NI工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及邊緣計(jì)算解決方案

就在剛剛，百度云在ABC Inspire企業(yè)智能大會(huì)上宣布，正式發(fā)布百度智能邊緣（BaiduIntelliEdge，BIE）開源版本OpneEdge！其實(shí)，百度云一直是NI在IT領(lǐng)域的重要合作伙伴之一。在今年5月深圳的百度云智峰會(huì)上，NI就與百度云首次合作發(fā)布了基于百度智能邊緣(BIE)的邊緣計(jì)算演示架構(gòu)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)最重要的趨勢(shì)，是越來越多的廠商注意到了邊緣的重要性。在以前的IIoT結(jié)構(gòu)中，IT端通常扮演著更為重要的角色，所有的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)決策都在云端完成，而設(shè)備端只是用來收集數(shù)據(jù)。但對(duì)于工業(yè)設(shè)備而言，很多數(shù)據(jù)的分析和處理都具有實(shí)時(shí)性、低延遲的要求，例如協(xié)同、控制等時(shí)間敏感的信號(hào)，而數(shù)據(jù)與云端通信的低傳輸速度與帶寬限制，是無法支持這些實(shí)時(shí)性的要求的。

因此，“邊緣計(jì)算”的概念應(yīng)運(yùn)而生。邊緣計(jì)算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)。需要強(qiáng)調(diào)的是，真正適用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“邊緣計(jì)算”設(shè)備并不僅僅是傳統(tǒng)的控制器或者網(wǎng)關(guān)，而是需要滿足3個(gè)必備能力：采集邊緣數(shù)據(jù)、智能的運(yùn)算能力和可操作的決策反饋，以滿足工業(yè)設(shè)備的實(shí)時(shí)性需求。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，NI起步很早，可以說是積累了十余年的經(jīng)驗(yàn)。從2000年開始，NI 就開始推出針對(duì)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的硬件及軟件產(chǎn)品，專門用于重要工業(yè)資產(chǎn)的預(yù)測(cè)性維護(hù)。由模塊化的硬件平臺(tái)和強(qiáng)大靈活的軟件平臺(tái)構(gòu)成的NI整體解決方案能夠有力支撐IIoT領(lǐng)域的技術(shù)變遷，幫助客戶從實(shí)驗(yàn)室直達(dá)量產(chǎn)，到目前為止，NI已經(jīng)聯(lián)合生態(tài)系統(tǒng)，推出了從設(shè)備端到?jīng)Q策端的完整的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

NI的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案解決了邊緣計(jì)算最關(guān)鍵的兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn)：高性能的邊緣節(jié)點(diǎn)，以及專業(yè)的數(shù)據(jù)管理。

首先，NI為工程師提供高性能的數(shù)據(jù)采集硬件平臺(tái)，擔(dān)任設(shè)備端邊緣節(jié)點(diǎn)，可以同時(shí)完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)收集與在線預(yù)處理。正如我們之前提到的，對(duì)于邊緣節(jié)點(diǎn)而言，最重要的是具有高性能、智能化的采集和運(yùn)算能力。NI的硬件恰恰能滿足這一要求。基于以FPGA為核心的硬件架構(gòu)，設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高速的數(shù)據(jù)分析和控制，以及系統(tǒng)的快速部署。此外，采用模塊化的IO接口和開放的系統(tǒng)架構(gòu)，能夠輕松的將設(shè)備連接至任意種類的傳感設(shè)備、執(zhí)行器以及第三方系統(tǒng)，完成決策反饋。

其次，在數(shù)據(jù)管理方面，NI也推出了一系列專用的軟件產(chǎn)品，包括企業(yè)級(jí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件InsightCM，分布式系統(tǒng)集中管理軟件SystemLink，海量數(shù)據(jù)管理及分析套件Diadem，以及在去年最新推出的LabVIEW機(jī)器學(xué)習(xí)工具包，能夠在邊緣側(cè)或云端提供專用于垂直工業(yè)領(lǐng)域的集中化數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)挖掘。同時(shí)，NI還大力投入機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，將人工智能這一熱點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，通過對(duì)邊緣節(jié)點(diǎn)收集到的設(shè)備信息進(jìn)行模型訓(xùn)練和驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)的優(yōu)化商業(yè)決策，真正實(shí)現(xiàn)IT+OT的技術(shù)融合。

