边缘大脑系统 (Edge Brain Open System)

本项目是为配合 Industrial Edge Gateway (edgeCore) 项目而实现的边缘大脑系统，提供 N+2 冗余架构、蜂群模式与集群协调能力。核心新增 EAN (Edge Agent Network) 统一 Agent 协作层，实现跨边缘网关的能力发现、调用编排与事件流处理。

快速开始

环境要求

• Go 1.21+
• Node.js 18+
• npm 9+

后端服务

cd server
go mod tidy
go run main.go

后端默认运行在 http://localhost:8080。

前端开发

cd ui
npm install
npm run dev

前端开发服务器运行在 http://localhost:5173，API 请求通过 /api 前缀自动代理到 http://localhost:8080。

构建生产版本：

npm run build

EAN 2.0 核心功能

Edge Agent Network (EAN) 2.0 在现有 edgeCore + EdgeOS 架构上增加统一 Agent 协作层：

• edgeCore：Capability Runtime（能力注册、发现发布、Invoke 执行、Event 上报）
• EdgeOS：Coordination Platform（全局发现索引、跨节点编排、Invoke 发起、Event 订阅与规则）

协议层统一为 Agent / Capability / Discovery / Invoke / Event，传输同时支持 MQTT 与 NATS，Topic 使用统一的 $edgeos/... 逻辑命名（MQTT 斜杠形式；NATS 映射为点分 Subject，/→.、+→*、#→>）。

Discovery 发现中心

全局 Agent 与 Capability 索引，订阅 edgeCore 北向 EAN Runtime 发布的发现消息：

• Agent 上线/下线：自动维护在线 Agent 列表，支持 discovery/agent 与 discovery/agent/offline
• Capability 注册：按 agent_id 聚合 Capability 列表，支持 driver / system / ai / workflow 类别
• 主动查询：启动后周期性 Query edgeCore 完整 Capability，确保索引完整
• V1 Bridge 隔离：Phase 4（OS-P4）已下线 V1→EAN Bridge；V1 命令面已全面下线（v1_command_enabled=false）；AttachRegistryMirror 仅镜像北向原生 EAN Agent，transient/v1-bridge 测试 Agent 不污染 /api/nodes
• 前端 UI：EanAgentsView 展示 Agent 列表、状态、Capability 详情

Invoke 调用编排

跨 Agent 能力调用编排器，实现分布式能力调用闭环：

• 请求发布：向 $edgeos/invoke/{agent_id} 发布 invoke_capability 信封
• 响应关联：通过 $edgeos/reply/{source} 接收回复，correlation_id + invoke_id 双键关联
• 超时重试：按 Capability timeout_sec 设置客户端超时，invoke_id 幂等
• 状态追踪：可选订阅 $edgeos/invoke/{agent_id}/status 获取执行进度
• 前端 UI：EanInvokeView 提供 Capability 选择、参数填写、执行结果展示

默认 Capability 清单：

Capability ID	类别	说明
{protocol}.read_points	driver	读取点位（modbus-tcp/rtu、opcua、bacnet、s7 等）
{protocol}.write_point	driver	写入点位
{protocol}.scan_devices	driver	扫描设备
system.diagnostics	system	系统诊断
ai.protocol_reverse	ai	协议逆向（AI 分析）
ai.doc_parse	ai	文档解析（AI 分析）

Event 事件流

订阅并处理 edgeCore 上报的事件流，支持点位变化追踪：

• 点位变化：event_type={point_id}.changed，携带 value 与 previous_value
• 设备在离线：device.online / device.offline 事件
• 规则路由：按 agent / device / point / event_type 过滤并触发规则/告警
• 广播订阅：支持 $edgeos/event/broadcast 全局事件
• 前端 UI：EanEventsView 实时展示 Event 流，含 previous_value 差量对比

Heartbeat 心跳监控

Agent 心跳接收与超时判定：

• 接收 $edgeos/heartbeat/{agent_id} 消息，记录最后存活时间与序列号
• 超时判定：超过 N * heartbeat_interval_sec 未收到心跳标记 offline
• 与 discovery/agent/offline 语义一致，确保状态同步

