• 工业物联网边缘网关是一款用于制造现场的硬件设备，负责连接PLC与各类传感器，进行多协议数据采集与转换，实现本地缓存、断点续传以及安全传输与设备认证。

• 统一现场设备接入与数据上行方式，降低系统集成复杂度
• 支持断网场景的数据持续采集与可靠上报，保障制造执行系统（MES）数据完整性
• 提供协议转换能力（Modbus、OPC UA、MQTT），提升设备互联效率
• 提供规格说明书模板化生成能力，便于标准化评审与交付

• 产线PLC与传感器数据采集与上报
• 设备联网与MES/数据平台对接
• 现场边缘计算前的数据汇聚与标准化输出

• 采集对象：PLC、各类传感器（按配置的采集点）
• 采集方式：周期轮询与事件触发（按配置）
• 采集项管理：采集点标识、数据类型、量程/单位、时间戳、质量标识
• 数据预处理：基础校验、可配置的简单变换（如缩放、阈值过滤）

• 支持从Modbus/OPC UA读取并转换为OPC UA/MQTT上行
• 映射规则：采集点与目标主题/节点的映射可配置
• 数据类型转换：基础数值/布尔/字符串类型的规范化
• 传输可靠性：支持确认与重试机制（场景化配置）

• 缓存机制：本地持久化缓冲区，按时间或容量管理
• 断网检测：上行链路可用性监测与状态切换
• 续传策略：链路恢复后按时间顺序重放，保证不丢不重（基于序列/确认）
• 缓存容量告警：接近阈值时触发本地与上行通知（链路可用时）

• 安全传输：建立加密通道，保障数据在传输过程中的机密性与完整性
• 设备认证：支持基于证书或密钥的设备身份校验
• 访问控制：对接入与上行接口进行权限控制（按角色/凭据）
• 安全审计：记录认证与传输相关事件，支持审计查询

• 输入：组件基础信息与已配置的功能/指标
• 输出：结构化、可评审的规格说明书内容
• 模板：标准章节结构（概述、功能、性能、架构、部署、约束）
• 生成时效：单次生成时间不超过5秒（在标准模板与常规配置规模下）

• 设备接入：接线并完成基础网络设置
• 采集配置：创建采集点，设置周期/触发、数据项属性
• 协议映射：配置Modbus/OPC UA读取项与MQTT/OPC UA上行目标
• 安全设置：导入/配置设备认证凭据，启用安全传输
• 缓存策略：设置缓存时长/容量阈值与告警策略
• 运行与监控：启动采集与上行，监控吞吐、缓存、认证状态
• 规格书生成：在管理界面选择模板与范围，一键生成并导出

• 端到端数据处理吞吐量（采集、协议转换、上行）：≥ 20,000 条/秒

• 在上行链路不可用的情况下，持续缓存时间：≥ 8 小时
• 说明：具体所需存储容量由采样速率、数据记录大小与缓存时长共同决定

• 模板化规格说明书生成时效：≤ 5 秒/次

• 设备认证失败率：≤ 0.1%（按认证尝试次数计）

• 断点续传后数据顺序保持与重复控制：启用序列与确认机制后不重不漏（在缓存未溢出前提下）

• 南向采集模块：连接PLC/传感器，执行采集策略与基础预处理
• 协议转换引擎：实现Modbus、OPC UA、MQTT之间的数据格式转换与映射
• 本地缓存子系统：持久化存储与重放控制，支持阈值与告警
• 上行传输模块：对接MQTT/OPC UA等北向接口，含确认与重试逻辑
• 安全与认证模块：加密通道建立、设备身份校验与访问控制
• 规格书生成引擎：基于配置与状态生成标准化文档输出
• 管理与监控界面：配置、运行状态与告警查看

• 南向接口
  • Modbus：支持地址与寄存器映射配置（RTU/TCP按现场接入方式配置）
  • OPC UA：支持基于节点的订阅/读取（客户端角色）
  • 传感器：按采集点配置方式接入（采样频率与数据项描述）
• 北向接口
  • MQTT：主题命名与消息结构可配置；支持确认与重试
  • OPC UA：节点命名与数据发布可配置（服务器或客户端模式按部署策略选择）

