随着工业互联网的飞速发展,工业环境中部署的传感器数量日益增长,工业互联网的规模不断扩大,但是还存在着诸多问题:1)传感器的数量增加,导致工业互联网中的数据量正在以爆炸式的速度增长;2)传感器具有异构性,使用的通信协议各有不同,数据的解析方式也存在着不同,难以用统一的框架处理;3)工业互联网应用属于时延敏感型应用,传统的云计算在海量数据占用过多带宽的情况下处理时延急剧增加。为了解决以上问题,本文结合边缘计算低时延、高可靠性、高可扩展性等优点,设计并实现了一个基于微服务架构的工业互联网网关,在边缘侧搭建了一个集“网络-计算-存储-应用”核心能力为一体的网关平台,为传感器提供计算服务。本文提出网关的整体架构分为四个部分,分别是:协议适配层、基础服务层、任务应用层和云边交互层,各个层中完成的具体工作如下:协议适配层研究了多种工业环境中常用的通信协议,如Modbus、MQTT、TCP等协议,本文对其通信模式及流程进行分析,设计并实现了协议适配服务,将下层的数据采用统一格式封装,并将上层下发的命令解析成不同传输协议可以识别的格式。从而使网关能够适配多种协议,解决工业互联网的异构性的问题。基础服务层作为网关的基础平台,主要功能是为上层应用提供基础服务。本文在这一层中实现了数据存储服务、设备管理服务和远程配置服务。数据存储将近期数据保存在网关平台,为网络边缘的设备提供了数据支持;设备管理服务提供了对底层传感器的高效管理;远程配置服务为网关的配置更新提供了便利。任务应用层研究了工业互联网中的任务卸载与资源分配,提出了任务的多级卸载模型,并通过启发式算法求解最优的网关任务多级卸载的调度策略。同时,本文设计并实现了网关任务的卸载调度功能,将网关中具有高实时性需求的任务卸载到边缘服务器执行,通过全局任务卸载调度器的调度,使得任务完成的总时间显著减小,从而解决了云计算时延较长的问题。云边交互层主要分为数据导出服务和API网关服务两部分。数据导出服务用于管理网关数据的统一出口;API网关服务则为云端访问网关集群提供了统一的入口,实现云边交互的统一化与规范化。最后,本文对所实现的工业互联网网关各个层次进行测试,测试结果表明本文能够有效解决工业互联网中存在的数据的海量性、多源异构性等问题,降低任务的时延,对工业网关的应用有着重要意义。