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。
编号 | 名称 | 提供商 | 开源 |
---|---|---|---|
1 | EMQ X Neuron | EMQ | 否 – 1 |
2 | EMQ X Edge | EMQ | 是, Apache 2.0 |
3 | EMQ X Kuiper | EMQ | 是, Apache 2.0 |
4 | Edge manager | EMQ | 否 – 2 |
5 | TDengine | Taosdata | 是, GNU AGPL v3.0 |
6 | Grafana | Grafana Labs | 是, Apache 2.0 |
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
-
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;
-
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;
-
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;
-
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;
-
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;
- 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
编号 | 名称 | x86*32 | x86*64 | ARM 7 | ARM 64 | PPC64 | Mac | Docker |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | EMQ X Neuron | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ||
2 | EMQ X Edge | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ |
3 | EMQ X Kuiper | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ |
4 | Edge manager | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ |
5 | TDengine | ☑ | ☑ | ☑ | ☑ |
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。
编号 | 名称 | 供应商 | 开源 |
---|---|---|---|
1 | EMQ X Enterprise | EMQ | 否 – 1 |
2 | IEF | 华为 | 否 – 2 |
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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