMQ)转储对接
边云协同与调度中枢
COLLABORATION · 边云协同与调度中枢

L4Embodiment · 闭环执行

具身层 · 工控联动与闭环执行

决策的价值在于现场行动。具身层将云端决策或边缘判别转化为工控控制指令(Modbus 写寄存器、DO 继电器闭合、CAN 报文发送),驱动水泵、阀门、产线与机械臂精准执行。

  • 确定性工控控制:<30ms 控制指令下发确认,支持双向指令超时重试与状态防重
  • 硬件联锁与急停防护:支持硬件干接点急停、电子围栏限位与分级故障熔断保护
  • 工控与机器人协议:贯通 PLC(西门子 S7 / 三菱 / 欧姆龙)与 ROS/ROS2 机器人框架
  • 工单与业务闭环:异常触发直接联动 ERP、MES 工单系统与移动端钉钉/企微告警
工业物联网场景
EMBODIMENT · 现场执行与工控闭环
0ms
边缘规则响应时延断网 72h 自治 · 闭环 <30ms
0%
服务可用性 SLA异地多活 · 毫秒容灾
0+
工业规约与芯片适配Modbus / OPC UA / DL/T 645

技术架构

四层架构图 · 一条被观测、可追溯的智能链路

感知采集、推理决断、协同进化、具身执行——四层不是堆叠,而是一条从物理信号到物理行动的因果链,每一跃迁都可观测、可度量、可回放。

L1 · SENSING

感知层

多模态传感 · 边缘预处理 · 时空对齐
视觉/激光/IMU/声学统一接入,纳秒级同步

让万物可感
L2 · INFERENCE

推理层

边缘推理引擎 · 模型仓库 · 异构算力调度
18ms 端侧推理,断网自治,灰度可回滚

让决策在原地发生
L3 · COLLABORATION

协同层

边云协同 · 数字孪生 · 规则编排 · 隐私计算
数据与模型在全域流动,状态对齐 <200ms

让智能全域流动
L4 · EMBODIMENT

具身层

闭环控制 · 具身技能 · 开放 API · 人机共融
把决策编译为可验证的物理行动

让智能化为行动
L1 · SENSING感知层多模态传感 / 预处理时空对齐 · 常在线万物可感L2 · INFERENCE推理层边缘推理 / 异构调度18ms · 离线自治就近决断L3 · COLLABORATION协同层边云协同 / 数字孪生隐私计算 · 全域流动边云一贯L4 · EMBODIMENT具身层闭环控制 / 具身执行技能编排 · 人机共融知行合一闭环反馈 · 再感知 — CLOSED LOOP FEEDBACK
Edge AI 四层架构链路 · 感知 → 推理 → 协同 → 具身,虚线为闭环回链(再感知)
机柜背面理线架前工程师压入网线线束

让工业现场,
具备断网自治与毫秒级闭环能力

预约平台技术交流与在线 Demo,查看从 Modbus 寄存器采集到设备影子与执行联动的完整工程链路。

Capability Map

四层能力,对应的不是参数,而是业务结果

Edge AI 的价值不在每一层的单点指标,而在感知到执行能否形成可度量的结果闭环。

架构层核心能力典型场景业务结果
感知 · Sensing多模态传感、边缘预处理、时空对齐工业质检 · 园区安防 · 环境监测带宽占用 -70%,误触发 -60%,数据就绪 <200ms
推理 · Inference边缘推理引擎、异构算力调度、模型 OTA产线缺陷检测 · 移动抓取 · 离线巡检端侧 18ms 决断,断网 100% 可用
协同 · Collaboration边云协同、数字孪生、隐私计算多站点设备群控 · 能碳联动状态对齐 <200ms,模型周级进化
具身 · Embodiment闭环控制、具身技能编排、开放 API机械臂拣选 · 无人巡检 · 具身作业控制闭环 <30ms,交付周期从月级到周级
出货复核台前工程师扫码核对待发整机
Architecture

四层架构,层层都有确定性设计

每一层都有明确的输入、输出与 SLO;层间契约可测试,链路可追踪,故障可定界。

L1 · SENSING

感知层

多模态传感融合、纳秒级时间同步与边缘预处理,让原始信号在离开现场前就已干净、对齐、可推理。

视觉/激光/IMU时空对齐
L2 · INFERENCE

推理层

模型轻量化编译与异构算力统一调度,18ms 端侧推理,断网自治,云端灰度下发、失败回滚。

NPU/GPU/MCU离线可用
L3 · COLLABORATION

协同层

边与云、边与边通过数据与模型协同;数字孪生让全域状态实时对齐,隐私计算让数据主权可控。

边云一贯数字孪生
L4 · EMBODIMENT

具身层

将推理结果编译为控制指令,驱动机械臂、底盘与产线闭环执行;技能可编排、能力可开放、人机可共融。

闭环控制技能编排
设计原则:感知可追溯、推理可解释、协同可观测、具身可验证。每一层对外暴露 SLO 与事件总线,接入 Prometheus / OpenTelemetry 即可进入现有可观测体系。
值班室工作台前工程师翻查值班日志
FAQ

Edge AI 平台常见问题

感知层支持哪些传感器与协议?
支持视觉、激光雷达、毫米波雷达、IMU、温湿度、声音等 30+ 类型,通过 Modbus、OPC UA、MQTT、CoAP、ROS/ROS2 等协议接入,边缘侧完成时间同步、标定与预处理。
推理模型如何下发与更新?模型会强制依赖云端吗?
云端训练后经模型仓库编译为边缘可执行格式,支持 OTA 灰度下发、A/B 验证与自动回滚。推理链路在边缘闭环,断网 100% 可用,网络恢复后自动对账与增量更新。
边云协同如何保证数据安全与主权?
通过设备证书双向认证、TLS 链路加密、边缘脱敏与隐私计算,数据按分级策略回流;操作全链路留痕,满足审计与合规要求。支持私有化、混合云与专属集群部署。
具身层能否接入已有机器人与产线?
可以。支持 ROS/ROS2、PLC 与主流工控协议,存量底盘、协作臂通过边缘网关平滑上云;提供开放 API、Webhook 与消息推送,推理结果可直达 ERP、工单与业务系统。
Two Readers

两类读者,两页细节

四层架构讲完全貌,剩下两类问题交给两页讲透:一页给做接入的集成工程师,一页给管运行的值班同事。

DATA面向集成

平台数据面 →

协议与驱动覆盖范围、设备模型与点位命名的字段约定、时序冷热分层、北向接口与弱网补传口径。

OPS面向运维

平台运维面 →

设备注册与批量配置、告警分级与收敛规则、升级批次与回滚、日志审计、可用性口径与权限模型。