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

近日，開源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Openii Consortium）根據(jù)成員單位的實際需要，經(jīng)過長達半年時間的研發(fā)，結(jié)合到前面推出的智能資產(chǎn)管理殼（iAAS，intelligent Asset Administration Shell）等殺手級開源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，正式揭開了IOT 3000開源參考方案的面紗。

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

《IOT 3000開源參考方案白皮書》封面

開源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(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、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。

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開源參考方案架構(gòu)圖

設(shè)備利用本身的功能或軟件開發(fā)包SDK 進行定制開發(fā)，連接到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中；為確保安全，設(shè)備需要驗證、授權(quán)、注冊等措施；一些不能直接接入的設(shè)備則需要通過設(shè)備網(wǎng)關(guān)接入；在云平臺中，通過設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)緩存機制，保存設(shè)備最新狀態(tài)等信息，從而應用程序或其他設(shè)備可以讀取設(shè)備消息并與設(shè)備交互；通過規(guī)則引擎，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應用程序，這些程序?qū)⑹占?、處理、分析設(shè)備數(shù)據(jù)并執(zhí)行操作；同時，通過大數(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，則通過云平臺的各種計算服務(wù)、存儲服務(wù)得以實現(xiàn)。

相應的，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的技術(shù)可以分為三個領(lǐng)域。

第一個是就是設(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)議是很常見的，設(shè)備除了傳感器和致動器外，還有PLC、嵌入式計算機及相關(guān)的實時操作系統(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)。必要時也可以對數(shù)據(jù)進行簡單處理，以便能驅(qū)動設(shè)備迅速做出恰當?shù)膽獙?，例如緊急停機。

第二個與邊緣相關(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)行的活動成為可能。這些技術(shù)涉及到基本數(shù)據(jù)過濾、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，同時網(wǎng)關(guān)設(shè)備也負責數(shù)據(jù)集中工作。

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

邊緣層的另一個重點是連接設(shè)備層的設(shè)備，并進一步連接到云。通常，IoT設(shè)備網(wǎng)絡(luò)在地理上是分散的，并且需要接入多個運營商網(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現(xiàn)策略驅(qū)動的連接、安全、QoS，以及云端的一些額外策略進行實現(xiàn)授權(quán)、管理和部署。移動站點需要在動態(tài)變化的環(huán)境中基于成本，可用性和帶寬來選擇網(wǎng)絡(luò)。

為了達到上述目的，我們需要一個了解應用程序和數(shù)據(jù)語義的連接層；一個軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）并基于機器到機器（M2M）和機器到客戶端（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性流量整形的能力，此能力應當由應用程序的基本特性。需要具有QoS功能和運營商中立的，用于M2M和M2C連接的安全隧道。

IOT 3000開源參考方案的模塊構(gòu)成

第三類技術(shù)涉及到云平臺，主要是用于處理和分析來自設(shè)備的數(shù)據(jù)。分析平臺提供了存儲，搜索，分析以及可視化或使用數(shù)據(jù)的能力。分析平臺的每一項功能都需要不同類型的技術(shù)支持來實現(xiàn)。每項功能的具體需求也是根據(jù)實際情況變化的。例如，不同類型的采集能力——如實時采集，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)的存儲要求也不同，例如，時間序列數(shù)據(jù)需要NoSQL數(shù)據(jù)庫，圖像數(shù)據(jù)需要Blob存儲。

當前，亞馬遜、微軟都推出了各自的物聯(lián)網(wǎng)平臺，國內(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)品通過提供云平臺服務(wù)和網(wǎng)關(guān)SDK簡化了IoT系統(tǒng)的建設(shè)，更加適合應用開發(fā)者或團隊使用，但無法滿足構(gòu)建自主系統(tǒng)的要求。