開(kāi)源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟推出IOT3000開(kāi)源方案

近日，開(kāi)源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Openii Consortium）根據(jù)成員單位的實(shí)際需要，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)半年時(shí)間的研發(fā)，結(jié)合到前面推出的智能資產(chǎn)管理殼（iAAS，intelligent Asset Administration Shell）等殺手級(jí)開(kāi)源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，正式揭開(kāi)了IOT 3000開(kāi)源參考方案的面紗。

為了便于聯(lián)盟成員了解IOT 3000的具體內(nèi)容，開(kāi)源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟組織專家編寫了《IOT 3000開(kāi)源參考方案白皮書》，定位于給聯(lián)盟成員單位把握“ ‘開(kāi)源+’帶來(lái)的顛覆性創(chuàng)新機(jī)遇”，這也被設(shè)定為白皮書的副標(biāo)題。

《IOT 3000開(kāi)源參考方案白皮書》封面

開(kāi)源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、存儲(chǔ)、分析的服務(wù)體系，支撐制造資源廣泛連接、服務(wù)能力彈性供給的工業(yè)云平臺(tái)。

通常情況下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)由三層構(gòu)成。

IOT 3000開(kāi)源參考方案架構(gòu)圖

設(shè)備利用本身的功能或軟件開(kāi)發(fā)包SDK 進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，連接到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中；為確保安全，設(shè)備需要驗(yàn)證、授權(quán)、注冊(cè)等措施；一些不能直接接入的設(shè)備則需要通過(guò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)接入；在云平臺(tái)中，通過(guò)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，保存設(shè)備最新狀態(tài)等信息，從而應(yīng)用程序或其他設(shè)備可以讀取設(shè)備消息并與設(shè)備交互；通過(guò)規(guī)則引擎，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，這些程序?qū)⑹占⑻幚?、分析設(shè)備數(shù)據(jù)并執(zhí)行操作；同時(shí)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，提供業(yè)務(wù)支持與決策。而各類數(shù)據(jù)處理，則通過(guò)云平臺(tái)的各種計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)得以實(shí)現(xiàn)。

相應(yīng)的，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)可以分為三個(gè)領(lǐng)域。

第一個(gè)是就是設(shè)備層相關(guān)的技術(shù)。這一層看到許多不同的設(shè)備類型和協(xié)議是很常見(jiàn)的，設(shè)備除了傳感器和致動(dòng)器外，還有PLC、嵌入式計(jì)算機(jī)及相關(guān)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，通信協(xié)議有Modbus，OPCUA和Zigbee等。這一層的主要作用就是從設(shè)備上收集數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。必要時(shí)也可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，以便能驅(qū)動(dòng)設(shè)備迅速做出恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)，例如緊急停機(jī)。

第二個(gè)與邊緣相關(guān)的技術(shù)，這些技術(shù)讓所有可以在數(shù)據(jù)源附近執(zhí)行的活動(dòng)成為可能。這些技術(shù)涉及到基本數(shù)據(jù)過(guò)濾、發(fā)送數(shù)據(jù)到云端或網(wǎng)關(guān)等任務(wù)。邊緣層的分析任務(wù)是在網(wǎng)關(guān)設(shè)備上執(zhí)行，同時(shí)網(wǎng)關(guān)設(shè)備也負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)集中工作。

邊緣層應(yīng)用可以部署在網(wǎng)關(guān)上，這樣可以在最為接近數(shù)據(jù)源的地方執(zhí)行實(shí)時(shí)分析任務(wù)。除了這些功能外，邊緣層還應(yīng)該有管理應(yīng)用，用于管理設(shè)備和邊緣分析應(yīng)用，同時(shí)還需要在該層上提供支持這些技術(shù)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境的平臺(tái)。

邊緣層的另一個(gè)重點(diǎn)是連接設(shè)備層的設(shè)備，并進(jìn)一步連接到云。通常，IoT設(shè)備網(wǎng)絡(luò)在地理上是分散的，并且需要接入多個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)以確保網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。

這需要邊緣層組件實(shí)現(xiàn)策略驅(qū)動(dòng)的連接、安全、QoS，以及云端的一些額外策略進(jìn)行實(shí)現(xiàn)授權(quán)、管理和部署。移動(dòng)站點(diǎn)需要在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中基于成本，可用性和帶寬來(lái)選擇網(wǎng)絡(luò)。

為了達(dá)到上述目的，我們需要一個(gè)了解應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)語(yǔ)義的連接層；一個(gè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）并基于機(jī)器到機(jī)器（M2M）和機(jī)器到客戶端（M2C）通信的層。M2M和M2C的易變網(wǎng)絡(luò)特性要求此層具備適應(yīng)性流量整形的能力，此能力應(yīng)當(dāng)由應(yīng)用程序的基本特性。需要具有QoS功能和運(yùn)營(yíng)商中立的，用于M2M和M2C連接的安全隧道。

IOT 3000開(kāi)源參考方案的模塊構(gòu)成

第三類技術(shù)涉及到云平臺(tái)，主要是用于處理和分析來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)。分析平臺(tái)提供了存儲(chǔ)，搜索，分析以及可視化或使用數(shù)據(jù)的能力。分析平臺(tái)的每一項(xiàng)功能都需要不同類型的技術(shù)支持來(lái)實(shí)現(xiàn)。每項(xiàng)功能的具體需求也是根據(jù)實(shí)際情況變化的。例如，不同類型的采集能力——如實(shí)時(shí)采集，批量采集和更改數(shù)據(jù)的捕獲采集——都需要成為技術(shù)棧的一部分。同樣，不同類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)要求也不同，例如，時(shí)間序列數(shù)據(jù)需要NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，圖像數(shù)據(jù)需要Blob存儲(chǔ)。

當(dāng)前，亞馬遜、微軟都推出了各自的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，國(guó)內(nèi)的阿里巴巴、華為等公司也在推廣自己的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。這些公司的產(chǎn)品通過(guò)提供云平臺(tái)服務(wù)和網(wǎng)關(guān)SDK簡(jiǎn)化了IoT系統(tǒng)的建設(shè)，更加適合應(yīng)用開(kāi)發(fā)者或團(tuán)隊(duì)使用，但無(wú)法滿足構(gòu)建自主系統(tǒng)的要求。