• 采集点配置 → 周期/事件采集 → 协议转换 → 本地缓存（条件触发） → 上行传输（含确认与重试） → 断线重放与顺序保证

• 上行中断：切换至离线缓存模式，并记录事件
• 缓存逼近阈值：触发本地与上行告警（链路可用时）
• 认证失败：记录失败事件，按策略重试；超过阈值触发告警
• 数据不一致：检测并抑制重复，保留审计信息

• 处理能力：满足≥20,000条/秒的数据采集、转换与上行
• 存储容量：满足≥8小时的离线缓存需求（按实际采样速率与记录大小计算）
• 网络能力：满足与现场设备及北向系统稳定连接的带宽与可用性要求

• 协议栈：支持Modbus、OPC UA、MQTT的稳定实现
• 安全组件：支持加密通道与设备认证的实现与证书/密钥管理
• 管理与监控：提供配置界面与日志/告警能力

• 采集参数：采样周期、触发条件、数据项描述
• 映射规则：采集点至北向主题/节点的映射
• 缓存策略：缓存时长/容量阈值、重放策略、告警规则
• 安全参数：认证凭据、加密通道设置、访问控制策略

• 本规格限定协议转换范围为Modbus、OPC UA、MQTT；其他协议不在本次规格范围内

• 吞吐与缓存能力依赖现场采样配置与记录大小；当缓存容量不足时可能触发数据丢弃或上报延迟

• 现场设备与上行系统需在协议与数据类型上保持兼容（按配置映射与校验通过）

• 需启用设备认证与加密传输；认证失败率应满足≤0.1%的指标

• 网络稳定性与时间同步由现场环境保障；上行系统可用性影响断点续传恢复时效

• 面向城市安防与交通管理场景的混合（边缘—云）视频分析平台。边缘节点负责就近视频解析与事件生成，云侧统一进行设备与策略管理、模型生命周期管理、合规与SLA治理及文档化。

• 汇聚多路摄像头与边缘节点，提供低时延视频解析与目标检测、规则化事件判定，支撑城市级安防与交通运行监测。
• 提供模型全生命周期与策略统一发布，保障算法快速迭代与稳定上线。
• 自动生成系统规格书（功能清单、拓扑与部署、接口、SLA、合规项），支持批注与版本归档，提升治理与审计效率。

• 城市道路路口、隧道与高架的交通事件检测与流量监测。
• 重点区域安防巡检与告警联动。
• 综合指挥与运维中心的统一接入、策略编排与合规管理。

2.1 设备与边缘接入

• 摄像头接入与管理：创建、登记、分组、状态监测、在线/离线检测。
• 边缘节点接入与管理：注册、认证、资源心跳（CPU/内存/温度/负载）、固件/软件版本管理。
• 流管理：按策略发起/停止拉流/推流，码流选择与健康探测。

2.2 视频解析与目标检测

• 解析管线：解码（按策略帧率/分辨率采样）→预处理→模型推理→后处理→结构化结果生成。
• 结果输出：结构化目标（类别、置信度、时标、位置信息）与事件（规则判定结果）输出至云侧或对接方。

2.3 事件规则引擎

• 规则管理：规则创建、启停、版本化、匹配范围（设备/分组/地理区域）、生效时段。
• 规则类型：基于目标/轨迹/区域/越线等事件判断；阈值与组合条件；去抖与静默期。
• 动作与分发：本地告警、上报云侧、Webhook回调、消息通知（按策略）。

2.4 模型生命周期管理

• 模型注册与元数据：名称、版本、输入输出规格、资源需求、兼容边缘运行时。
• 包管理与校验：模型包存储、签名/哈希校验。
• 发布与回滚：按设备/分组/区域分批发布，支持灰度与回滚；失败重试与状态可观测。

2.5 策略发布与边缘调度

• 策略定义：模型选择、帧率/采样率、置信度阈值、规则绑定、结果上报频率。
• 分发与一致性：原子发布、断点续传、离线缓存与重连后一致化。
• 状态回执：策略生效/失败/进度上报。

