利用阿里云物联网边缘计算功能，快速实现智慧能源监控系统设备接入
发布时间：2022-11-29 16:28:01 所属栏目：云计算 来源：
导读： 近年来，阿里云计算在行业中异军突起，在全球范围内份额大幅上升，与亚马逊的AWS以及微软的Azure隐隐形成三足鼎立的局面。在云技术的应用场景中，物联网技术则越来越占有更重要的地位，而阿里、亚马逊、微软与
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近年来，阿里云计算在行业中异军突起，在全球范围内份额大幅上升，与亚马逊的AWS以及微软的Azure隐隐形成三足鼎立的局面。在云技术的应用场景中，物联网技术则越来越占有更重要的地位，而阿里、亚马逊、微软与其他云技术供应商，也都在争先恐后地开发基于云的物联网平台，以求在“万物互联”的未来占有一席之地。相比亚马逊与微软在国内面临的水土不服的环境来说，阿里云显得更为接地气，虽然从产品到文档都还处于匆匆完善的过程中，但却更考虑到中国市场的实际情况，因此也是我们选择其作为物联网战略主要平台最主要的理由。当然，为了进一步为用户提供更有竞争力的物联网服务，我们也在不断探索其他云服务商在物联网、大数据与人工智能方面的差异与竞争优势，同时也在进行自有的硬件、模型开发，本项目以阿里云物联网平台为基础，通过一个简单的智慧能源物联网系统搭建，对阿里云物联网的体系、功能以及使用进行说明。以供从业人员参考。 1.阿里云物联网概况 简单来说，阿里云物联网系统由硬件部分和物联网云平台两部分构成。而阿里作为云技术服务商，硬件平台并不是其关心的主要内容（或者说硬件设备并不是阿里的战略方向，其在硬件方面的野心应该是在以平头哥为代表的芯片级产品上）。在硬件平台上，阿里以提供各种语言的SDK以及开发指导为主，提供AliOS things硬件平台的架构，以吸引更多的硬件设备和芯片开发商投入到阿里云物联网的体系之中。云平台方面，阿里云为开发者提供（或者正在完善）一整套的平台与工具，这些内容包括设备的接口（SDK和API）、物联网平台的数据接入、设备管理、数据存储、数据流转、场景联动、监控运维、web/应用/服务的可视化开发（通过阿里的IOT Studio在线编辑器），以及数据分析、数据管理等功能。和其主要竞争对手一样，阿里在物联网方面进行大而全的布局。以为未来发展获取全面的竞争力。在这一整套的平台与功能中，有一些是非常实用而具有竞争力的。 2.智慧能源监控系统概述 智慧能源监控系统，基于物联网与分布式传感器，对用户用能情况进行颗粒化精细的数据采集，以实现用户用能情况的监控，并在此基础上为分析用户用能习惯，提供节能解决方案并通过人工智能系统的训练与建模为用户能效提升提供可行的建议与方案。作为智慧能源监控系统的基础，数据的采集与整理是非常重要的。这是一个典型的工业场景下的物联网项目。在本项目中，我们采用了阿里的物联网平台，并利用其边缘计算等优势功能进行了快速的开发与部署。 在终端，为了减少对用户的影响，我们采用了小型的开口式传感器来采集用户用能数据，这一类传感器在安装时不需要停电操作，可以通过卡口固定在用户线路中进行电流信号的采集（电压信号通过在用户先有的PT柜、智能仪表处直接采集），分布式传感器通过我们自有的分布式数据采集终端进行数据的采集与汇总，数据采集终端使用工业中最常用的协议之一——Modbus TCP协议进行通讯。此外，为了监控外界的温度、湿度、亮度等环境参数，以实现环境与用能情况的联动分析，我们还使用了自有的分布式环境采集终端进行环境参数采集，在之前的开发中，环境采集终端使用了Modbus RTU协议，因此，在本项目中，存在基于Modbus两种不同分支的终端进行数据采集。为了实现数据上云，我们还需要数据互联网关，通过网关从采集终端处获取数据，并且传输到物联网平台云数据库中。在以往，这些功能都需要大量的程序设计与开发工作。 3.阿里云物联网的边缘计算功能 在早先的工作中，我们发现阿里云物联网已经开始进行边缘计算系统的开发并在不久前上线运行。因此在本项目中利用了阿里云物联网的这一新增功能，实现系统的快速开发（边缘计算可以简单理解为在上云之前，由分布的网关对数据进行计算与处理的工作），边缘计算可以预先对数据进行一些计算、分析与存储，比如基于函数的运算，简单的数据分析以及网络不可靠时的临时数据存储等。阿里云的边缘计算系统以Link IoT Edge（简称LE）产品为代表，提供专业版、标准版和轻量版三种，其中专业版仅可应用在X86-64架构的电脑上，标准版可以运行在X86-64架构与Arm架构上，而轻量版则专供低配置的基于Arm的嵌入式系统使用，三种产品中轻量版为开放源码的形式提供，而标准版和专业版则仅提供打包好的文件。 在使用时，用户需要先按照阿里云物联网的标准新建网关产品，并生产产品对应的实际设备（在阿里云物联网系统中阿里云计算，产品与设备的关系，相当于面向程序设计理念中类与类的实体之间的关系，产品是某一种抽象的类，而设备是其实体。比如华为P30是一种产品，而张三的P30则是一台具体的设备），每一台具体的设备都通过不同的SecretKey进行标示，而相应的LE产品软件也因此在每一台设备上都是不相同的。