Governance 平台治理

• Agent 生命周期：online / offline / heartbeat 超时判定（建议 2-3 个心跳周期）
• 权限控制：按租户/项目限制可 Invoke 的 Capability，write / admin / AI 类能力默认受限
• 审计记录：内存环形缓存记录跨节点 Invoke 的 initiator、target、capability、结果

DualTransport 双传输

MQTT 与 NATS 对称传输，同一业务逻辑复用编解码，仅替换 transport adapter：

能力	MQTT	NATS
Discovery	$edgeos/discovery/*	$edgeos.discovery.*（点分 Subject）
Invoke + Reply	$edgeos/invoke/{id}	$edgeos.invoke.{id}
Event	$edgeos/event/{id}	$edgeos.event.{id}
Heartbeat	$edgeos/heartbeat/{id}	$edgeos.heartbeat.{id}

NATS 使用标准点分 Subject，与 MQTT 斜杠 Topic 语义对称：/→.、+→*、#→>（如 $edgeos/discovery/agent → $edgeos.discovery.agent）。

• 启动韧性：EAN 启用但 broker 不可用时 Warn + 后台重连 + 延迟订阅，不 fatal
• V1 兼容并行：EAN $edgeos/* 与 V1 edgeCore/*（MQTT）/edgeCore.*（NATS）同时可用，新功能只走 EAN

AI Capability

AI 协同组件通过 EAN 网络暴露为可调用的 Capability：

• ai.protocol_reverse：协议逆向分析，输入 pcap/协议样本，输出候选配置
• ai.doc_parse：协议文档解析，自动生成点位映射建议
• Human-in-the-loop：AI 产出须人工 Confirm 后落库，禁止自动写配置
• ai.protocol_reverse / ai.doc_parse Invoke 返回 task_id + deliverables，支持 wait=true 阻塞等待

消息共享与集群协同

系统架构

N+2 冗余架构

系统采用 N+2 冗余架构，由 N 个边缘采集网关、1 个主母皇节点和 1 个备用母皇节点组成：

组件	数量	职责
边缘采集网关 (Edge Collector)	N	设备连接、数据采集、协议转换、EAN Capability Runtime
主母皇节点 (Primary Queen)	1	全局调度、决策制定、状态同步、EAN Coordination Platform
备用母皇节点 (Secondary Queen)	1	实时同步主节点状态，故障时自动切换

设计原则

• 高可用性：N+2 冗余，确保系统持续运行
• 可扩展性：支持横向扩展，适应不同规模部署
• 实时性：毫秒级响应，满足工业现场需求
• 一致性：分布式环境下数据一致性保证
• 自愈性：故障自动检测和恢复

前端功能预览

前端已完成从"采集接入层"向"业务运营层 + 群控编排层"的扩展，新增 EAN 管理 一级导航：

导航结构：

• 采集运行（系统总览、消息总线、节点管理、设备控制、告警管理、系统设置）
• EAN 管理（总览、Agent 管理、Invoke 执行、Event 流、调试帮助）
• 业务扩展（储能管理、电源BMS、充电管理、能耗监测、账务台账）
• 群控编排（节点调度、场景联动、函数执行、脚本编排）

储能管理 - 站级调峰、SOC/SOH、充放电功率、站点策略面板

电源BMS - 电池簇矩阵诊断、温差压差、均衡状态、寿命风险

能耗监测 - 分回路能流、峰谷趋势、异常波动、损耗热点

账务台账 - 账单、开票、结算、对账与报表导出

场景联动 - ECA 规则链、触发条件、动作编排、联动日志

相关文档

• EAN 2.0 改造指南：docs/edgeos/EAN2.0-edgeCore-EdgeOS改造指南.md
• EAN 2.0 升级报告：docs/edgeos/EdgeOS-EAN2.0改造升级报告.md
• P3 规划文档：docs/EdgeOS-2026-P3-TODO.md
• UI 样式规范：docs/样式规范.md

前端最佳实践

组件开发

• 工业组件置于 ui/src/components/edge/，布局组件置于 ui/src/components/layout/，EAN 组件置于 ui/src/components/eane/
• 状态指示统一使用 StatusIndicator，危险操作使用 DangerDialog 二次确认
• 实时数值使用 MetricCard，数据表格使用 DataTable