2.6 自动规格书生成

• 生成范围：功能清单、拓扑与部署、接口、SLA指标、合规项。
• 生成能力：基于平台元数据与配置模板，支持导出为标准格式（如Markdown/HTML/PDF）；生成端到端耗时满足性能指标。
• 模板与参数：支持模板与项目维度参数化（名称、版本、环境、部署规模）。

2.7 批注与版本归档

• 批注：针对文档段落与接口项进行结构化批注与讨论，支持权限控制与变更记录。
• 版本归档：文档版本生成、签名、时间戳与不可篡改归档；版本比对与差异视图。

2.8 监控与SLA管理

• 指标采集：摄像头在线率、解析时延、事件吞吐、策略分发成功率、边缘资源利用率。
• 告警：基于阈值与异常检测的告警，支持通知抑制与升级策略。
• SLA核算：可用性与时延指标统计与报表输出。

2.9 安全与合规支撑

• 访问控制：统一身份鉴权与细粒度授权（最小权限）。
• 传输保护：边缘—云、云—客户端的数据加密传输。
• 审计与留痕：关键操作与策略/模型变更的审计日志。

2.10 典型操作流程

• 摄像头上线流程
  1. 注册边缘节点并通过认证；2) 新增摄像头并完成连通性与拉流测试；3) 绑定策略与模型；4) 启动解析并观测指标；5) 事件回传验证。
• 模型发布流程
  1. 注册模型版本并验证包完整性；2) 选择发布范围与灰度比例；3) 分发并监测生效状态与性能；4) 按需回滚或扩大范围。
• 规则配置流程
  1. 创建规则并设定生效范围与时段；2) 预览验证；3) 发布并监测事件准确性与负载影响。
• 规格书生成与归档流程
  1. 选择生成范围与模板；2) 触发生成；3) 批注与评审；4) 生成版本并归档。

• 指标：单帧端到端解析时延（边缘节点，从接收帧到产出结构化结果/事件）≤ 200 ms。
• 度量：在稳定运行情况下，取持续运行期间的实时测量值，剔除网络中断类异常样本。

• 指标：平台同时接入并解析的摄像头数量 ≥ 500 路。
• 范围：可由多个边缘节点协同实现；规模随资源线性扩展。

• 指标：自动生成系统规格书端到端耗时 ≤ 4 秒（以平台当前项目信息与模板完成渲染与导出）。

• 指标：单节点级故障的业务恢复时间（RTO）≤ 30 秒（包含策略接管与解析恢复）。

• 指标：平台月度服务可用性 ≥ 99.9%（不含计划内维护窗口）。

• 指标：关键指标（时延、在线率、分发成功率、事件上报可达性）的监控覆盖率 100%。

• 边缘侧
  • 流接入服务：管理摄像头连接与拉流、健康检测。
  • 解析管线管理：配置并编排解码/预处理/推理/后处理链路。
  • 规则引擎：在边缘进行事件规则判定与本地去抖。
  • 本地缓存与断点续传：短期缓存结果与策略，网络恢复后补偿上报。
  • 边缘代理：与云侧控制面进行认证、心跳、策略与模型收发。
• 云侧控制面
  • 设备与节点管理：元数据、分组与生命周期管理。
  • 模型仓与版本服务：模型元数据、包存储与分发管理。
  • 策略中心：策略定义、校验、分发与状态回执。
  • 事件与结果汇聚：接收边缘上报的结构化结果与事件，供外部消费。
  • 监控与SLA：指标采集、可视化与告警。
  • 规格书生成器：结合平台元数据与模板生成规范化文档，支持批注与归档。
• 存储与消息
  • 元数据存储：设备、节点、策略、模型等结构化数据。
  • 对象存储：模型包、生成文档与归档文件。
  • 指标与日志存储：时序指标与审计日志。
  • 消息通道：策略/模型分发、状态回执与事件通道。