攜手百度云，構(gòu)建OT+IT解決方案

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的浪潮中，NI聯(lián)合眾多合作伙伴，共同完善整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)OT+IT的系統(tǒng)架構(gòu)。其中，百度云是NI在IT領(lǐng)域的重要合作伙伴之一。在今年5月深圳的百度云智峰會(huì)上，NI與百度云首次合作發(fā)布了基于百度智能邊緣 (BIE) 的邊緣計(jì)算演示架構(gòu)。

在該演示方案中，NI的邊緣計(jì)算硬件平臺(tái)對(duì)一臺(tái)模擬旋轉(zhuǎn)軸承進(jìn)行在線信號(hào)采集，通過邊緣計(jì)算完成系統(tǒng)異常判斷及數(shù)據(jù)降維，同時(shí)基于百度云提供的全新智能邊緣架構(gòu)連接至百度天工智能IoT平臺(tái)，在云端實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能故障診斷與預(yù)測(cè)性維護(hù)。百度云的智能邊緣架構(gòu)不僅僅提供了靈活通用的邊緣計(jì)算框架，更為NI的邊緣設(shè)備提供了簡(jiǎn)易的云端接口，能夠快速連通系統(tǒng)層級(jí)。

就在剛剛，百度云在ABC Inspire企業(yè)智能大會(huì)上宣布，正式發(fā)布百度智能邊緣（BaiduIntelliEdge，BIE）開源版本OpneEdge。這是百度云繼今年5月31日國(guó)內(nèi)第一個(gè)發(fā)布智能邊緣產(chǎn)品后，又第一個(gè)宣布開源。百度云希望通過開源，將BIE的核心功能全面開放，并推出國(guó)內(nèi)首個(gè)開源邊緣計(jì)算平臺(tái)—OpenEdge，旨在打造一個(gè)輕量、安全、可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)的邊緣計(jì)算社區(qū)。

借助開源的OpenEdge，開發(fā)人員可以更靈活地控制自己的邊緣解決方案。百度云期待利用社區(qū)的力量為國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算技術(shù)營(yíng)造良好生態(tài)，促進(jìn)邊緣計(jì)算在中國(guó)快速發(fā)展，加速更多行業(yè)人工智能應(yīng)用落地。

百度云依托ABC能力，持續(xù)保持技術(shù)領(lǐng)先

智能邊緣BIE是百度云發(fā)布的國(guó)內(nèi)首個(gè)邊緣計(jì)算產(chǎn)品，發(fā)布伊始即推行“端云一體”解決方案，它由智能邊緣本地運(yùn)行包、智能邊緣云端管理套件組成；

在云端進(jìn)行智能邊緣核心設(shè)備的建立、身份制定、策略規(guī)則制定、函數(shù)編寫、AI建模，然后生成配置文件和執(zhí)行文件通過端云協(xié)同的方式下發(fā)至本地運(yùn)行包，在近設(shè)備端的本地運(yùn)行包里完成數(shù)據(jù)采集、消息分發(fā)、函數(shù)計(jì)算和AI推斷等功能，通過一鍵發(fā)布和無感部署的方式，極大提高智能迭代的速度，使之整體達(dá)到“訓(xùn)練、管理、配置在云端，采集、轉(zhuǎn)發(fā)、計(jì)算、推斷在本地”的效果。

在架構(gòu)設(shè)計(jì)上，智能邊緣推行容器化，基于智能邊緣BIE提供的DockerFile文件可以在Docker支持的各類操作系統(tǒng)上進(jìn)行“一鍵式部署”，依托Docker的跨平臺(tái)支持特性，確保智能邊緣在各系統(tǒng)、各平臺(tái)的環(huán)境一致性標(biāo)準(zhǔn)化；

此外，智能邊緣BIE還針對(duì)Docker容器化進(jìn)行容器資源隔離與限制，精確分配各運(yùn)行實(shí)例的CPU、內(nèi)存等資源，提升資源利用效率。

在降低各功能間耦合度方面，智能邊緣推行模塊化，每一項(xiàng)功能都是一個(gè)獨(dú)立的模塊，各項(xiàng)子功能模塊運(yùn)行互不依賴、互不影響，推行模塊化的設(shè)計(jì)模式，可以充分滿足用戶“按需使用、按需部署”的切實(shí)要求。

