关于工业互联网:EMQ-正式发布工业互联网云边一体化解决方案

导读

随着国家新基建的发展，在工业畛域，如何利用物联网、边缘计算、大数据分析等技术推动「中国制作 2025」以及「工业 4.0」过程成为备受关注的热点。本文将介绍如何基于社区中的开源和商业化软件，搭建一个集工业数据采集、汇聚、荡涤、存储剖析以及可视化展现等能力于一体的工业互联网平台。 在此计划根底上，读者能够依据本身需要调整方案设计，从而搭建满足理论业务需要的工业互联网平台，减速实现工业智能化转型。

工业互联网的挑战

据中国工业和信息化部信息中心最新的《工业互联网体系架构（版本 2.0）》所述，工业互联网架构下的边缘层次要实现以下性能：

边缘层提供海量工业数据接入、转换、数据预处理和边缘剖析利用等性能。

• 一是工业数据接入，包含机器人、机床、高炉等工业设施数据接入能力，以及 ERP、MES、WMS 等信息系统数据接入能力，实现对各类工业数据的大范畴、深层次采集和连贯；
• 二是协定解析与数据预处理，将采集连贯的各类多源异构数据进行格局对立和语义解析，并进行数据剔除、压缩、缓存等操作后传输至云端；
• 三是边缘剖析利用，重点是面向高实时利用场景，在边缘侧发展实时剖析与反馈管制，并提供边缘利用开发所需的资源调度、运行保护、开发调试等各类性能；

然而工业畛域多种协定并存，如何把异构设施连贯并将数据汇聚，实现后续的边缘或云端计算，是无奈回避的问题。目前个别的计划有以下两种：

• 在边缘端采纳传统程序间接连贯和管制设施 。这种形式个别针对于特定设施或型号，定制化水平比拟高，然而 可移植性、可重用性、可扩展性和灵活性均较差，无奈对接当初的大数据和 AI 后盾，不具备对数据进行深入分析并产生更多价值的能力；
• 将云端架构的软件部署到边缘端来实现 。云端由 IT 产业主导，信息化水平十分高。但基于老本思考，边缘端的硬件设施个别计算能力无限，因而将云端架构的软件间接迁徙到边缘设施上并不可行。 在边缘端实现上述性能的软件必须加以优化，能力适应边缘端的理论运行状况；

为了交融在边缘 CT 和 IT 端的不同需要，EMQ 正式公布工业互联网一体化解决方案，以帮忙畛域内相干企业应答工业互联网边缘端面临的问题与挑战。这一计划适宜在边缘端部署，具备各类协定解析、多源数据接入和数据分析能力，以云边协同的形式疾速实现工业互联网架构下边缘层的性能。

解决方案 1：轻量级边缘计算工业互联网平台

该计划可实现边缘端的工业协定解析、数据汇聚和流式剖析，将通过流式剖析的数据存入在边缘部署的轻量级时序数据库中，在边缘端运行的利用即可从时序数据库中获取和解决数据，出现给最终用户；在边缘端运行的 Edge Manager 提供了一个治理控制台，能够很不便地实现软件配置和治理。

实用场景

对实时性要求比拟高，能够 作为边缘自主独立利用运行在边缘的网关或者工控机上，与云端没有交互。该计划中所有的计算和存储等都在边缘端实现，因而对硬件的计算、存储等有肯定的要求。用户能够依据理论状况，将软件和利用离开部署在多个硬件设施上。

软件列表

本计划会用到以下列表中的软件产品。

1: Neuron 将来布局会将根底性能进行开源，目前用户下载后能够收费应用，如果内置试用版本的数据采集点数不够，能够通过 EMQ 网站进行在线申请。

2: 用户能够收费应用，收费版本中除了治理的节点数目受限之外，用户能够应用所有性能。如果用户想试用更多的节点治理性能，能够通过 EMQ 网站进行在线申请。

产品基本功能形容

1. Neuron：工业物联网数据采集

   • 反对了 Modbus，OPCUA，IEC61850，IEC104 和 BACnet 等泛滥协定和设施；
   • 治理控制台，用户能够在浏览器中进行可视化的配置，实现跨工业设施数据的接入；
   • 北向规范 MQTT 数据发送，依据用户指定配置，将数据发送至指定的 MQTT 音讯服务器中；
   • 南向管制接口，联合 Kuiper 提供的规定引擎性能，实现基于规定的设施管制；
   • 本地数据存储，实现设施原始数据的存储和查看；

2. Edge：轻量级 MQTT 音讯服务器

   • 实现工业设施音讯汇聚；
   • 连贯流式处理软件，解决工业数据；
   • 承受规定引擎的管制音讯，传递至 Neuron 实现设施管制；
   • 对接云端音讯服务器，实现离线音讯缓存；

3. Kuiper：基于 SQL 的 IoT 流式解决框架

   • 能够继续地生产、过滤、转换和路由来自于 Edge 中的数据；
   • 基于此实现流剖析、规定引擎和音讯推送；
   • 能够扩大实现对不同的数据源的反对，实现在边缘端 ERP、MES、WMS 和工业数据的互联互通，以及实时剖析与解决；

4. Edge manager：集成了 Neuron、Edge 和 Kuiper 三者的网页治理控制台

   • 在 web 端轻松进行对立可视化治理
   • 实现了包含对 Neuron 的配置下发，数据发送指标的配置；
   • Edge 状态的治理；
   • Kuiper 流、规定和插件等治理；

