工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)和運(yùn)用探究

張海濱

摘要：本文研究了云架構(gòu)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)，之后根據(jù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特征提出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)，使其滿足于監(jiān)管橋梁日常運(yùn)行情況，希望今后在更多領(lǐng)域中運(yùn)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng);大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu);運(yùn)用

當(dāng)前國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中主要采用單獨(dú)系統(tǒng)方式，側(cè)重應(yīng)用設(shè)備監(jiān)控、定位等基本功能。隨著企業(yè)的發(fā)展，原有的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)始影響企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，隨著接入設(shè)備數(shù)量達(dá)到一定級(jí)數(shù)，導(dǎo)致傳統(tǒng)平臺(tái)響應(yīng)速度慢，所以需要設(shè)計(jì)云架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，以下進(jìn)行相關(guān)分析。

一、云架構(gòu)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與作用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)是一種物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品，具有高性能、易擴(kuò)展、易管理等特點(diǎn)，涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入、管理、存儲(chǔ)以及交換等環(huán)節(jié)。在平臺(tái)架構(gòu)當(dāng)中主要包括泛接入層、通用平臺(tái)層以及泛應(yīng)用層，其中泛應(yīng)用層無(wú)需計(jì)算與分析數(shù)據(jù)，只要通過(guò)查詢接口即可獲取平臺(tái)中處理的數(shù)據(jù)。通用平臺(tái)層為核心部分，主要服務(wù)內(nèi)容是提供數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)、計(jì)算、交換。泛接入層應(yīng)用X86通用服務(wù)器，無(wú)需其它昂貴的計(jì)算設(shè)備和高端存儲(chǔ)設(shè)備，由此節(jié)約成本。

在實(shí)際應(yīng)用中主要價(jià)值體現(xiàn)在以下方面：其一，工程機(jī)械黑盒子。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能終端能夠捕捉全球的工程機(jī)械數(shù)據(jù)，之后傳輸?shù)焦I(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并對(duì)其挖掘與分析;其二，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)。安裝信息物聯(lián)網(wǎng)終端之后可以在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)中準(zhǔn)確查詢機(jī)械設(shè)備位置，用戶可通過(guò)平臺(tái)掌握位置信息，在設(shè)備異常后能夠及時(shí)預(yù)警，由此避免設(shè)備冒用或者偷盜現(xiàn)象;其三，深度數(shù)據(jù)挖掘。在數(shù)據(jù)挖掘后可以分析設(shè)備在線數(shù)量分布、平均工時(shí)、開(kāi)工率和區(qū)域工作熱度，有利于企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃;其四，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。該平臺(tái)具有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入功能、數(shù)據(jù)處理功能，并且能夠保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，有效提升數(shù)據(jù)分析能力，最終為企業(yè)提供整體解決方案。

二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

不管是美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國(guó)工業(yè)4.0，還是我國(guó)制造2025計(jì)劃，這些體系都要應(yīng)用信息物理系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是基于虛擬世界和物理世界的制造體系，包括了數(shù)據(jù)采集、工業(yè)云、大數(shù)據(jù)、協(xié)同等全新技術(shù)的應(yīng)用。所以信息物理系統(tǒng)被認(rèn)為第四次工業(yè)革命核心技術(shù)，以下借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念以及工業(yè)大數(shù)據(jù)特征提出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)體系，由此制定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案[1]。

（一）物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)概念提出之前物聯(lián)網(wǎng)成為工業(yè)智能化發(fā)展主要途徑，在實(shí)踐中需要投入較多人力、物力和財(cái)力，應(yīng)用成千上萬(wàn)的傳感器采集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)無(wú)法保證價(jià)值發(fā)揮，往往存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)中心，所以占用了較多網(wǎng)絡(luò)資源，使得經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)加重。近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展，人們開(kāi)始更加關(guān)注數(shù)據(jù)的應(yīng)用，重新審視物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的重點(diǎn)放在準(zhǔn)確性而并非數(shù)量性，也就是說(shuō)打造物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境前期需要分析數(shù)據(jù)的功能與應(yīng)用，然后推斷數(shù)據(jù)采集使其符合物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)。通常大數(shù)據(jù)具有四個(gè)特征：其一，非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。具有超大規(guī)模并且快速增長(zhǎng);其二，可以實(shí)時(shí)分析并且數(shù)據(jù)產(chǎn)生和采集過(guò)程十分頻繁;其三，大數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)具有多樣性;其四，避免數(shù)據(jù)采集和提煉中出現(xiàn)虛假信息。所以說(shuō)在工業(yè)領(lǐng)域需要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的特征，并且需要讓大數(shù)據(jù)分析不可看見(jiàn)的因素轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)性，還需要通過(guò)大數(shù)據(jù)將信息轉(zhuǎn)化成價(jià)值[2]。