智能邊緣BIE旨在依托容器化、模塊化的設(shè)計(jì)模式，通過降低各模塊間的耦合度及強(qiáng)制性的證書認(rèn)證模式，打造一個(gè)輕量、安全、可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)的邊緣計(jì)算環(huán)境，為國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展?fàn)I造一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境。

作為百度云天工的重點(diǎn)輸出產(chǎn)品，智能邊緣BIE可以與天工各云端平臺(tái)服務(wù)無縫對(duì)接，如IoT Hub、TSDB、IoTVisualization、IoT EasyInsight等；換句話說，部署了智能邊緣BIE的設(shè)備和邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，既可以與百度云天工進(jìn)行無縫數(shù)據(jù)交換，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾計(jì)算，也可以在無網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下，緩存數(shù)據(jù)、獨(dú)立計(jì)算，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的反饋控制。

目前，智能邊緣BIE已經(jīng)能夠支持基于PaddlePaddle、TensorFlow、Intel Openvino等主流AI框架訓(xùn)練的算法模型，并與百度云推出的云端函數(shù)計(jì)算服務(wù)（CFC）、云端大數(shù)據(jù)服務(wù)（Jarvis）、云端視覺模型工廠服務(wù)完全兼容，能夠獨(dú)立運(yùn)行在包括NI邊緣設(shè)備的10多種主流系統(tǒng)和硬件架構(gòu)上，讓每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備都“輕裝上陣”，實(shí)時(shí)進(jìn)行計(jì)算。

智能邊緣BIE特性與優(yōu)勢(shì)

隨著“萬物互聯(lián)”概念的提出，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備逐漸登陸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的中心，其生產(chǎn)數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)速度也愈來愈快，且由于其在地理位置上的分散性及對(duì)響應(yīng)時(shí)間、安全性越來越高的要求，加之實(shí)際場(chǎng)景中復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，導(dǎo)致現(xiàn)有公有云的計(jì)算平臺(tái)也變得越來越不能完全滿足需求，一部分計(jì)算平臺(tái)的舞臺(tái)中心正逐漸向邊緣計(jì)算靠攏。這里，智能邊緣BIE僅以IoT場(chǎng)景和AI場(chǎng)景為例，分享兩個(gè)解決方案僅供參考。

從邊緣視頻接分析到邊緣機(jī)器視覺

無論是人臉識(shí)別、工業(yè)質(zhì)檢還是城市管理、公共安全，在云端完成訓(xùn)練的機(jī)器視覺模型已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)。智能邊緣BIE提供將這些視覺模型輕松的部署到本地設(shè)備上的能力，一方面提供快速的識(shí)別響應(yīng)，另一方面降低視頻/圖片的傳輸帶寬成本。

從邊緣物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析到邊緣數(shù)字孿生

面對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集環(huán)境、多樣的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議、海量的原始數(shù)據(jù)以及不同的數(shù)據(jù)流向需求，智能邊緣BIE可以通過功能模塊組合，輕松的搭建集數(shù)據(jù)采集、協(xié)議解析、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)為一體的邊緣計(jì)算應(yīng)用，滿足工業(yè)生產(chǎn)、城市監(jiān)控的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的通用需求；同時(shí)，數(shù)據(jù)分析可以通過AI、大數(shù)據(jù)等手段進(jìn)一步升級(jí)為數(shù)字孿生模型，智能邊緣BIE提供將數(shù)字孿生模型輕松的部署到本地設(shè)備上的能力，面向每一***立的設(shè)備以及它所處的獨(dú)特環(huán)境，提供針對(duì)性的數(shù)字孿生服務(wù)。

展望未來，助力行業(yè)智能化變革

隨著ABC、IoT技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)越來越快，計(jì)算需求越來越多。面臨多樣的硬件形態(tài)和應(yīng)用場(chǎng)景，BIE提供了從云端生產(chǎn)環(huán)境、管理環(huán)境到本地運(yùn)行環(huán)境的全套工具，將百度云 ABC 的能力從云上拓展到邊緣，進(jìn)而拓展至各行各業(yè)。而在軌道交通、能源電力、重型設(shè)備等多個(gè)細(xì)分垂直行業(yè)的成功案例中，NI的解決方案也已覆蓋了從設(shè)備端，到廠級(jí)服務(wù)器，再到企業(yè)級(jí)服務(wù)器和云端的完整范圍，為工業(yè)企業(yè)提供端到端的系統(tǒng)互聯(lián)。而未來，我們也希望能夠攜手百度云，加速工業(yè)的智能化變革。