EC-IoT解決方案
EC-IoT解決方案
華為技術有限公司
網(wǎng)絡行業(yè)應用篇/智能化生產(chǎn)
1 概述
1.1 背景
全球行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮孕育興起，掀起了新一輪產(chǎn)業(yè)變革浪潮。這一波浪潮的顯著特點是將“物”納入智能互聯(lián)，觸發(fā)產(chǎn)業(yè)服務及商業(yè)模式創(chuàng)新，并對價值鏈、供應鏈和行業(yè)生態(tài)產(chǎn)生深遠影響；然而，物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大而復雜的系統(tǒng)，不同行業(yè)，不同應用場景各異，據(jù)第三方分析機構(gòu)統(tǒng)計，到2020年將有超過500億的終端與設備聯(lián)網(wǎng),未來超過50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡邊緣側(cè)分析、處理與儲存,如何解決海量終端的聯(lián)接和管理，海量數(shù)據(jù)的實時分析和處理，成為保障行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實難題。
1.2 實施目標
EC-IoT解決方案的目標是通過邊緣計算網(wǎng)關豐富的工業(yè)接口采集工業(yè)現(xiàn)場設備的業(yè)務數(shù)據(jù)，網(wǎng)關提供豐富的虛擬化技術（VM，容器），快速集成第三方工業(yè)APP，采用基于云管理架構(gòu)的敏捷控制器對百萬級網(wǎng)關進行統(tǒng)一管理，遠程管理容器和APP應用，業(yè)務遠程下發(fā)和升級，對接業(yè)界主流合作伙伴云平臺（GE，IBM，霍尼韋爾等），可實現(xiàn)對工業(yè)產(chǎn)品可預測性維護方案，降低運維成本，提供創(chuàng)新增值業(yè)務，助力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
1.3 適用范圍
EC-IoT解決方案包括終端通信模塊（PLC-IoT/RF 6LowPan），邊緣計算網(wǎng)關（AR502系列產(chǎn)品），邊緣計算核心板（HiGrid T1和EC Core-L-1）和敏捷控制器（Agile Controller），其中終端通信模塊支撐終端層設備間的智能互聯(lián)，邊緣計算網(wǎng)關負責對這些設備進行智能管理，而敏捷控制器通過開放的API與合作伙伴們的行業(yè)應用系統(tǒng)進行對接，EC-IoT解決方案主要應對兩類業(yè)務場景：
? 工業(yè)物聯(lián)：預測性維護，保障高價值設備安全運轉(zhuǎn)，比如梯聯(lián)網(wǎng)解決方案；
? 電力物聯(lián)：從人工轉(zhuǎn)為自動化，提升運營效率，增強用戶體驗，比如AMI解決方案。
1.4 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系架構(gòu)中的位置
EC-IoT解決方案適用于圖1中1-6場景。基于EC-IoT解決方案提供的高可靠、低時延的數(shù)據(jù)傳輸保障，并通過豐富的虛擬化技術使能第三方工業(yè)APP快速部署，通過基于云管理架構(gòu)的敏捷控制器對百萬級網(wǎng)關進行統(tǒng)一管理。
圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意圖
2 需求分析
