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本文分享自華為云社區《【云駐共創】HuaweiMate 40產線直擊之 華為云IoT設備接入服務全體驗》，原文作者：啟明 。

前言：

在開始本文之前，我們先問問自己下面兩個問題：

問題一：物聯網慢慢滲入千行百業，其快速發展已成必然，但是在發展的過程中有沒有什么挑戰呢？

問題二：目前在智能制造行業很多物聯網設備，都是依賴邊緣網關的，也即，通過邊緣網關來接入物聯網，那么為什么要使用邊緣網關呢？邊緣網關有什么好處呢？

我們將通過下面的文章，來一一解答。

一、物聯網帶來的機遇

經調查數據顯示，目前已經有60%的企業，現在正在使用或者是即將部署IoT業務；有24%的企業IT預算，會用于IoT相關的一些投資；同時，已經有63%的企業，通過IoT的部署，已經收獲非常豐厚的回報。物聯網在經濟中正在發揮著越來越重要的作用。關于物聯網的更多的數據可以見下圖：

?同時，我們可以看到，在實際生活當中，也遍布了物聯網的身影：智慧抄表、智慧路燈、智慧井蓋、車聯網、智慧零售、智慧門店……物聯網已經深深的滲入到各行各業，并且推動著相關行業的數字化轉型，引領著行業做著非常深遠的變革。

回顧歷史，我們可以總結發現，在互聯網經濟中，一共有三波“浪潮”：

第一波：信息服務業數字化，主要是在2000年至2015年?；ヂ摼W公司的發展，通過互聯網軟件數字化，已經推動了相關的行業進行物聯網轉型。而這，已經是過去式了；

第二波：服務產業數字化，集中在2014-2020年，主要是以電信、銀行、政府、醫療、出版、零售等等為代表的傳統服務+互聯網技術進行著數字化。這一階段已經基本完成；

第三波：實體經濟數字化，從2015年至今。其中包括我們最為關注的制造業、能源、交通、農業等等涉及到民生的一些大的行業的變化，這是正在發生變革的一波“浪潮”。

從國家的十一五/十二五規劃到十三五的規劃，到近期熱議的“新基建”，都在推動制造業產業升級?？赡壳拔覈圃鞓I規模龐大、但大而不強，自主創新能力不足，該如何提升呢？數字化轉型正是提升制造業競爭力的關鍵途徑。

二、物聯網帶來的挑戰

物聯網帶來的紅利無疑是巨大的，但是同時，也帶來也一定的挑戰：

挑戰一：讓“物”說話

在讓“物”說話的過程中，我們的關鍵挑戰在于：

• 大量現存設備未被數字化；
• 多樣化設備、各行業協議、各行業通信方式不同；
• 設備要求低功耗、低成本；
• 設備安全問題突出。

我們目前讓設備入網的最常用的就是傳感器。傳統的傳感器只是模擬信息量的記錄，無法對記錄進行分析處理。因此，第一步，需要將傳感器所有的感知數字化，用非?？陀^的數字來表達諸如溫度、壓力、位置等等信息。同時，我們需要在傳感器能夠感知的基礎上，讓它“學會表達”，也就是網絡化，通過連接上網，讓“物物相連”。先數字化，然后網絡化，這是讓“物”說話的第一步。

挑戰二：讓“物”說一種話

讓“物”說一種話的關鍵挑戰在于：

• 百萬種數據元素，缺乏標準和規范；
• 多樣化數據格式；
• 各廠商“煙囪式”發展，數據孤島林立，數據互通困難。

目前的一些設備，因為行業不同，生產廠家也是不同的，比如路燈、井蓋、水表等等，都是不同的廠家生產的。那么，在生產過程中，它們所使用的協議、接入方式有可能都是不一樣的，就相當于不同國家的人，沒有統一的語言，完全無法溝通。因此，我們需要在各種設備之間，“架起橋梁”，讓它們說同一種話，這也就是我們的“物模型”，或者“產品模型” 。讓數據標準化，統一物模型，讓“物”說同一種話。

