Technotechs:监控工业设备

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Technotechs:监控工业设备

行业:制造业

案例研究:

通过 EdgeX Foundry 使用来自过程模块的传感器与泵信息数据,广泛应用于包括制药、香精香料、石油化工以及餐饮等行业中的监控和操作。

作者:Jason Shepherd,LF Edge 理事会成员兼 Dell Technologies 物联网与边缘计算 CTO。


Technotects 是一家成立于 1996 年的物联网技术咨询公司,在工业用例方面拥有丰富的领域专业知识。在他们的一家工业设备 OEM 客户独立实现了 EdgeX Foundry 框架的强大功能之后,Technotects 便计划利用其中一家客户的典型过程模块用例来执行概念验证 (PoC)。

本篇博客将详细介绍这个成功的 PoC,包括涉及的解决方案以及 Technotects 使用 EdgeX 平台的宝贵经验。在 EdgeX Foundry “1.0” Edinburgh 发布后,我们看到越来越多的这类实际应用在社区中公开。

用例

该 PoC 用例监控了在各类应用中使用的过程模块所提供的传感器和泵信息,涉及的行业包括农业、香精香料、制药、石油化工以及餐饮等。Technotects 的工作目标是证明 EdgeX Foundry 平台在结合了生态系统提供的商业增值服务后,可以提供物联网 (IoT) 解决方案堆栈,从而帮助应对行业应用所面临的独特互操作性挑战(例如,交错复杂的连接协议和近乎实时的 I/O 处理),让客户可以彻底摆脱专用、单一供应商解决方案的钳制,自由选择所需的解决方案。相应地,这也能让他们的客户改善整体解决方案架构,降低运行时费用,并加快产品上市速度。

支持 EdgeX 的 Dell Gateway 在 Technotects PoC 中的实际运用

考虑到专用边缘应用框架、边缘历史与南向和北向连接相结合的问题,Technotects 最初关注 EdgeX Foundry 的原因是因为其开放的生态系统可以提供灵活性,并且有望针对每个已部署的主机节点,降低其高昂的运行时许可费用。此外,他们还被 EdgeX 提供的“自建或购买”决策选项所吸引,因为再也不会被任何特定连接选择或应用增值服务锁定。

我们客户非常青睐 EdgeX Foundry,因为它能提供具有良好架构设计的开源路径,从而消除客户物联网边缘软件堆栈中的昂贵专用替代方案。

Mike Malone,Tenchotects, Inc. 副总裁

PoC 的基本要素

针对 PoC,Technotects 运用了 Dell Edge Gateway 3002、Photon OS 和 VMware Pulse IoT Center、IOTech 的 Edge Xpert、Redis Labs 的 RedisEdge、RSA Labs 的 Project Iris、AWS 和 Azure 的云平台(托管 Redis 用于数据备份),以及自定义构建的边缘管理控制台。请参阅下方图表,从方块图中了解设置过程并继续阅读下文以详细了解各要素间如何协同合作。

Technotects PoC 的工业物联网边缘堆栈方块图

深度探索解决方案

针对堆栈的 EdgeX 基础,Technotects 选择与 IOTech 的 Edge Xpert 产品合作,这是一种受商业支持的开源代码的变体,这类代码可从 Linux Foundation 的 GitHub 项目中获得。通过使用 Edge Xpert,他们得以专注于与客户首选的增值软件组件进行集成,而不是处理开源代码。他们发现 IOTech 的文档条理清晰,首次安装快速而直接,这是进行了额外强化和打包的商业版本所具备的优点。当然,使用商业版本还是直接下载开源代码纯属个人偏好。

EdgeX 完全不受操作系统 (OS)、底层硬件、协议和编程语言的限制。针对此 PoC,Technotects 选择使用 Dell Edge Gateway 3002 以及 Canonical 的 Ubuntu 和 Photon OS。Photon OS 是一款开源、经过容器优化的 Linux 发行版,曾有一段时间嵌套在 VMware 的 vSphere 产品中。Technotects 能够运行自己的控制台、通信驱动程序、Edge Xpert 以及两款操作系统中的 Docker 容器所引用的所有其他增值型软件组件,所有这些运行均未出现任何问题。他们发现,能够根据客户需求在现场的任意硬件(x86 或 ARM)与操作系统(Linux 或 Windows)组合上进行灵活部署是十分重要的。

针对南向连接,Technotects 运用了混合模型。各过程模块将可编程逻辑控制器运用到过程控制和本次 PoC,使得 Technotects 能够使用商用以太网/IP 驱动程序来与之进行通信。相应地,他们得以将这个经过许可授权的现成动程序包连接到 EdgeX 的原生 OPC-UA 设备服务中。为了连接到模块中的其他设备,Technotects 使用了 IOTech 的 Edge Xpert 产品所提供的 Modbus TCP 协议,该协议是使用原生 EdgeX 设备服务 SDK 编写而成。借助设备服务插件模型,任何设备与协议组合都可以根据需求变化添加到未来的解决方案当中。