在生成具体设备之后，设备旁会出现“下载”按钮，在下载时，根据网关设备的架构、操作系统等，选择要生成下载的LE产品版本。 下载完边缘计算功能包的网关设备就拥有了边缘计算的能力。但这时的网关还没有连接到具体的终端设备上，因此仍然没有数据可以上传到物联网平台中。 4.边缘计算驱动 阿里云物联网LE产品提供了几种标准的产品驱动，也提供了几种常用的SDK用于用户自主开发。目前可供选择的驱动包括Modbus，OPC UA，WebSock三种，我们因为使用了支持Modbus协议的终端设备，因此直接选择阿里云提供的Modbus驱动即可。类似地，物理设备同样需要抽象成为物联网中的产品并且一个个根据产品模型实体化之后才可以接入网关中。也就是说，在阿里云系统软件中的每一台设备都对应着/或者将要（曾经）对应着一台实际的物理设备。在基于边缘计算的建模工作中，可以从边缘计算的驱动设计开始进行产品和设备的新增。 以本项目的Modbus设备为例，要添加终端设备，需要先增加驱动并新建设备。在阿里云物联网中心选择边缘计算 > 边缘实例页面，选择已创建的边缘实例，单击右侧的查看，在实例详情页面，选择设备驱动配置，单击全部驱动右侧的“+”图标 。选择需要的Modbus驱动，点击完成就会出现一个Modbus驱动，在Modbus驱动中新增通道，把每一个不同的终端对应的参数都添加到通道中（Modbus TCP需要填写通道的IP地址、端口和站号，Mod bus RTU则需要波特率、数据长度、校验方式、站号等），新建通道之后，将设备添加到相应通道中（如果没有设备则在此过程中新建）。 需要注意，在选择产品分类时一般选择自定义分类，并且在新建产品中选择自定义功能下的添加功能，按照Modbus协议标准输入要读/写的寄存器地址等参数，还可以通过下面的扩展描述补充寄存器交换、上下限、缩放系数等功能。 5.调试与部署 新建产品并生成具体设备后，在边缘计算的驱动下就能看到相应设备了。在设备上线部署前，可以进行快速调试。点击调试后可进入相应设备，输入线圈或寄存器地址进行数据读写的调试工作。如果读写数据顺利，也可以保存这些地址。保存下来的线圈和寄存器与上一步在新建产品时添加的内容是一致的，在调试中有高级属性的按钮，即添加产品时的扩展描述功能。如果设备参数调试无误，就可以在边缘实例中点击部署来将相应内容下载与部署到网关产品中。产品部署后，在物联网平台设备管理菜单的设备下，就可以看到对应的网关和设备是不是在线，点击在线的设备进去，可以看到实时采集的参数值。 有几个问题需要注意：在设备部署后，就无法修改线圈、寄存器等参数了，如果要修改，需要先重置网关，在修改完成后重新部署即可；如果要设置网络离线时将数据暂存到网关中，则需要在网关的消息路由界面上选择消息路由，并且将消息目标设置为IoT Hub，将服务级别设置为1（设置为0会在断网时丢弃采集的数据，设置为1则会暂存在网关上）；目前阿里云物联网仅提供为期1个月的免费数据存储服务，如果要长期存储数据，需要在数据管理菜单下新建数据存储，根据需要选择要保存的数据存储时长，也可以通过规则引擎创建数据流转规则，将数据存储在MySQL等数据库中。 6.应用开发与数据可视化 除了基本的存储功能，阿里云物联网还提供了一系列数据分析、数据可视化以及应用开发等功能。通过阿里云在线的IoT Studio编辑器，物联网开发者可以快速将数据与网页组建结合，以快速搭建网站与移动应用，实现快速可视化数据开发与分析。当然，相比专业的Web开发工具来说，阿里的IoT Studio目前还相当粗糙，但希望假以时日能够有快速的发展。 此外，阿里云物联网还提供了一些基本的数据分析服务。但与AWS和Azure相比，阿里云物联网在这方面就显得才刚刚起步， 没有什么优势了。当然，如果将数据存储到云数据库中，那么是可以利用阿里云其他人工智能、数据分析产品进行更专业的数据建模和分析服务的，在物联网模块里只提供这些基础功能也是情有可原的。 7.结论 阿里云物联网从推出至今时间并不久，很多产品与服务都还在免费体验期或者刚刚商业化，而即使商业化的产品目前价格仍然比较低廉，对用户有着巨大的吸引力。同时，阿里在建设物联网平台的同时，充分发挥搭建零售市场的平台，也在不遗余力的打造着物联网交易的市场，市场上从软硬件到系统服务也都在日益丰富。这也为阿里从另外一个维度提供了额外的竞争力。总而言之，目前的阿里云物联网平台虽然还不成熟，很多功能还显得粗糙而简陋，但诸如边缘计算等功能的优势却都已经凸现了出来，再加上阿里云要搭建物联网淘宝的战略野心，不难想象，在日益激烈的物联网服务市场，阿里一定会是个重量级的玩家。而对我们来说，依托于阿里和其他物联网平台，为用户提供更好的产品与服务，以提高用户体验和竞争力，也是我们的初心与愿望。 （编辑：航空爱好网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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