5. TDengine：开源时序数据库，实现对采集数据的解决

   • 将原始数据，或者是通过流式解决之后的数据存储到数据库中；
   • 应用程序能够通过 SQL 来实现对数据的拜访和剖析解决；
6. Grafana：模仿客户的利用，将存储在 TDengine 中的数据进行展现

反对的软硬件环境

• 树莓派、网关、工控机
• x86 & ARM – 64 位和 32 位
• 常见 Linux 零碎的反对
• 物理机，Docker & KubeEdge 等反对

开始试用

为了使用户的试用更加简略，演示场景利用 Docker 和 Docker compose 技术进行疾速的部署，用户能够在虚拟主机、工控机或者运算能力较强的网关上依照教程来体验该计划。在理论的业务零碎部署过程中，用户能够依据须要在生产环境中间接采纳二进制安装包进行部署，这样运行的效率会更高。

该样例场景中，数据通过 Modbus TCP 协定，收回模仿的温度与湿度数据，这些数据进入零碎后实现数据采集、汇聚、荡涤、存储剖析和可视化等能力，以下是在 Grafana 中出现的温度与湿度的可视化报告。

注：TDengine 公布的容器镜像缺省为 x86*64 环境，如果想切换为 ARM 架构，须要手工改一下 docker-compose.yml，以指向正确的版本。

解决方案 2：云边协同工业互联网平台

这一计划与上述计划不同的中央在于 引入云边协同的概念 ，通过底层相似于 KubeEdge/IEF 等边缘端基于容器利用的散发与编排能力，利用 KubeEdge/IEF 提供的云边治理通道，在云端能够对部署在边缘端的 Neuron、Edge 和 Kuiper 等实例进行集中管理，从而能够 在云端实现对边缘端的数据采集、汇聚和剖析逻辑等进行在线治理和更新。另外在云端，通过部署 EMQ X Enterprise 分布式、高可用的集群性能，将散布在不同边缘端点的设施数据进行接入和剖析解决。

实用场景

该计划的应用场景是有多个治理节点、须要在云端 通过集中统一的形式对散布在不同地点的边缘节点实现管制和治理 的业务场景。通过该计划，用户无需到物理边缘节点所在的地位对其进行治理，极大晋升了管理效率。

• 多地、多节点分布式反对：存在多个边缘节点，可能是厂区的不同车间，甚至是不同城市的工业园区；
• 大规模设施接入：须要在云端对工业数据和来自于其它业务零碎的数据进行剖析（比方 ERP、CRM 等），以获取更有价值的剖析后果；

• 云边协同

  • 边缘节点管控：云端实现对边缘端的物理节点管控，并且买通从云端到处于 NAT 后的网关、工控机等网络连接，实现从云端到边缘的管制
  • 利用和中间件的部署：实现客户利用和软件的散发与部署
  • 运维治理：监控软件的运行状态，主动复原等性能，实现日志治理

软件列表

除了在计划 1 边缘端会用到的产品之外，本计划还会用到以下软件产品。

1: EMQ X Enterprise 企业级物联网 MQTT 音讯平台，反对百万级物联网设施一站式接入、MQTT&CoAP 多协定解决、低时延实时音讯通信。反对基于 SQL 的内置规定引擎，灵活处理 / 转发音讯到后端服务，存储音讯数据到各种数据库，或桥接 Kafka、RabbitMQ 等企业中间件。

2: IEF 智能边缘平台（Intelligent EdgeFabric）是华为开源云边协同平台 KubeEdge 的商业化版本，满足客户对边缘计算资源的近程管控、数据处理、剖析决策、智能化的诉求，为用户提供残缺的边缘和云协同的一体化服务。

开始试用

• IEF 平台是华为私有云服务，用户能够间接拜访和试用。
• Kuiper 在 IEF 上曾经上线，能够通过 IEF 平台间接部署、装置和运维（读者能够参考视频「云边协同高效实现物联网边缘流式业务解决 – 华为 IEF & EMQ X Kuiper 轻量级边缘数据解决方案」来理解如何在 IEF 中应用 Kuiper）；Neuron 和 Edge 目前暂未在 IEF 上线，然而用户能够间接通过 Docker Hub 装置至边缘节点中；而后在云端通过部署 Edge Manager 来进行对立的治理和管制。
• EMQ X Enterprise 曾经在华为云上线，用户也能够应用由 EMQ 提供的在线云服务；
• 云端的数据长久化或者桥接形式，用户能够依据须要进行抉择，相干信息能够参考 EMQ 网站；

总结

基于本文计划所搭建的工业互联网根底能力平台，用户能够实现高效、低成本的工业互联网设施连贯、采集和剖析。无论是轻量级的纯边缘计划，还是部署环境较为简单的云边一体协同计划，均可通过本文计划得以实现。

流动预报

• EMQ 近期将与涛思数据等合作伙伴联结举办线上 Meetup，针对本文所公布的计划进行更为具体的解读与演示，敬请期待。
• 在 11 月 7 日的寰球边缘计算大会上，EMQ 联结创始人金发华也将带来无关本文计划的内容分享，赠票流动进行中，详情请点击《节日送温暖|一次近距离感触边缘计算前沿成绩的机会》

版权申明：本文为 EMQ 原创，转载请注明出处。

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