样式规范

• 遵循工业级 UI 标准：直角设计、无阴影、高对比度配色
• 触控目标最小 44px，适配工业手套操作
• 参考 样式规范.md

路由与认证

• 新增页面在 ui/src/router/ 注册，受保护路由设置 requiresAuth: true
• API 请求通过 ui/src/api/ 封装模块调用，自动处理 JWT Token 和错误响应

配套措施

EAN 2.0 传输与协议

配套措施	描述	实现方式
双传输对称	MQTT 斜杠 Topic + NATS 点分 Subject（/→.）语义对称	DualTransport 统一编解码
消息序列化	高效数据编解码	JSON 信封 + Protobuf
QoS 保证	Discovery/Invoke/Event QoS1	持久化 / ACK / 重试
启动韧性	Broker 不可用时后台重连	Warn + 延迟订阅
V1 兼容	过渡期并行运行	edgeCore/* 保留，新功能走 $edgeos/*
设备对账	V1 全量上报剪枝	ReconcileDevices upsert + 删除残留

N+2 冗余架构

配套措施	描述	实现方式
心跳检测	节点存活状态检测	TCP 心跳 / UDP 广播
故障检测	故障节点自动识别	超时检测 / 连续失败
角色切换	主备节点自动切换	热备 / 状态同步
数据同步	主备数据实时同步	WAL / 增量同步
脑裂预防	避免双主同时服务	分布式锁 / 租约
故障恢复	故障节点重新加入	数据同步 / 配置恢复

实现路径

阶段一：核心框架

建立 N+2 冗余架构核心框架：节点角色定义与状态机、主备心跳检测、基本故障转移、共享状态存储层 (bbolt)、节点注册与发现。

阶段二：EAN 2.0 协调层（已完成）

实现 Edge Agent Network 2.0 完整协调层：

• Discovery：双传输订阅 $edgeos/discovery/*，建立 Agent/Capability 全局索引（实机：1 Agent / 63 Capability）
• Invoke + Reply：system.diagnostics / modbus_tcp.list_points 调用 completed，correlation_id 关联
• Event + previous_value：代码完成，实机 Event 流有点位变化数据
• Heartbeat + Governance：Agent 超时标记 offline，权限限制 write/admin/AI，审计内存缓存
• V1 兼容 + 设备对账：ReconcileDevices 修复 V1 上报残留（4=4），EAN Agent 同步节点注册表
• Phase 4（v8/v9）：V1→EAN Bridge 下线；edgeCore/cmd/responses/# 移除；V1 命令面全面下线（v1_command_enabled=false，命令统一 EAN Invoke）；AttachRegistryMirror 过滤 transient Agent——/api/nodes 仅含真实节点

里程碑：EAN 2.0 Phase 1/2 代码完成并实机复验通过（MQTT + NATS）；Phase 4 全量落地（OS-P4 / EX-P4）+ V1 命令面全面下线；全量 go test ./... 通过；UI build 通过。

阶段三：双向通信深化

• 实现 $edgeos/state/* 全量/增量状态同步
• Invoke status 进度订阅（OS-13）
• 审计持久化存储
• 双传输 Invoke 双边执行去重

阶段四：群控算法与节能优化

实现群控调度和节能优化：采集任务调度器、负载均衡算法、节能优化策略、动态频率调整、自适应采集间隔。

里程碑：采集任务智能调度；系统能耗降低 20-30%；负载均衡效果显著。

总结

本方案设计了一个功能完善的边缘大脑系统，采用 N+2 冗余架构模式，实现了一个主母皇节点和一个备用母皇节点的双机热备机制（蜂群模式）。系统能够协调 N 个边缘采集网关程序，实现影子设备自动发现、双向数据通信、群控算法调度以及节能优化等核心功能。

EAN 2.0 作为核心新增能力，在现有 edgeCore + EdgeOS 架构上增加了统一的 Agent 协作层，实现了跨边缘网关的能力发现、调用编排与事件流处理，支持 MQTT/NATS 双传输对称、V1 兼容并行、AI Capability 集成，为工业互联网和边缘计算场景提供了坚实的分布式协作基础。

License

GPL-3.0