• 云侧开放API（REST/JSON，示例路径）
  • POST /api/v1/cameras
    • 功能：新增摄像头
    • 请求：{name, endpoint, credentialsRef, groupId}
    • 响应：{cameraId, status}
  • POST /api/v1/edges
    • 功能：注册边缘节点
    • 请求：{name, location, authToken}
    • 响应：{edgeId, status}
  • POST /api/v1/models
    • 功能：注册模型版本
    • 请求：{name, version, ioSpec, artifactUri, checksum}
    • 响应：{modelId, status}
  • POST /api/v1/policies
    • 功能：创建策略
    • 请求：{name, modelRef, ruleRefs, targets, parameters}
    • 响应：{policyId, status}
  • POST /api/v1/policies/{id}/deploy
    • 功能：发布策略
    • 请求：{scope, rolloutPlan}
    • 响应：{deploymentId, state}
  • POST /api/v1/specs/generate
    • 功能：生成规格书
    • 请求：{projectId, sections, templateRef, format}
    • 响应：{specId, status, artifactUri}
  • POST /api/v1/specs/{id}/annotations
    • 功能：文档批注
    • 请求：{locationRef, comment, tags}
    • 响应：{annotationId, status}
  • POST /api/v1/webhooks/events (回调由对接方提供)
    • 功能：事件推送（由平台调用对接方）
    • 负载：{eventId, source, type, timestamp, payload}
• 边缘—云通道（示意）
  • 心跳：Edge → Cloud {edgeId, health, resources}
  • 模型分发：Cloud → Edge {modelRef, artifactUri, checksum}
  • 策略下发：Cloud → Edge {policy, generation, signature}
  • 上报结果：Edge → Cloud {cameraId, ts, objects[], events[]}

• 视频数据流：摄像头 →（拉流）→ 边缘流接入 → 解析管线 → 规则引擎 → 事件/结果。
• 控制数据流：云策略中心/模型仓 ←→ 边缘代理（分发、回执）。
• 事件分发流：边缘/云事件汇聚 → 外部系统（Webhook/消息）。

• 边缘节点：满足目标模型的实时推理需求，资源随摄像头数量与模型复杂度按需扩展；应具备可靠的网络与电源条件。
• 云侧：高可用部署，计算与存储资源满足元数据、对象存储与指标日志的读写需求；建议多可用区容灾。

• 容器化运行环境与编排能力（用于微服务与边缘代理统一部署与升级）。
• 安全组件：证书与密钥管理、加密传输能力。
• 监控与日志：指标采集、日志聚合与告警能力。

• 边缘—云之间具备稳定的双向可达性与加密通道；网络抖动应在解析与上报缓冲策略可承受范围内。
• 外部回调接口（Webhook）需提供高可用入口与鉴权机制。

• 平台初始化：创建租户/项目、注册边缘节点、导入摄像头清单。
• 策略基线：定义默认帧率/置信度阈值/上报频次与重试策略。
• 模型仓参数：模型包存储位置、完整性校验策略。
• 文档模板：配置默认模板、可选章节与导出格式。

• 为满足解析时延≤200 ms，推理需在边缘侧完成；跨公网回传视频进行云端推理不在本规范范围内。
• 并发≥500路为平台总体并发能力，需通过容量规划合理分配至多个边缘节点与云侧资源。
• 网络中断场景下，边缘侧应具备有限度的本地缓存，缓存溢出将导致结果丢弃风险。

• 摄像头协议与编码格式需在接入清单内，超出清单的设备需经适配后方可纳管。
• 边缘运行环境（CPU/指令集/操作系统）需与模型运行时与依赖库兼容。

• 身份与访问控制：平台接口与边缘—云通道均需鉴权与授权控制，采用最小权限原则。
• 传输与存储：控制与结果数据传输采用加密通道；敏感配置（密钥、凭据）加密存储与定期轮换。
• 审计：对设备/模型/策略变更与文档版本归档进行审计记录与保存。
• 漏洞与补丁：定期进行安全评估与补丁更新，确保组件安全基线。

• 数据安全与个人信息保护：本地法律法规适用性评估、数据最小化、访问留痕与保留期限说明。
• 网络与系统安全：加固基线、应急响应预案、演练记录与复盘。
• 业务连续性：RTO/RPO指标、故障切换流程与演练情况。
• 可用性与SLA：可用性、解析时延、并发能力的监测与月度核算。
• 第三方对接：接口鉴权、调用频控、失败重试与幂等性约束。