導語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展以及數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長，基于云計算模型的聚合性服務，逐漸體現(xiàn)出在網(wǎng)絡制約、實施性資源、隱私保護方面的缺陷。

為了更好地解決數(shù)據(jù)問題，人們在物聯(lián)網(wǎng)中引入了邊緣計算。邊緣計算支持物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的爆炸性增長，這些數(shù)據(jù)可以連接并集成工業(yè)邊緣的各種不同設備和應用，促使物聯(lián)網(wǎng)在各個垂直行業(yè)落地生根。基于此，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算技術(shù)就顯得尤為必要。

傳統(tǒng)云計算框架與邊緣計算框架對比

云計算框架

云計算框架中，終端設備不僅負責數(shù)據(jù)收集后向云中心傳送，同時也接受云中心傳遞過來的數(shù)據(jù)，它們和云中心之間進行相互的數(shù)據(jù)傳輸。

邊緣計算框架

邊緣計算模式相較于傳統(tǒng)的云計算模式，多了一層邊緣層。邊緣計算利用近數(shù)據(jù)端的邊緣結(jié)點直接對數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)進行計算處理，將部分或全部計算任務從云中心分散到各個邊緣節(jié)點進行計算處理，分擔了云中心的工作量，一定程度上減少了網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的交換量，提升了網(wǎng)絡系統(tǒng)中計算資源的使用效率，終端服務的及時性和安全性得到一定程度的保證。

另一方面，傳統(tǒng)云計算模型中的隱私保護問題一直頗受關(guān)注。邊緣計算模式為了實現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)的隔離保護，邊緣結(jié)點對終端的隱私數(shù)據(jù)進行一定封裝處理后才上傳至云數(shù)據(jù)中心。同時，邊緣節(jié)點接收來自云計算中心的請求時，不提交源數(shù)據(jù)，僅將計算后的結(jié)果返回云中心，這種方法有效地規(guī)避了傳輸過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)泄露風險，為數(shù)據(jù)的安全提供了很好的保護機制。

這也構(gòu)成了邊緣計算的三大突出特點：本地化、實時性、低能耗。

邊緣計算架構(gòu)分享

01、邊緣計算架構(gòu)1.0

?

邊緣計算架構(gòu)1.0，該架構(gòu)按照層次領(lǐng)域進行設計，主要包括應用域、數(shù)據(jù)域、網(wǎng)絡域、數(shù)據(jù)域、設備域。

02、邊緣計算架構(gòu)2.0

邊緣計算架構(gòu)2.0如圖所示，相較于1.0的邊緣計算的層級結(jié)構(gòu)，該模型更加復雜并拓展了邊緣計算層的作用。

2.0架構(gòu)從橫向?qū)哟蝸砜矗哂腥缦绿攸c：

?開發(fā)部署智能協(xié)同

?端對端的業(yè)務邏輯

?極簡架構(gòu)

?更快速、準確的計算

邊緣計算節(jié)點層兼容多種異構(gòu)聯(lián)接，支持實時處理與響應，提供軟硬一體化安全等，并且作為節(jié)點的邊緣設備在保證實時性的同時對終端設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行存儲和計算，同時，為了系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更新和優(yōu)化，節(jié)點也具有和云平臺或云端進行交互的功能。

03、邊緣計算架構(gòu)3.0

整個系統(tǒng)分為云、邊緣和現(xiàn)場三層，邊緣計算位于云和現(xiàn)場層之間，向下支持各種現(xiàn)場設備的接入，向上可以與云端對接。

邊緣計算3.0的特點是：

?虛擬化技術(shù)

?MQTT協(xié)議

?采取層級的結(jié)構(gòu)，無需部署專門的服務器

?架構(gòu)可以靈活調(diào)整或擴展

架構(gòu)中邊緣層包括邊緣節(jié)點和邊緣管理器兩個主要部分。

邊緣節(jié)點是硬件實體，是承載邊緣計算業(yè)務的核心。根據(jù)業(yè)務側(cè)重點和硬件特點不同，邊緣節(jié)點包括以網(wǎng)絡協(xié)議處理和轉(zhuǎn)換為重點的邊緣網(wǎng)關(guān)、以支持實時閉環(huán)控制業(yè)務為重點的邊緣控制器、以大規(guī)模數(shù)據(jù)處理為重點的邊緣云和以低功耗信息采集和處理為重點的邊緣傳感器等。

邊緣管理器的呈現(xiàn)核心是軟件，主要功能是對邊緣節(jié)點進行統(tǒng)一的管理。

虹科物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算解決方案

虹科物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算方案分為軟件解決方案、硬件解決方案兩種，解決三大工業(yè)難題：

?超強的互操作性：支持主流PLC和現(xiàn)場總線協(xié)議200+種

?邊緣計算能力&軟PLC控制：支持Javascript自定義、預置函數(shù)、邊緣數(shù)據(jù)批量處理

?多種物聯(lián)網(wǎng)方式：MQTT通信、OPC UA Client/Sever、CORVINA Cloud REST API

軟/硬件產(chǎn)品方案向下可以通過各大主流PLC協(xié)議驅(qū)動實現(xiàn)與現(xiàn)場設備互聯(lián)，對數(shù)據(jù)進行采集，向上可對接到SCADA系統(tǒng)、Mes系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、云平臺等，并且支持VNC服務，可以進行遠程可視化查看。

應用案例

智慧水務系統(tǒng)中，底層設備使用的協(xié)議很復雜，考慮到協(xié)議的多樣化，我們選用的是虹科eXware網(wǎng)關(guān)。虹科eXware網(wǎng)關(guān)支持的現(xiàn)場總線協(xié)議和PLC協(xié)議共計200多種，并且提供多個硬件接口，可以很好地適配水廠設備。

水廠的底層設備通過現(xiàn)場總線協(xié)議與虹科eXware網(wǎng)關(guān)進行對接，虹科eXware網(wǎng)關(guān)內(nèi)置了web服務器，可以通過瀏覽器查看虛擬HMI畫面，實現(xiàn)遠程可視化數(shù)據(jù)監(jiān)控。

虹科eXware網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)信息后，使用JavaScript對采集到數(shù)據(jù)進行處理。在該水務系統(tǒng)中，應用邊緣計算實現(xiàn)對水廠當天水質(zhì)的監(jiān)測。

當虹科eXware網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)處理后，將數(shù)據(jù)上傳到Corvina Cloud云平臺中進行數(shù)據(jù)分析、終端管理以及存儲操作。此外，通過網(wǎng)關(guān)連接到集中式服務器的各種遠程設備，在Corvina Cloud云平臺可以實現(xiàn)對水廠的遠程管理。

編輯：黃飛