工业物联网之智能控制器
智能控制器
介绍
这是一款高性能的物联网智能控制器,通过在线编程和在线组态,可实现超高自由度管理,支持云端在线脚本式编程,灵活定义边缘节点业务功能,适应工业物联网多应用场景,如远程运维/远程协同、设备监控、资产运维与资产管理以及工业数据采集等。
对于物联网,想必大家都不陌生,顾名思义即是将物理世界中的事物(物联网设备/对象)通过通讯网络与虚拟世界(云服务、平台和应用程序)链接上,从而能够使之实现数据信息相互交换和相互感知。
对于不同的组织和服务提供商,一般会以不同的方式定义、实施和认可物联网架构。然而,在每个实施和业务模型下,物联网系统的基本架构都是相同的。其基本架构可以从四层模型来展开和理解,分别是物联网设备和网关、通讯网络、云或服务器,以及物联网应用。大致逻辑框架如下图:
同样,这款由博锐创研发的物联网智能控制器也遵循该基本框架,通过构建完整的数据传输链路,实现在不同的层级之间进行信息传输、共享、交互和控制。同时可以实时处理接收到的指令,并能根据特定规则自动触发和执行操作。此外,这款控制器支持多种设备和协议,可以实现服务器端和客户端之间的双向通信,为用户提供综合的物联网应用服务。它也支持服务器端远程控制设备端,并能实时查看设备状态。以下基于框架模型对该智能控制器进行一一解释。
01
物联网设备和网关
物联网设备可以通过网关或不通过网关与其他设备建立通信,若进行协议转换的基本上都是需要网关的。网关根据设备协议收集和提取(传感器)数据,根据通信网络运行的协议对其进行封包和格式化,并将数据推送到通信网络以传输至云端或服务器。
物联网设备也可以直接连接到云端或其他物联网设备。在这种情况下,设备和通信网络或相互通信的设备必须使用相同的协议共享和交换数据。因此则不需要协议转换和任何网关。
对于本物联网智能控制器,支持4G、以太网(DHCP自动获取IP)、WIFI这3种联网方式,既可通过网关方式联网,也可以不通过网关联网,充分发挥该款控制器的灵活性。
02通信网络
通信网络通常是指典型的互联网网络,往大的面展开,比如开放系统互连 (OSI) 模型,OSI模型将互联网分为七层——物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。而OSI模型的实际实现基本都是通过TCP-IP模型完成的,将七层 OSI 模型简化为五层互联网协议套件,即TCP-IP模型。
此文章中提及的通讯网络确切地说是指模型中的传输层,对于本物联网智能控制器,在这一层,执行数据包传送中的数据包排序、错误检测和纠正。任何互联网网络都是多种技术的集合,有一些技术可以通过物理接口连接设备(连接到位于同一地点的设备或路由器)、分配逻辑地址、通过网络路由数据以及用于管理客户端的数据交换。且每一层亦都有用于处理数据传输的各种协议,用于预定义交互规则,设备必须遵循这些协议才能相互通信或通过网络进行通信。
03
云/服务器
云或服务器是物联网系统的边缘,该层一般需与典型的互联网网络区分开来。物联网设备需要通过互联网寻找其他设备、服务和资源。因此,需要在云网络上进行资源管理和注册过程。云存储从不同和无数的物联网设备收集数据,并执行数据挖掘和分析以从中获得有用的信息,期间亦涉及一些算法的开发。同时它还负责管理连接的设备和网络,管理设备到设备的通信,并通过操作和同步不同的物联网设备以及它们之间的通信来实现物联网应用。实则与业务逻辑相关,它位于物联网的端点上,可以实现专用应用程序或在物联网系统内提供特定业务的工业解决方案。
对于本物联网智能控制器,硬件部署在工业现场以后,可以通过网页组态或在线编程的方式,使硬件能够完成任意业务功能,所有的物理接口都可以通过 LUA 编程语言动态调用,可以跨节点读取数据。此外,还支持云端数据存储和云端数据分析等无缝上云数据业务,在云编程环境下可远程定义与修改边缘节点功能,更深入地探索数据挖掘,实现实时数据的可视化,从而为用户的生产过程提供即时的洞察与反馈,提高企业的经济效益和管理效率。
本设备还配备了多种支持硬件实时处理的机制和外设,比如嵌入式ARM处理器、外部存储设备、多种传感器、网络接口等。其中使用ARM Linux操作系统来实时处理数据、执行消息传递和通信、以及存储和管理设备的运行状态。其系统框架如下:
04物联网应用
这是通信网络中的最高层。它是(IOT)设备和网络之间的接口,该层通过设备端的专用应用程序实现。与计算机一样,应用层由浏览器实现。对于本物联网智能控制器的应用层,同样是处理来自传感器的数据,并从云端发送指令来操作设备,结合其硬件资源(16组隔离IO和8组隔离RS485通道),实现工业或农业现场实际解决方案部署。
场景示例:根据云平台端UI配置的参数与在线编写的程序,使得系统可以控制智能控制器的RS485协议,进而实时更新次声波传感器的属性参数,如采样率、增益等。最后通过对传感器实时产生的数据进行回读,经边缘侧计算分析,获取符合用户实际应用需求的最终数据结果,并将结果实时显示在UI面板上。
以下为云平台UI配置,演示添加采集开关属性:
以下为在线编写LUA脚本及回读实时数据效果:
以下为通过UI实时更改属性参数效果:
总结
这款物联网智能控制器可提供安全可靠的防火墙、在线编程,以及云端数据存储和分析等功能,为用户提供覆盖全链路层的物联网技术支持。同时由于其可扩展性和多功能性,此款智能控制器将作为博锐创构建物联网应用生态的基础。通过将物联网细分化各个领域场景中的探测节点和通信互联设备串联起来、添加符合标准的传感器和执行器,结合LUA脚本编程语言的动态调用及应用程序域的标准化,构建适用于本生态的物联网系统。
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