挑戰三：讓“物”說有價值的話

讓“物”有價值的話的關鍵挑戰在于：

• 海量數據帶來算力、存儲問題；
• 實時流、時序、離線、多維分析復雜；
• 行業應用場景復雜；
• 商業閉環、價值變現和分配問題。

如何讓數據變得有價值，是制造業面臨的一個巨大挑戰。海量的數據出現之后，我們需要從各個方面去分析：時間維度、冷熱數據、有價值的數據和沒有價值的數據等等，從而得到一個完整的數據分析，進而能夠對“物”進行決策，讓數據有價值。

以上即是物聯網面臨的主要的挑戰?？梢钥吹?，“萬物互聯”并不是一件簡單的事情。而回歸到制造業，在制造業的數字化落地過程中，企業發現，數據的量非常大，流通起來非常困難，數據采集的周期也非常短，基本以秒為單位。同時，數據如何使用，都已經被限制。因此，具體到制造業，數字化的過程中還有如下問題：

• 無法做個性化定制：全要素采集非常困難；
• 無法網絡化協同：多域數據流打通難；
• 無法智能化生產：數據大、維度多分析難；
• 無法服務化延伸：產品智能化服務開發難。

三、華為云IoT設備接入服務解讀

（一）設備接入服務解決方案架構圖：

互聯網的用戶，都有一個基本的認知，那就是“數據不會憑空產生”。數據都是通過采集進而上報上來的。華為云IoT設備接入服務，即是進行數據采集工作的一個工具，或者說，平臺。以下是華為云IoT的物聯網解決方案架構圖：

?華為云IoT云服務，以LiteOS為操作系統，賦能設備以“感知”的能力，同時，通過SDK讓設備有網絡化的能力；設備網絡化之后，通過網關等方式接入華為云IoT的物聯網平臺（包括設備接入服務、設備發放服務、全球SIM聯接以及數據分析服務等等），進行數據上報、命令下發等操作；再通過API方式，連接到物聯網應用，打造智慧交通、智慧城市、智慧園區等等各種智慧場景。當然整個框架里面也有很多華為云其他的服務，比如數據庫等等，來支撐上層物聯網應用的使用。

其中，設備接入服務，提供海量設備的接入和管理能力，配合華為云其他服務同時使用，幫助客戶快速端到端構筑滿足要求的物聯網解決方案。其包括多網絡接入、設備聯動規則、產品模型開發等等功能，通過這些微服務，為設備接入提供一個整體服務管理能力。

（二）華為云IoT設備接入服務通信模型

?讓“物”說話，只是一個擬人的修辭手法，我們實際上要做的，是要讓設備使用一種通信方式進行“溝通”。那么我們要如何將一個設備抽象出來進行分析處理呢？

首先，是屬性上報。通過相關的協議解析，屬性上報之后，基于模型管理，會把設備的屬性分成屬性、命令、事件和透明的消息模式，而這些，我們又可以通過schema的形式進行描述；而在上層應用，我們也會按照這樣的模型進行相關的處理。

接下來，我們詳細介紹一下設備接入服務的各個能力。

1、產品模型（Profile）：統一的數據&通信模型

上述這樣的一個統一的數據模型是如何形成的呢？這里引入了一個“編解碼插件”的概念。具體的方式如下：

• 定義產品：這里有兩種方式進行定義：

方式1：設備廠商通過SP Portal在線編輯Profile；

方式2：設備廠商獲取平臺提供的樣例Profile，根據自身業務進行修改，生成自己業務所需Profile；

• 快速生成插件

插件生成：平臺提供開發者Portal，通過開發者Portal基于自己定義的Profile，快速生成插件；

插件部署：對于完成的插件支持一鍵快速部署；

• 價值

對于上層應用價值：降低上層應用對設備管理復雜度，通過在平臺規模不同廠家的數據，形成統一的Profile，上層應用無須感知不同設備的差異；

對設備廠商價值：無須修改設備代碼，通過插件適配不同企業的訴求，降低設備廠家的維護復雜度。

?2、規則引擎：數據流轉&設備聯動

我們再來結識一下設備接入的另一個強大的功能：規則引擎。通過規則引擎，我們可以把上報的數據上傳到相關的服務（比如數據分析服務等等），引發多設備協同（提醒、告警通知、狀態報告等等）。

?3、構筑邊云協同、泛接入、可信的智能IoT邊緣服務：

?IoT邊緣，即除了提供云端的能力以外，通過邊緣也會構筑大量的能力，包括泛接入能力、本地自治、行業應用等等。特別需要介紹一下，泛接入能力能夠滿足除了一些相對標準的協議接入以外，還能提供一些私有協議的接入。在邊緣之上，也會集成前面說的行業插件能力。通過這種第三方行業插件的能力，能夠接入各種各樣的設備。