全球行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型掀起了萬物智能互聯(lián)，觸發(fā)產(chǎn)業(yè)服務及商業(yè)模式創(chuàng)新，并對價值鏈，供應鏈和行業(yè)生態(tài)產(chǎn)生深遠影響，然而，物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大而負責的系統(tǒng)，在行業(yè)規(guī)模化應用落地過程中需要解決3大核心問題，首先是傳統(tǒng)網(wǎng)關僅具備聯(lián)接功能，數(shù)據(jù)分析依賴云或者人工，缺乏邊緣計算能力，第二是海量設備管理難，分布散，運維難度大，最后是部署環(huán)境復雜，特別生產(chǎn)現(xiàn)場，電力，樓宇新老設備并存環(huán)境惡劣，接口&協(xié)議各異，聯(lián)接難度大。
3 解決方案
3.1 方案介紹
EC-IoT解決方案主要包含以下創(chuàng)新點：
1) 創(chuàng)新應用邊緣計算架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務的實時分析和智能決策,具備邊緣計算能力的物聯(lián)網(wǎng)關,可靈活搭載輕量級數(shù)據(jù)分析模型進行實時預分析APP，第一時間進行故障隱患預判，發(fā)現(xiàn)潛在故障，或者執(zhí)行本地控制策略，毫秒級響應；
2) 百萬級終端云管理，降低運營成本50%，敏捷控制器可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)關以及海量物聯(lián)終端的云端管理，云管理可對物聯(lián)網(wǎng)從規(guī)劃、部署到運維的全生命周期管理，結(jié)合可視化管理組件，全網(wǎng)狀態(tài)實時監(jiān)控，海量設備即插即用，業(yè)務自動化部署，大幅縮短業(yè)務上線時間，降低運營成本50%以上；
3) 豐富的工業(yè)接口和協(xié)議，廣泛的行業(yè)適配性，工業(yè)級設計，適配不同行業(yè)場景，寬溫，防塵放水，17+ IoT接口&行業(yè)協(xié)議（RF/Zigbee/RS232/RS485等），獨有PLC-IoT，支持PLC-IoT/RF雙模，配用電設備可靠監(jiān)控；
4) 開放生態(tài)，加速行業(yè)應用創(chuàng)新，EC-IoT解決方案通過技術創(chuàng)新，提供豐富的開放接口API/eSDK和通用協(xié)議與不同合作伙伴的行業(yè)應用系統(tǒng)開放對接，構(gòu)建廣泛的行業(yè)適應性，開發(fā)更多契合行業(yè)場景，深度定制化物聯(lián)網(wǎng)應用。另一方面，借助云管理的開放平臺，也為行業(yè)客戶提供了基于云服務的全新商業(yè)模式，提供遠程預測性維護、增值業(yè)務運營等服務，擴展了行業(yè)價值鏈，加速行業(yè)智能化，服務化轉(zhuǎn)型。
3.2 系統(tǒng)架構(gòu)
本解決方案的總體架構(gòu)如圖2所示：
圖2 EC-IoT解決方案總體架構(gòu)
聯(lián)接層：
? 通信模塊（PLC-IoT，RF等），集成在傳感器和終端內(nèi)，使其具備通信能力；
? 邊緣計算網(wǎng)關聯(lián)接傳感器和終端，采集數(shù)據(jù)，內(nèi)置虛擬化技術，支撐工業(yè)APP快速集成；
云管理：
? 敏捷控制器統(tǒng)一管理邊緣計算網(wǎng)關，并對內(nèi)部VM和容器以及工業(yè)APP進行端到端生命周期管理；
? 第三方工業(yè)云平臺（GE，SAP，IBM，霍尼韋爾等），通過API與敏捷控制器對接；
行業(yè)應用：
? 第三方應用廠商提供的預測性維護等應用，通過控制器快速部署到邊緣計算網(wǎng)關中，并且與云端的應用協(xié)同。
3.3 功能設計
圖3 EC-IoT解決方案全家福
EC-IoT解決方案產(chǎn)品主要包含AC控制器、物聯(lián)網(wǎng)關，通信模塊，如表1所示：
表1 EC-IoT解決方案組成
部件 | 產(chǎn)品 | 功能說明 |
控制器 | Agile controller-Campus | 千萬級終端統(tǒng)一云管理，靈活擴容 標準開放架構(gòu)，快速行業(yè)集成 行業(yè)化IoT組件，適配不同行業(yè)場景 |