（二）信息物理系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)價(jià)值體現(xiàn)

信息物理系統(tǒng)并非簡(jiǎn)單的技術(shù)，是一個(gè)具有明確架構(gòu)和使用流程的體系，能夠收集、匯總、分析、預(yù)測(cè)、排序、決策數(shù)據(jù)處理的整個(gè)流程，可以對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行流水線式的分析，并且考慮流程關(guān)系、機(jī)理邏輯、商業(yè)活動(dòng)、活動(dòng)目標(biāo)等要求，所以信息物理系統(tǒng)是工業(yè)大數(shù)據(jù)分析核心。

（三）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

其一，接入層。明確提出了傳感器或者用戶數(shù)據(jù)接入平臺(tái)涉及的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信協(xié)議，還包括平臺(tái)層數(shù)據(jù)交換當(dāng)中的傳輸協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是其核心組件，主要適配網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及協(xié)議類型，并且支持不同傳感器以及智能硬件接入，由此解決數(shù)據(jù)和不同平臺(tái)兼容問(wèn)題，還可以協(xié)同處理節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，并在局部范圍加以處理，然后在數(shù)據(jù)傳輸模塊下連結(jié)廣域承載網(wǎng)絡(luò);其二，平臺(tái)層。涵蓋了管理組件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、組件這三個(gè)部分，網(wǎng)絡(luò)把接入層當(dāng)中不同信息通過(guò)基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾斫M件，然后為用戶提供可視化的配置平臺(tái)和系統(tǒng)管理，由此搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)下的體系架構(gòu)，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行，其主要特征在于數(shù)據(jù)分析能力和事件處理能力更加快速;其三，應(yīng)用層就是平臺(tái)功能。結(jié)合行業(yè)實(shí)際特征、平臺(tái)應(yīng)用真實(shí)案例，然后滿足用戶直接使用提供定制服務(wù)[3]。

三、橋梁健康監(jiān)測(cè)和養(yǎng)護(hù)平臺(tái)

（一）平臺(tái)架構(gòu)

利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)打造橋梁健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)和養(yǎng)護(hù)平臺(tái)，通過(guò)不同傳感器采集橋梁環(huán)境、交通狀況、橋體狀況、監(jiān)測(cè)橋梁是否存在裂縫、伸縮變形、滲水問(wèn)題，然后發(fā)布報(bào)警信息，由此對(duì)橋梁健康情況評(píng)估，滿足橋梁維護(hù)方案制定。橋梁監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要分析周邊溫濕度、風(fēng)荷載，并且監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力，共設(shè)置12類傳感器，當(dāng)個(gè)橋梁設(shè)置100個(gè)傳感器，然后統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

橋梁工程中主要包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其中靜態(tài)數(shù)據(jù)需要建立信息資料庫(kù)，涵蓋橋梁類型、材料橋梁病害等相關(guān)內(nèi)容，橋梁基本屬性系統(tǒng)在系統(tǒng)初始化過(guò)程中需要錄入相關(guān)功能，由此保存相關(guān)數(shù)據(jù)。在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中主要是分析運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用風(fēng)速儀、溫濕度傳感器、速度傳感器每?jī)芍懿杉淮螖?shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)不斷結(jié)合，深刻變革了生產(chǎn)力、生產(chǎn)關(guān)系、商業(yè)模式，使得工業(yè)系統(tǒng)向著智能化方向發(fā)展，希望今后工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)促進(jìn)更多行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵飛.煙草物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)研究與應(yīng)用探討[J].數(shù)字通信世界，2021，22（7）：161-162，130.

[2]張萌炎，辛春文，白獻(xiàn)甫.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)及應(yīng)用探討[J].百科論壇電子雜志，2020，13（6）：1971.

[3]陽(yáng)銳，劉娜，李俊珠.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)及應(yīng)用探討[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2019，22（9）：25-30.