導(dǎo)語(yǔ)

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

為了更好地解決數(shù)據(jù)問(wèn)題，人們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)中引入了邊緣計(jì)算。邊緣計(jì)算支持物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的爆炸性增長(zhǎng)，這些數(shù)據(jù)可以連接并集成工業(yè)邊緣的各種不同設(shè)備和應(yīng)用，促使物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)垂直行業(yè)落地生根?；诖耍?strong>發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算技術(shù)就顯得尤為必要。

傳統(tǒng)云計(jì)算框架與邊緣計(jì)算框架對(duì)比

云計(jì)算框架

云計(jì)算框架中，終端設(shè)備不僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集后向云中心傳送，同時(shí)也接受云中心傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，它們和云中心之間進(jìn)行相互的數(shù)據(jù)傳輸。

邊緣計(jì)算框架

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

另一方面，傳統(tǒng)云計(jì)算模型中的隱私保護(hù)問(wèn)題一直頗受關(guān)注。邊緣計(jì)算模式為了實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶數(shù)據(jù)的隔離保護(hù)，邊緣結(jié)點(diǎn)對(duì)終端的隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行一定封裝處理后才上傳至云數(shù)據(jù)中心。同時(shí)，邊緣節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自云計(jì)算中心的請(qǐng)求時(shí)，不提交源數(shù)據(jù)，僅將計(jì)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(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，為數(shù)據(jù)的安全提供了很好的保護(hù)機(jī)制。

這也構(gòu)成了邊緣計(jì)算的三大突出特點(diǎn)：本地化、實(shí)時(shí)性、低能耗。

邊緣計(jì)算架構(gòu)分享

01、邊緣計(jì)算架構(gòu)1.0

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邊緣計(jì)算架構(gòu)1.0，該架構(gòu)按照層次領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括應(yīng)用域、數(shù)據(jù)域、網(wǎng)絡(luò)域、數(shù)據(jù)域、設(shè)備域。

02、邊緣計(jì)算架構(gòu)2.0

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

2.0架構(gòu)從橫向?qū)哟蝸?lái)看，具有如下特點(diǎn)：

?開(kāi)發(fā)部署智能協(xié)同

?端對(duì)端的業(yè)務(wù)邏輯

?極簡(jiǎn)架構(gòu)

?更快速、準(zhǔn)確的計(jì)算

邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)層兼容多種異構(gòu)聯(lián)接，支持實(shí)時(shí)處理與響應(yīng)，提供軟硬一體化安全等，并且作為節(jié)點(diǎn)的邊緣設(shè)備在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)對(duì)終端設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算，同時(shí)，為了系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更新和優(yōu)化，節(jié)點(diǎn)也具有和云平臺(tái)或云端進(jìn)行交互的功能。

03、邊緣計(jì)算架構(gòu)3.0

整個(gè)系統(tǒng)分為云、邊緣和現(xiàn)場(chǎng)三層，邊緣計(jì)算位于云和現(xiàn)場(chǎng)層之間，向下支持各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接入，向上可以與云端對(duì)接。

邊緣計(jì)算3.0的特點(diǎn)是：

?虛擬化技術(shù)

?MQTT協(xié)議

?采取層級(jí)的結(jié)構(gòu)，無(wú)需部署專門(mén)的服務(wù)器

?架構(gòu)可以靈活調(diào)整或擴(kuò)展

架構(gòu)中邊緣層包括邊緣節(jié)點(diǎn)和邊緣管理器兩個(gè)主要部分。

邊緣節(jié)點(diǎn)是硬件實(shí)體，是承載邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的核心。根據(jù)業(yè)務(wù)側(cè)重點(diǎn)和硬件特點(diǎn)不同，邊緣節(jié)點(diǎn)包括以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理和轉(zhuǎn)換為重點(diǎn)的邊緣網(wǎng)關(guān)、以支持實(shí)時(shí)閉環(huán)控制業(yè)務(wù)為重點(diǎn)的邊緣控制器、以大規(guī)模數(shù)據(jù)處理為重點(diǎn)的邊緣云和以低功耗信息采集和處理為重點(diǎn)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(duì)邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

虹科物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算解決方案

虹科物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)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(qiáng)的互操作性：支持主流PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議200+種

?邊緣計(jì)算能力&軟PLC控制：支持Javascript自定義、預(yù)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(guò)各大主流PLC協(xié)議驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，向上可對(duì)接到SCADA系統(tǒng)、Mes系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、云平臺(tái)等，并且支持VNC服務(wù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程可視化查看。

應(yīng)用案例

智慧水務(wù)系統(tǒng)中，底層設(shè)備使用的協(xié)議很復(fù)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(chǎng)總線協(xié)議和PLC協(xié)議共計(jì)200多種，并且提供多個(gè)硬件接口，可以很好地適配水廠設(shè)備。

水廠的底層設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議與虹科eXware網(wǎng)關(guān)進(jìn)行對(duì)接，虹科eXware網(wǎng)關(guān)內(nèi)置了web服務(wù)器，可以通過(guò)瀏覽器查看虛擬HMI畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在該水務(wù)系統(tǒng)中，應(yīng)用邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠當(dāng)天水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。

當(dāng)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(tái)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、終端管理以及存儲(chǔ)操作。此外，通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到集中式服務(wù)器的各種遠(yuǎn)程設(shè)備，在Corvina Cloud云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠的遠(yuǎn)程管理。

編輯：黃飛