工業(yè)物聯網體系架構分析

硬件抽象層

為了確保便攜性，IoT設備需要包括一個軟件層，可以訪問MCU的硬件功能，如閃存，GPIO，串行接口等。

提供高級API用于訪問由微控制器（如GPIO，ADC，MEMS等）提供的硬件功能。它可以直接連接到由硅供應商提供的本地庫，驅動程序和板支持包。

通訊

IoT設備需要允許將其連接到有線或無線協議的驅動程序和協議，從而實現通信。

提供MQTT協議的實現。

遠程管理

IoT設備需要遠程控制的情況很多，例如升級固件或監(jiān)控其電池電量。

• Provides an implementation of the OMA LWM2M standard.
• 提供OMA LWM2M標準的實現。

IoT網關組件

操作系統(tǒng)

Linux (Ubuntu/Ubuntu Core, Yocto-based linux distribution), Windows.

應用容器或者應用運行時

OSGi Runtime

通訊和連接

與網關I / O（例如串行，RS-485，BLE，GPIO等）接口，并支持可用于連接設備（例如MODBUS，CAN總線等）的許多現場協議。

網絡管理

通過廣泛的接口（蜂窩，Wi-Fi，以太網等）提供先進的網絡和路由功能。

數據管理和消息

實現基于本地MQTT的消息傳遞解決方案，允許在網關上運行的應用程序透明地與云平臺通信，而無需處理網絡接口的可用性，或如何表示IoT數據。 通過內置的Apache Camel消息路由引擎可以獲得對附加消息協議的支持。

I

遠程管理和消息

提供基于MQTT協議的遠程管理解決方案，除了控制（安裝，更新，修改設置）其運行的軟件之外，還可以監(jiān)視IoT網關的總體運行狀況。

云平臺組件

連接性和消息路由

IoT平臺需要能夠與使用不同協議和數據格式的大量設備和網關進行交互，然后將其規(guī)范化，以便輕松集成到企業(yè)的其余部分

提供用于與使用任意協議的設備交互的統(tǒng)一API，以及可擴展的框架來添加其他協議。

提供MQTT代理的實現。

設備管理

IoT平臺應該能夠配置新的軟件更新和管理設備。

提供OMA LWM2M設備管理協議的實現

設備注冊

中心注冊表有助于識別和驗證在IoT解決方案中運行的設備/網關

提供管理工具，向設備和網關推出軟件更新

事件管理

分析

• 包括Apache Hadoop，Apache Spark和Apache Storm。
• 提供對儀表板和存儲在各種數據存儲庫中的數據報告的支持。

應用服務接口

通過公開應用程序編程接口（API），能夠整合和分析數據，并創(chuàng)建報告，圖表和儀表板。

• 有助于公開一致的API，用于消費遙測數據或向設備發(fā)送命令，以便使IoT應用程序開發(fā)合理化。

開放標準

CoAP

CoAP（約束應用協議）是專門用于受限節(jié)點和網絡的協議。

它實現了REST架構風格，可以透明地映射到HTTP。 然而，CoAP還提供超出HTTP的功能，如本地推送通知和群組通信。

DTLS

數據報傳輸層安全（DTLS）協議為諸如數據報協議提供了通信安全性。 DTLS允許基于數據報的應用程序以旨在防止竊聽，篡改或消息偽造的方式進行通信。 對于IoT應用，DTLS可用于保護基于CoAP的通信。

ISO/IEC 15118

題為“道路車輛 - 車輛到電網通信接口”的國際標準ISO / IEC 15118定義了電動汽車（EV）和充電站（稱為電動車輛供應設備 - EVSE）之間的數字IP通信接口。

它允許基于在EV和EVSE之間交換的廣泛信息的用戶友好的“插入和充電”機制進行認證，授權，計費和靈活的負載控制。

IEC 61499

國際標準IEC 61499，涉及工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)功能塊的主題。 IEC 61499的規(guī)范定義了分布式控制系統(tǒng)的通用模型，并基于IEC 61131標準。

OMA LightweightM2M (LWM2M)

OMA輕量級M2M（LWM2M）是M2M / IoT設備設備管理的行業(yè)標準。 它依賴于CoAP，因此針對傳感器或蜂窩網絡的通信進行了優(yōu)化。

OMA LWM2M提供了一種可擴展的對象模型，允許除了核心設備管理功能（固件升級，連接監(jiān)控，...）之外，還可以實現應用程序數據交換

MQTT

MQTT是一種用于連接物理世界設備和網絡以及IT和Web開發(fā)中使用的應用程序和中間件的協議，使其成為IoT和M2M的理想連接協議。

它是一種輕量級的發(fā)布訂閱協議，可在嵌入式設備和移動平臺上運行，同時通過有線和無線網絡連接到高度可擴展的企業(yè)和Web服務器。對于需要較小代碼占用和/或網絡帶寬或連接不可預測的遠程嵌入式系統(tǒng)以及需要較小尺寸，低功耗，最小化數據包和高效分配的移動應用程序，該連接非常有用的信息到一個或多個接收器。

通過松散耦合和服務質量，MQTT針對動態(tài)系統(tǒng)環(huán)境進行了優(yōu)化，其中需要向Web和企業(yè)服務器以及其他消費者提供大量物理世界消息和事件。 MQTT已經很好地滿足了M2M和IoT應用的意想不到的需求。

SensorThings API

SensorThings API是一個開放的地理空間聯盟（OGC）標準，為通過網絡互連IoT傳感設備，數據和應用提供了一個開放和統(tǒng)一的框架。 這是一個開放的標準，涉及物聯網的語法互操作性和語義互操作性。

oneM2M

oneM2M規(guī)格提供橫向框架，以支持智能城市，智能電網，連接車，家庭自動化，公共安全和健康等廣泛的應用和服務。

OPC Unified Architecture (UA)

OPC統(tǒng)一架構（UA）是一種互操作性標準，可實現安全可靠的工業(yè)自動化數據交換，同時保持跨平臺和供應商的中立。 該規(guī)范由OPC基金會在個別軟件開發(fā)商，行業(yè)供應商和最終用戶的指導下開發(fā)和維護。 它定義了客戶端和服務器之間的接口，包括訪問實時數據，監(jiān)控報警和事件，歷史數據訪問和數據建模

PPMP

PPMP（生產績效管理協議）指定了一種允許捕獲生產設備性能分析所需的數據的格式。 它允許監(jiān)視后端在生產過程的上下文中收集和評估機器的關鍵指標。 它正在通過允許將機器狀態(tài)與當前生產的部件相關聯來實現。