4、基于規則的設備聯動，邊云協同實現多場景業務自定義

?邊緣側的設備聯動，可以和云端的IoTDA接入服務做統一的協同。

5、網絡異常時提供本地自治能力，確保業務連續性

?本地自治的能力很好理解。一般來說，當網絡異常的時候，邊緣的站點，是貼近設備的。貼近設備的時候，根據自己的管理能力，為接入的設備提供服務，也就是說當網絡邊緣站點跟云端的網絡出現異常情況的時候，可以通過本地自治管理，能夠保證業務的連續性。

四、華為云IoT設備接入服務快速接入&演示

接下來，結合一個產線的設備來實際演示一下設備是如何接入物聯網平臺的。我們需要準備的物料有：

• 邊緣網關（Atlas500）
• 邊緣網關集成標準MODBUS協議
• PLC（鐳雕機，含設備網關MODBUS Sever和采集器）接入到邊緣網關
• 邊緣網關集成私有設備接入協議（集成對應協議解析的容器/進程服務）
• PLC（貼片機）采用私有TCP協議介入到邊緣網關

?具體流程：

1、進入IoTDA服務：
https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html，點擊“立即使用”

?2、進入設備接入服務頁面，創建產品：

?通過控制臺的產品頁面，可以預先從屬性、服務、設置的命令、事件等等每個維度去定義每一種產品，以下簡單介紹比較重要的幾個產品模型：

• IoT邊緣：edge_node，創建產品并定義相關產品模型。每個模型的屬性，對應一個服務的類型，如edge_access，即是負責MODBUS的設備接入

• 鐳雕機：LaserMarkingModbus。模型較為簡單。通過鐳雕機上報雕刻的速度、電流和LED燈等等。

• 鐳雕機的設備網關：modbus_server。主要用來設置與MODBUS設備對接的相關的參數，比如連接類型、鑒權、IP地址端口等等信息。

• 貼片機：Mounter1。較為復雜，里面除了基本的信息，如產品版本、產品名稱、加工程序名等等，還包括如加工結果、設備狀態、壓縮空氣氣流等等所有涉及到貼片工藝相關的一些參數

?3、進入“設備”：

?“設備”里的HDC2021Training就是本次實驗所需的設備

?在“設備”的概念里，“設備”是分層級的，HDC2021 Training所屬產品是我們之前定義的“edge_node”，同時，它又有兩個子設備：training_server（鐳雕機）和MountDevice0425（貼片機）。

4、注冊子設備：在
HDC2021_Training/training_server下注冊Modbus子設備

• 選擇產品：

• 進行數據采集配置

• 添加子設備，并點擊“確定”：

• 完成

?以上就是一個簡單的設備接入的演示。華為云IoT平臺除了可以使用網關接入，還可以采取直連（MQTT）的方式，對硬件沒有特殊的要求，大家有時間可以自行前往進行體驗。

五、華為云IoT設備接入服務小結

回顧我們在一開始提出的問題，我們在經過這一階段的講解之后，可以做出這樣的回答：

問題一：物聯網慢慢滲入千行百業，其快速發展已成必然，但是在發展的過程中有沒有什么挑戰呢？

答：前面說過的三大挑戰：讓“物”說話，讓“物”說同一種話，讓“物”說有價值的話。也即，讓設備數據化、網絡化、標準化，同時需要有數據分析能力，讓數據能夠價值最大化。

問題二：目前在智能制造行業很多物聯網設備，都是依賴邊緣網關的，也即，通過邊緣網關來接入物聯網，那么為什么要使用邊緣網關呢？邊緣網關有什么好處呢？

答：邊緣網關對網絡可靠性、安全性的增強，是非常有利的，同時能夠增強本地多個單設備的本地閉環也有這明顯的好處。

通過上述的講解和實驗，我們可以看到華為云IoT設備接入服務提供海量設備連接上云、設備和云端雙向消息通信、批量設備管理、遠程控制和監控、OTA升級、設備聯動規則等能力，并可將設備數據靈活流轉到華為云其他服務，幫助物聯網行業用戶快速完成設備聯網及行業應用集成。