物联网平台建设方案
第1章 系统概述
构建物联网全域支撑服务能力，为实现学院涵盖物联网设备的全面感知、全域互联、全程智控、全域数字基底、全过程统筹管理奠定基础，为打造智能化提供坚实后台基石。
物联网平台向下接入各种传感器、终端和网关，向上通过开放的实施分析、实施服务各种能力，快速集成融合数据。
平台解决工业现场的各类型物联网数据的适配接入、智能分析、实时服务、以及物联网数据呈现的问题。
本项目针对现有设备设施情况，梳理设备物模型，为物联网数据接入提供支撑；构建智能分析机制，为设备健康检测、故障预警提供支撑；以及选取一个车间构建组态展现模式，动态的呈现车间的运行情况。
物联网平台满足智能化的需求，建设全域支撑能力，逻辑架构图如下图：
物联网平台主要有数据网关、实时服务、智能分析、数据呈现、以及设备管理和设备维护组成。
数据网关：采用协议适配技术，适配各类型生产制造过程中的设备，提供统一的物联网数据接入标准；
智能分析：采用实时流数据处理技术，对数据网关接入的实时数据进行在线分析，并且建立规则库能够对分析的结果进行告警推送；
实时服务：采用MQTT+接口方式，提供实时服务，为前端展现、组态展现提供实时数据服务；
数据呈现：采用组态方式对现场的生产制造过程进行数据呈现；
设备管理、设备维护：对所有设备、设施进行统一的注册、以及建立物模型管理机制，对设备的全生命周期进行管理。
第2章 建设内容
2.1.1 数据网关
数据网关是负责对接工业物联设备的适配器，针对不同类型的物联网协议提供通信的统一适配接口，能够对设备的上行、下行数据进行编解码。
2.1.1.1 网关组件管理
2.1.1.1.1 组件架构
协议网关负责对接设备，采集数据内容，架构上采用可拔插的设计模式，将数据网关划分为协议网关、编码组件、解码组件、转换规则组件组成。由协议网关对接设备，对数据进行编解码、并处理，示意图如下：
2.1.1.1.2 协议网关
协议网关是负责对接设备，实现对设备数据采集，以及涉及下行指令的对数据进行下发控制。针对常用的物联网协议提供支持，包括：MQTT数据网关、ModBus数据网关、TCP/UDP数据网关、OPC UA数据网关、WebSocket数据网关以及可以根据规范进行自定义数据网关。
2.1.1.1.2.1 MQTT数据网关
MQTT数据网关用于实现与基于MQTT协议通信的设备进行互联，支持基于TCP协议、WebSocket协议进行MQTT通信，针对上行数据使用配置的解码组件对数据进行解码，形成有效的数据集，并发送到消息队列中。
2.1.1.1.2.2 ModBus数据网关
构建ModBus通信协议连接设备，支持ASCII、RTU、TCP模式对数据进行传输。
2.1.1.1.2.3 TCP/UDP数据网关
提供基于TCP/UDP协议的自定义数据网关，可以结合编码组件、解码组件对数据进行解码，实现双向通信。
2.1.1.1.2.4 OPC UA数据网关
通过OPC UA，所有需要的信息在任何时间，任何地点对每个授权的应用，每个授权的人员都可用。这种功能独立于制造厂商的原始应用，编程语言和操作系统。 OPC UA是目前已经使用的OPC 工业标准的补充，提供重要的一些特性，包括如平台独立性，扩展性，高可靠性和连接互联网的能力。 OPC UA不再依靠DCOM，而是基于面向服务的架构,OPC UA的使用更简便。现在，OPC UA已经成为独立于微软,UNIX或其他的操作系统企业层和嵌入式自动组建之间的桥梁。
2.1.1.1.2.5 WebSocket数据网关
基于WebSocket协议订阅设备推送的数据内容，采用解码组件对数据报文进行解码，形成有效的数据集，并发送到消息队列中。
2.1.1.1.2.6 自定义数据网关
定义统一的数据网关接口，能够根据自己的需求实现特定的协议协议处理过程，采用Docker容器方式进行运行和管理数据网关。
2.1.1.1.3 解码组件
解码组件是负责解析从物联网设备上采集的数据内容，提供常用的内置解码器，包括：JSON解码、XML解码、CSV解码、二级制解码，以及可以按照规范来对实现自定义的解码器。
2.1.1.1.4 编码组件
编码组件负责将接收到的指令编码成为物联网设备的传输格式下发到物联网设备中，JSON解码、XML解码、CSV解码、二级制解码，以及可以按照接口规范实现自定义的编码器。
2.1.1.2 网关运行管理
基于容器实例方式对数据网关的运行情况进行管理，支持对网关进行维护操作。
（1） 运行监控：支持对数据网关实例的CPU、内存、网络流量、自动重启次数进行监控；
（2） 维护操作：支持对数据网关进行重启、日志查看、命令执行等操作。
2.1.2 设备管理
对接入的物联网设备进行统一的管理，以及对物模型进行定义，为数据网关采集物联网数据、数据分析提供基础支撑。
2.1.2.1 设备信息维护
对物联设备进行注册维护，包括以下三部分内容：
（1） 设备基础信息：包括设备的基础描述信息，包括：设备编码、设备名称、二维码、品牌、型号、出厂日期、尺寸、总量、材质、使用寿命、价格、供应商单位名称、供应商电话、供应商联系人、供应商网址、供应商邮箱、合同编码、使用日期、保修周期、合同截止日期等
（2） 设备测点信息：设备监测点信息，包括：测点名称、数据类型、描述、有效值范围等
（3） 表单扩展信息：包括针对不同设备类型创建的模板填写的属性信息。
2.1.2.2 设备分类标签
从多个维度对设备进行分类，提供分类维度管理、分类标签定义，一般常用的设备分类维度：
| 维度 | 标签值（示意） | 说明 |
|---|---|---|
| 物理位置 | XX厂房、XX楼层、XX房间 | |
| 所在设施 | ||
| 管理岗位 | 设备管理上所属的岗位 |
功能上采用多维度的方式进行管理，如下图所示。
2.1.2.3 物模型管理
对接入的物联网对象进行模型化定义，以便可以对设备进行扩展。
2.1.2.3.1 物模型维护
梳理各类型的设备信息，针对设备类型以及生产厂家、规格型号的设备，定义物模型，形成设备基础数据。
2.1.2.3.2 测点管理
l 官网网站： www.hcy-soft.com
