關于綜合性工業互聯網平臺建設方案的研究

張旭輝

【摘要】? ? 工業互聯網通過構建連接機器、物料、人、信息系統的基礎網絡，實現工業數據的全面感知、動態傳輸、實時分析，形成科學決策與智能控制，提高制造資源配置效率，正成為領軍企業競爭的新賽道、全球產業布局的新方向、制造大國競爭的新焦點。本文對工業互聯網平臺的建設方案、整體架構、關鍵技術以及運行維護和管理給出了指導意見和參考。

【關鍵詞】? ? 工業互聯網? ? 感知? ? 智能控制

一、概述

工業互聯網平臺是以互聯網為代表的新一代信息通信技術從消費環節向制造環節擴散、從提高交易效率向提高生產效率延伸、從推動制造資源的局部優化向全局優化演進的必然結果，是構建現代化產業體系、推動經濟高質量發展、搶占新一輪產業革命制高點的重要舉措。

二、建設必要性

工業互聯網平臺是物聯網、云計算、大數據、智能傳感、工業軟件、工業技術等跨界融合、集成創新的結果[1]，正在構建現代化產業體系的新基礎、新要素和新業態，支撐產業的高端化、智能化、綠色化、生態化發展。新基礎就是構建智能感知、工業軟件、泛在網絡、云平臺等現代化產業體系新基礎設施，新要素就是基于數據這一新生產要素重構工業知識沉淀、傳播、復用和價值創造新體系，新業態就是通過對傳統產業體系的解耦重建網絡化協同、個性化定制、服務型制造等新業態。通過這些新的基礎、新的要素、新的業態的構建，加快形成萬物互聯、數據驅動、軟件定義、智能主導、服務增值的現代化產業體系。

三、技術架構和建設方案

3.1技術架構

工業互聯網平臺主要分為邊緣層、基礎層、平臺層、應用層和工業互聯網安全防護體系。平臺架構共分為設備接入層、協議適配層、消息總線、邏輯處理層等，每個層的每個節點都支持水平擴容縮容，可以根據業務的發展情況，增減服務器，網絡等資源。（1）設備接入層。物聯網設備能從多種網絡接入到平臺。平臺支持互聯網、2G、3G、4G、NB-IoT網絡的設備接入，同時支持TCP和UDP兩種傳輸層協議，設備可以根據自己需求和支持的聯網方式靈活的接入平臺。（2）協議適配層。平臺支持HTTP、EDP、LWM2M、MODBUS、JT808等多種協議的設備接入，并同時支持用戶自定義協議編解碼規則的設備接入。協議適配層將南向來的數據解析成統一的消息格式轉發到消息總線，同時將北向來的指令編碼成對應協議的指令，下發到對應的設備。多種協議的設備數據，經過協議適配層的處理，完成了統一標準的轉換和協議個性化的處理。（3）消息總線。消息總線承載平臺內部需要大量交互的信息流，解耦各個模塊的直連，避免單個模塊的異常引起整個平臺的雪崩。平臺的各種消息在消息總線匯聚，方便了各個模塊根據自己的需求各取所需，和傳遞信息，并對流量的突然爆發起到緩沖作用。（4）邏輯處理層。用戶可以在平臺定義相應的數據處理，數據聯動，事件生成等的規則。邏輯處理層會根據用戶制定的各種規則，對設備的數據做相應的邏輯處理，關聯分析，生成相應的事件或告警，并實時反饋給用戶。（5）存儲層。存儲層負責存儲物聯網設備產生的海量數據，并對用戶提供多種靈活查詢數據的方式，方便用戶提取數據的價值。（6）能力開放層。能力開放層包含如下服務能力：1）設備管理網站2）輕應用3）數據推送4）API。

3.2建設方案

平臺基于現有的云計算大數據中心基礎環境，建設跨行業、跨領域的綜合性工業互聯網平臺。構建大數據處理、工業數據分析、工業微服務等創新功能，提供滿足不同行業、不同場景的工業SA1、設備接入層AS服務和工業APP，推動省內工業制造行業轉型升級，推動省內制造業高質量發展。工業互聯網平臺通過構建業務中臺能力，集成應用支撐云服務，提供統一的應用支撐云化和服務化能力接入平臺，同時接入PaaS能力構建起來的基礎大數據能力，以及面向開發者的應用開發服務。含中臺公共能力的服務化，業務管理中心，應用管理框架，以及應用前臺管理基座。同時，業務集成框架后臺含后臺的統一集成框架，實現義數云面向不同租戶（政府，開發區，各類企業）業務的云服務管理（包含IaaS/PaaS/SaaS層統一云服務），實現對政務場景，開發區場景，園區場景，以及企業場景PaaS平臺的數據，云服務資源的打通。平臺建成后可提供如下能力：IAAS云服務能力：能夠為企業提供IAAS層云服務，包括云主機、云存儲、云備份、云安全等服務能力?；APAAS能力：完成工業互聯網平臺建設，具備基本工業PAAS能力，可提供開源數據庫、中間件、大數據等云服務。業務集成框架：構建業務集成框架，可按需提供基礎消息類、公共業務支撐類[2]、信息支撐類、業務類等服務能力。

結論：通過工業互聯網平臺建設，可支持企業智能化改造，對實施智能化改造、驗收達到智能工廠和智能車間標準，可支持企業上云，支持企業采取按需付費、以租代買、服務租賃的模式，使用云平臺服務商提供的信息技術基礎設施和業務應用等資源服務，相信工業互聯網在今后得到更大發展。

參? 考? 文? 獻

[1]胡煒，鐘衛連. 淺談與計算的網絡安全問題

[2]郭三強. 大數據環境下的數據安全研究，2013