5G开源创新中心 ⋅ 2019-06-17 发布 阅读:110 次  ⋅   白皮书  开源工业互联网  参考方案  IOT3000  

2019年6月16日,开源工业互联网联盟(Openii Consortium)根据成员单位的实际需要,经过长达半年时间的研发,结合到前面推出的智能资产管理壳(iAAS,intelligent Asset Administration Shell)等杀手级开源工业互联网应用,正式揭开了IOT 3000开源参考方案的面纱。

为了便于联盟成员了解IOT 3000的具体内容,开源工业互联网联盟组织专家编写了《IOT 3000开源参考方案白皮书》,定位于给联盟成员单位把握“ ‘开源+’带来的颠覆性创新机遇”,这也被设定为白皮书的副标题。

《IOT 3000开源参考方案白皮书》封面

开源工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建海量数据采集、汇聚、存储、分析的服务体系,支撑制造资源广泛连接、服务能力弹性供给的工业云平台。

通常情况下,工业互联网系统架构由三层构成。

设备利用本身的功能或软件开发包SDK 进行定制开发,连接到物联网系统中;为确保安全,设备需要验证、授权、注册等措施;一些不能直接接入的设备则需要通过设备网关接入;在云平台中,通过设备状态数据缓存机制,保存设备最新状态等信息,从而应用程序或其他设备可以读取设备消息并与设备交互;通过规则引擎,构建物联网应用程序,这些程序将收集、处理、分析设备数据并执行操作;同时,通过大数据分析,提供业务支持与决策。而各类数据处理,则通过云平台的各种计算服务、存储服务得以实现。

相应的,构建工业互联网平台的技术可以分为三个领域。

第一个是就是设备层相关的技术。这一层看到许多不同的设备类型和协议是很常见的,设备除了传感器和致动器外,还有PLC、嵌入式计算机及相关的实时操作系统,通信协议有Modbus,OPCUA和Zigbee等。这一层的主要作用就是从设备上收集数据,驱动设备执行,将采集到的数据发送给网关。必要时也可以对数据进行简单处理,以便能驱动设备迅速做出恰当的应对,例如紧急停机。

第二个与边缘相关的技术,这些技术让所有可以在数据源附近执行的活动成为可能。这些技术涉及到基本数据过滤、发送数据到云端或网关等任务。边缘层的分析任务是在网关设备上执行,同时网关设备也负责数据集中工作。

边缘层应用可以部署在网关上,这样可以在最为接近数据源的地方执行实时分析任务。除了这些功能外,边缘层还应该有管理应用,用于管理设备和边缘分析应用,同时还需要在该层上提供支持这些技术的运行时环境的平台。

边缘层的另一个重点是连接设备层的设备,并进一步连接到云。通常,IoT设备网络在地理上是分散的,并且需要接入多个运营商网络以确保网络的服务质量(QoS)。

这需要边缘层组件实现策略驱动的连接、安全、QoS,以及云端的一些额外策略进行实现授权、管理和部署。移动站点需要在动态变化的环境中基于成本,可用性和带宽来选择网络。

为了达到上述目的,我们需要一个了解应用程序和数据语义的连接层;一个软件定义网络(SDN)并基于机器到机器(M2M)和机器到客户端(M2C)通信的层。M2M和M2C的易变网络特性要求此层具备适应性流量整形的能力,此能力应当由应用程序的基本特性。需要具有QoS功能和运营商中立的,用于M2M和M2C连接的安全隧道。

IOT 3000开源参考方案的模块构成

第三类技术涉及到云平台,主要是用于处理和分析来自设备的数据。分析平台提供了存储,搜索,分析以及可视化或使用数据的能力。分析平台的每一项功能都需要不同类型的技术支持来实现。每项功能的具体需求也是根据实际情况变化的。例如,不同类型的采集能力——如实时采集,批量采集和更改数据的捕获采集——都需要成为技术栈的一部分。同样,不同类型数据的存储要求也不同,例如,时间序列数据需要NoSQL数据库,图像数据需要Blob存储。

当前,亚马逊、微软都推出了各自的物联网平台,国内的阿里巴巴、华为等公司也在推广自己的物联网解决方案。这些公司的产品通过提供云平台服务和网关SDK简化了IoT系统的建设,更加适合应用开发者或团队使用,但无法满足构建自主系统的要求。

相关资源下载:

《IOT 3000开源参考方案白皮书》:https://www.innovation4.cn/library/r41337

IOT 3000开源参考方案:https://openii.cn/iot3000