基于云计算的工业物联网解决方案.pdf
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1、技术应用中国宽带 2023 年 5 月-129-一、绪论随着社会经济和数字化技术的进一步发展,物联网市场的应用已成为未来的新趋势,本文在近年来对工业物联网相关技术研究的基础上,结合正在成熟落地的多家厂商的技术,探讨了自有工业物联网解决方案的具体技术应用点,及在技术体系中自身通过技术研发可以推广应用的业务应用软件解决方案。我们将从以下两个方面来分析基于云计算的工业物联网平台发展情况。(一)数字经济转型与传统制造业革新出现了交织点新冠疫情之后,制造业重新成为全球经济发展的“宠儿”,全世界的传统工业强国纷纷出台政策及措施,以推动制造业的数字化转型,譬如德国政府就高精尖的科技制定了一系列战略部署,是其
2、数字化转型的重要组成部分,也是德国助推新优势产业崛起的关键政策,其目的是提高德国数字化工业竞争力,借以在新的一轮工业革命中占领先机。美国早先启动的“先进制造业国家战略计划”,全面阐释了被称为“再工业化”的解决方案,提出数字化工业战略包括数字化技术平台、精密工业制程及具备 AI 算力的基础设施等全球领先的数字化技术,着力点是引导创新,利用数字化技术重构工业格局,唤醒传统产业进行升级。我国的发展规划是在稳步大力推进优良工业技术的同时,紧抓新的数字化产业发展动向,实现彼此间保持共同进步,深化二者的融合程度。1-2我国占据领先地位的家电类、汽车类、钢铁类及电子类高科技企业,正试图对工业互联网展开产业布
3、局,主要以“智能工厂”或“互联工厂”等为切入点。(二)工业物联网在我国“新基建”浪潮下,已成为经济高质量发展的重要载体从经济的维度来看,我国在经济层面上存量变革的发展,迫切需要进行工业互联网改革。从增量崛起到存量变革,需要从量变向质变转换,整个产业升级和效率提升已迫在眉睫。工业互联网领域还面临缺少产业巨头引领、企业内部贯通协同不够、创新共享开放的发展理念需进一步加强等情况3。同时,由于工业互联网前期资金投入大,短期收益少,盈利模式单一,需求碎片的状态与渐进的规模效应供给还不均衡,所有这些,都是工业物联网商业化进入高速发展所面临的主要矛盾。二、工业物联网的整体架构本课题就工业物联网的整体架构进行
4、实践研究,提出边缘层、平台层(工业的 PaaS 服务)、应用层(工业的 SaaS 服务)三大核心层级的三层架构4。工业物联网技术的成熟,为企业数字化、网络化、智能化提供了有效的提升可能,其根本还是对工业企业信息化方面一次资源互联化、设备智能化、将近年来的新技术与原有信息技术进行改造、融合或升级。(一)边缘层工业物联网方案的底层是边缘计算层,底层设备或者运行环境复杂,数字化或者电子化程度不高,大量的生产、制造、质量、环境、安全等信息主要还是通过人机交互或者机器采集的离线方式进入到信息系统,工作量大,实时性差,准确性不能保证,受制于数据采集的方式,数据量也是有限的。边缘层的主要工作就是使用落地在设
5、备传感器网络中的边缘计算节点(物联网网关或总线型数据采集设备和协议转换设备),将生产和运行环境中的大量数据进行采集、转化、预处理、传输到上层处理和管理平台,并接受上层平台的命令、监控、认证等各方面的安全管控手段。(二)平台层平台层工业物联网方案较之前传统架构的一个最大变化,是基于硬件或者虚拟化平台的垂直功能性系统。如:CRM、ERP、MRP、MES、Portal、BI 等等。基于云计算的工业物联网解决方案 陶剑【摘要】本文介绍了一种以物联网技术为基础,物联网管理和创新应用平台为核心的工业生产企业物联网解决方案。方案可以支撑企业管理、生产、运维、质保、节能、环控等领域的应用创新,探讨了如何应用相
6、关技术,助力企业实现面向新时代、新需求下的企业数字化转型。【关键词】工业物联网;云计算;边缘计算技术应用中国宽带 2023 年 5 月-130-随着云计算、大数据、人工智能技术的日趋成熟,应用软件尤其是企业应用软件,逐步在以新的架构方式重构,大量的通用 PaaS 技术和私有云基础资源平台的结合,使得企业的数据、应用、模型、算法等可以以中台服务形式和粒度更小、灵活性更高的工业 PaaS 微服务的形式重新组合,并以开放性的安全管控技术方式,提供上层应用或动态应用。另外,在这些平台技术之上,结合专业技术服务商针对物联网平台的定制化功能的开发,则可以在中间层更好地适配行业需求。(三)应用层工业物联网最
7、终应用方案和应用方式非常丰富和广泛,不同行业、不同场景都有不同的需求。传统的方式是企业通过上层应用系统的不断升级和改造,通过多个系统之间的接口开发实现需求满足。经过新技术的平台升级和改造之后,传统应用就可以更便捷地以标准服务的方式访问到平台层封装的数据和消息,可以减少大量异构系统之间的开发。创新型应用则将以快速构建的方式,使用平台层提供的工业 PaaS 服务,按照实际业务需求,采用新的前端技术提供灵活多样的操作体验和信息交互方式(大屏幕、触摸平板、移动应用),给到最终的应用使用者5。(四)云基础设施风起云涌的物联网,随着国内外大公司的入局,现在主流的公有云平台都提供 IoT 基础设施服务,国外
8、有 AWS、Azure;国内有阿里、百度等。(1)微软云 Azure 平台物联网服务微软的云平台提供了比较丰富的物联网服务,数据采集环节支持三种方式,Event Hubs、Service Bus 和 IoT Hub。其中 IoT Hub 支持三种通信协议 HTTPS、AMQP 和 MQTT,对 Azure 云来说,三种协议不需要预先在云中设定,自适应。从应用的角度来看,HTTPS、AMQP 和 MQTT 三种协议没有太大的区别,同时微软也是刻意隐藏了三种通信的区别,总体来说就是数据上传和数据下发。不过这里需要指出的是,针对数据下发而言,HTTPS 的代价较高的,需要不断请求服务器,以获取数据下
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