该解决方案架构充分展示了两点:1) 现有连接堆栈如何能够与混合模型中的原生 EdgeX 设备服务搭配使用,以及 2) 在 EdgeX 模型中,即使是用开放式 EdgeX 设备服务 SDK 编写而来的连接也可以得到有效利用。EdgeX 设备服务的商业版本很可能因其提供任务关键型用例而收到最终用户的青睐,因为这种南向连接通常需要从反向工程中收集系统知识,而这些用例包含提供这种支持所需的定制和/或专用协议。

与此同时,最终用户可以从社区中不断增长的开源设备服务选项中受益。而且,用户可以利用越来越多的设备服务,这种设备服务受到新应用领域传感器制造商的支持,所配备的传感器就好像键盘出厂时会配备适用于 PC 的驱动程序一样。(请注意:EdgeX 生态系统的开发中还蕴藏着大量其他机会,但在这些机会公诸于世之前,我必须保守商业机密)。毫无疑问,不受供应商锁定的开放式 EdgeX 生态系统的价值在于,它让开发人员和最终用户基于其最重要的商业利益做出选择。

Technotects 运用 VMware 的 Pulse IoT Center 来管理和监控底层网关硬件、操作系统以及上述 EdgeX 应用框架。VMware Pulse 是一款可大规模扩展、独立于平台和应用的解决方案,非常适合上线、管理、保护和监控物联网设备与网关。系统可以大批量应用更新活动,并会在现场部署的设备出现任何问题时,向管理员发出警报,所有这些过程都实时运行。虽然 VMware Pulse 可以通过其嵌入式设备代理独立使用,但当其与 EdgeX 框架搭配使用时,可以发挥出意想不到的强大功效。任何用于管理应用的首选控制台和底层主机硬件都可以与 EdgeX 框架搭配使用,通过利用 EdgeX 系统管理代理 (SMA),还可提供得到强化的应用级功能。

Technotects 发现在 IOTech 的 Edge Xpert 中与 Azure 和 AWS 进行北向连接的配置非常轻松。这也凸显了 EdgeX 框架的一项核心优势——使投资不会与从任何给定云的南向数据采集绑定,从而提供长期选择,包括实现从边缘的真正多租户支持。通过最新 1.0 Edinburgh 版本推出的对多个应用服务的额外支持,与基础设施监控和管理相关的数据可以发送到自选的管理控制台(在本例中为 VMware 的 Pulse IoT Center),而与数据分析处理和操作相关的数据则可发送到自选的本地或云端应用堆栈的任意组合。

对于本地数据暂留,Technotects 使用 RedisEdge 取代了 MongoDB 参考数据库,后者在最新 1.0 Edinburgh 发布之前一直是该项目的基准。Technotects 发现他们可以轻松将 MongoDB 替换为 RedisEdge,而且功能上并无二致,这要归功于 Redis Labs 使其能够以插件的形式在 EdgeX 生态系统中运行。这也是 EdgeX 如何实现真正的开放性并且不受供应商锁定的另一个示例,用户可以借此选择自己需要的任何增强功能。

最后,该 PoC 还探索了 RSA Labs 的 Project Iris 主动威胁监控解决方案。Iris 是一个可插入到 EdgeX 框架(以及支持容器的任何其他堆栈)的容器,用于分析堆栈和相连设备的基准行为,然后使用机器学习来检测异常。相应地,Iris 会创建警报并链接回 RSA 广受欢迎的 Netwitness 产品。

总结

总而言之,Technotect 认为 EdgeX Foundry 是一套简单易用的产品,能够通过使用 IOTech 提供的商业支持框架,以及 Canonical、Dell、Redis、RSA 和 VMware 提供的增值功能,成功复制其客户的过程模块监控用例。凭借轻松将增值功能插入到不受供应商绑定的开放式 EdgeX 基础的灵活性,Technotects 及其客户将在未来拥有更多选择,并且有望摆脱专用边缘平台的锁定。

在过去两年中,EdgeX 项目历经千锤百炼达到了目前 1.0 的状态,如果您是默默使用该平台进行原型制作的数以千计最终用户中的一员,那么欢迎您通过博客或简单的用户证言,直接在项目网站上分享您的使用经历。有越多的人分享他们的成功经验,EdgeX 就能越快成为真正的物联网边缘标准互操作性框架,而我们也能更好地致力于创新,而不是重复发明!

感谢您抽出时间阅读这篇文章,现在您可以下载相关代码,或者联系生态系统中的任意一家提供商,然后打造您自己的解决方案!或许,很多人甚至已经开始围绕 EdgeX 框架来构建自己的业务模型了,回顾一下 Android 对横向扩展移动设备的应用与服务生态系统所做的贡献便可想而知。

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