全系列邊緣計算網(wǎng)關 | 包含： 電力物聯(lián)網(wǎng)：AR530/AR501C/AR501X 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：AR502/AR509 /AR550/AR2500/AR1500 城市物聯(lián)網(wǎng)：AR501L/AR501S/AR502 | 工業(yè)級設計，寬溫運行，防塵防水，惡劣環(huán)境適應 豐富協(xié)議&接口（17+)，適配不同行業(yè)應用 支持邊緣計算，本地業(yè)務毫秒級響應 |
ARDCM通信模塊 (HUAWEI Inside) | PLC-IoT/RF 6LoWPAN | PLC-IoT，強抗干擾，2Mbps，單跳1KM， 15級中繼 靈活外置/內(nèi)置通 (PLC-IoT/RF/DI/DO/RS485…) 開放集成，支持二次開發(fā)，快速適配行業(yè)終端 |
3.4 安全及可靠性
EC-IoT解決方案通過四重安全機制全面保障業(yè)務可靠性：
1) OS級：系統(tǒng)包含多種安全組件，保障終端安全；
2) 芯片級：TPM安全芯片保證設備安全啟動和數(shù)據(jù)安全加密；
3) 管道級：構(gòu)建安全的VPN隧道，確保數(shù)據(jù)傳輸安全；
4) 平臺級：設備通過安全證書認證機制接入，保障接入有效性。
3.5 開放性設計
EC-IoT被集成整體架構(gòu)如圖4，可以分為從水平角度看被集成和從垂直行業(yè)角度看被集成兩大類：
圖 4 EC-IoT被集成整體架構(gòu)
從水平方案角度看被集成，可以分為：
1) AC-IoT北向開放：通過AC-IoT的北向與第三方進行集成；
2) 網(wǎng)關容器開放被集成：網(wǎng)關如AR502系統(tǒng)，以整機方式，在整機上通過容器內(nèi)開放接口，第三方APP運行在容器內(nèi)的方式進行被集成；
3) 核心板被集成：網(wǎng)關不以整機方式，而是核心板給整機廠商開發(fā)硬件整機，第三方在核心板上容器內(nèi)開發(fā)自己的應用；
4) 頭端模塊透傳：頭端模塊與其他廠家的設備（如DCU）集成，模塊提供數(shù)據(jù)透傳接口與底板上軟件通信；
5) 尾端模塊透傳：尾端模塊與其他廠家的終端（如電表）集成，尾端模塊與頭端模塊一起提供數(shù)據(jù)透傳通道，將報文透傳給終端設備；
6) 頭端SDK：提供SDK，供第三方廠家基于SDK開發(fā)自己的軟件，運行在EC-IoT模塊上；
7) 尾端SDK：提供SDK，供第三方廠家基于SDK開發(fā)自己的軟件，運行在EC-IoT模塊上。
從垂直行業(yè)角度看被集成，可以分為：
1) AMI解決方案被集成
2) 梯聯(lián)網(wǎng)解決方案被集成
3) 國網(wǎng)配變被集成
4) PLC-IoT跨行業(yè)復制
4 成功案例
EC-IoT解決方案在迅達梯聯(lián)網(wǎng)可預測性維護等項目中規(guī)模部署：
1) 降低運維成本50%。自動化的電梯運營管理，降低人工巡檢次數(shù)，管理效率提升；
2) 業(yè)務中斷時間降低90%。從被動等待到主動上報，從人員現(xiàn)場排除到在線提前分析，故障排除更及時；
3) 前瞻性維護提升安全性，降低故障率。智能的電梯平臺及網(wǎng)絡服務，構(gòu)建部署智能應用，提前對電梯健康度評估并及時保養(yǎng)，將安全隱患消除于萌芽，延長電梯壽命和保障乘客安全；
4) 開放架構(gòu)，便于電梯廠商提供廣告媒體及數(shù)據(jù)增值業(yè)務，為電梯廠商提供了一種新的商業(yè)模式創(chuàng)新。
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權許可。未經(jīng)授權許可，任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關描述及相關數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關法律責任。
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