从云计算+边缘计算的角度看工业物联网

实施：硬件和软件
边缘处理背后的原理是尽可能将分析智能与相关资产置于同一地点。由于边缘计算及其与云的关系仍然是一个正在进行的工作，因此定义和架构仍然非常流畅。由于物理空间或资源可能无法实现专用的边缘服务器，智能可能需要嵌入到现有的基础设施中，例如网关，plc，工业pc或存在于连接的工厂侧的各种其他设备云（图1）。
图1：在iiot中，边缘计算在工厂资产和云之间插入数据捕获和存储，以及实时决策
从本质上讲，边缘计算存在于单个机器控制系统的层面之上，在本地操作并补充云中托管的重量级应用程序的工作。边缘应用程序可以执行一项任务，就像从多个渠道获取和存储数据一样简单，并在转发到云之前过滤数据。更复杂的可视化将分析甚至机器学习带入边缘计算的领域，以实时生成智能响应。实现这一复杂愿景所需的基本组件包括数据摄取，事件处理引擎，连接设备管理，用户应用程序以及安全数据传输到云（图2）。
图2：foghorn lighting平台提供了边缘软件堆栈中包含的功能
从第一原则出发，建立一个完整的智能边缘处理平台是一个巨大的挑战。另一种方法是采用与硬件无关的软件框架，该框架提供诸如事件处理引擎，设备管理和使用诸如mqtt轻量级消息协议或安全https之类的协议的安全流的基本构建模块。许多这样的框架正在到达iiot现场，例如ge的predix，思科的iox以及foghorn systems的闪电平台。除了功能组件之外，这些软件包还提供各种软件开发工具包（sdk）以允许用户运行自己的自定义应用程序，以及有助于配置系统和定义分析功能的开发环境。这些框架还提供了管理边缘设备的工具，包括监视，控制和诊断。
像 raspberry pi foundation的raspberry pi 3这样的轻便，资源友好的单板计算机可以为这种设备提供基础。事实上，通用电气已经展示了在这样的平台上运行的边缘设备的predix机器软件。另一方面，能够访问网关设备或自动化系统中功能更强大的工业pc的工程师可以利用额外资源并计算性能来执行更复杂的应用程序。桌面级别的性能现在可以在经过验证的外形中使用，例如pc/104，在versalogic liger开发板等板上，该板采用可选的intel i3，i5或i7（kaby lake）双核处理器，运行频率高达2.8 ghz。这些电路板非常坚固耐用，具有mil-std冲击和振动阻力，可用于恶劣环境中的设备。通过多达八个本地数字i/o通道，一个用于进一步扩展的mini pcie端口以及一个高速sata存储接口，这些主板可以承担复杂的自动化任务，并处理边缘处理工作负载。千兆以太网接口便于通过企业网关连接到互联网和云。此外，该主板还包含一个可信平台模块（tpm），该模块允许硬件密码加速并提供安全的密钥存储，使其成为需要高度抵抗黑客攻击的自治设备的理想选择。

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