关于综合性工业互联网平台建设方案的研究
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作者:张旭辉
【摘要】 工业互联网通过构建连接机器、物料、人、信息系统的基础网络，实现工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率，正成为领军企业竞争的新赛道、全球产业布局的新方向、制造大国竞争的新焦点。本文对工业互联网平台的建设方案、整体架构、关键技术以及运行维护和管理给出了指导意见和参考。
【关键词】 工业互联网 感知 智能控制
一、概述
工业互联网平台是以互联网为代表的新一代信息通信技术从消费环节向制造环节扩散、从提高交易效率向提高生产效率延伸、从推动制造资源的局部优化向全局优化演进的必然结果，是构建现代化产业体系、推动经济高质量发展、抢占新一轮产业革命制高点的重要举措。
二、建设必要性
工业互联网平台是物联网、云计算、大数据、智能传感、工业软件、工业技术等跨界融合、集成创新的结果[1]，正在构建现代化产业体系的新基础、新要素和新业态，支撑产业的高端化、智能化、绿色化、生态化发展。新基础就是构建智能感知、工业软件、泛在网络、云平台等现代化产业体系新基础设施，新要素就是基于数据这一新生产要素重构工业知识沉淀、传播、复用和价值创造新体系，新业态就是通过对传统产业体系的解耦重建网络化协同、个性化定制、服务型制造等新业态。通过这些新的基础、新的要素、新的业态的构建，加快形成万物互联、数据驱动、软件定义、智能主导、服务增值的现代化产业体系。
三、技术架构和建设方案
3.1技术架构
工业互联网平台主要分为边缘层、基础层、平台层、应用层和工业互联网安全防护体系。平台架构共分为设备接入层、协议适配层、消息总线、逻辑处理层等，每个层的每个节点都支持水平扩容缩容，可以根据业务的发展情况，增减服务器，网络等资源。（1）设备接入层。物联网设备能从多种网络接入到平台。平台支持互联网、2G、3G、4G、NB-IoT网络的设备接入，同时支持TCP和UDP两种传输层协议，设备可以根据自己需求和支持的联网方式灵活的接入平台。（2）协议适配层。平台支持HTTP、EDP、LWM2M、MODBUS、JT808等多种协议的设备接入，并同时支持用户自定义协议编解码规则的设备接入。协议适配层将南向来的数据解析成统一的消息格式转发到消息總线，同时将北向来的指令编码成对应协议的指令，下发到对应的设备。多种协议的设备数据，经过协议适配层的处理，完成了统一标准的转换和协议个性化的处理。（3）消息总线。消息总线承载平台内部需要大量交互的信息流，解耦各个模块的直连，避免单个模块的异常引起整个平台的雪崩。平台的各种消息在消息总线汇聚，方便了各个模块根据自己的需求各取所需，和传递信息，并对流量的突然爆发起到缓冲作用。（4）逻辑处理层。用户可以在平台定义相应的数据处理，数据联动，事件生成等的规则。逻辑处理层会根据用户制定的各种规则，对设备的数据做相应的逻辑处理，关联分析，生成相应的事件或告警，并实时反馈给用户。（5）存储层。存储层负责存储物联网设备产生的海量数据，并对用户提供多种灵活查询数据的方式，方便用户提取数据的价值。（6）能力开放层。能力开放层包含如下服务能力：1）设备管理网站2）轻应用3）数据推送4）API。
3.2建设方案
平台基于现有的云计算大数据中心基础环境，建设跨行业、跨领域的综合性工业互联网平台。构建大数据处理、工业数据分析、工业微服务等创新功能，提供满足不同行业、不同场景的工业SA1、设备接入层AS服务和工业APP，推动省内工业制造行业转型升级，推动省内制造业高质量发展。工业互联网平台通过构建业务中台能力，集成应用支撑云服务，提供统一的应用支撑云化和服务化能力接入平台，同时接入PaaS能力构建起来的基础大数据能力，以及面向开发者的应用开发服务。含中台公共能力的服务化，业务管理中心，应用管理框架，以及应用前台管理基座。同时，业务集成框架后台含后台的统一集成框架，实现义数云面向不同租户（政府，开发区，各类企业）业务的云服务管理（包含IaaS/PaaS/SaaS层统一云服务），实现对政务场景，开发区场景，园区场景，以及企业场景PaaS平台的数据，云服务资源的打通。平台建成后可提供如下能力：IAAS云服务能力：能够为企业提供IAAS层云服务，包括云主机、云存储、云备份、云安全等服务能力。基础PAAS能力：完成工业互联网平台建设，具备基本工业PAAS能力，可提供开源数据库、中间件、大数据等云服务。业务集成框架：构建业务集成框架，可按需提供基础消息类、公共业务支撑类[2]、信息支撑类、业务类等服务能力。
结论：通过工业互联网平台建设，可支持企业智能化改造，对实施智能化改造、验收达到智能工厂和智能车间标准，可支持企业上云，支持企业采取按需付费、以租代买、服务租赁的模式，使用云平台服务商提供的信息技术基础设施和业务应用等资源服务，相信工业互联网在今后得到更大发展。
参 考 文 献
[1]胡炜，钟卫连. 浅谈与计算的网络安全问题
[2]郭三强. 大数据环境下的数据安全研究，2013
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