做数据的“管家”——拓维信息泛物联网平台实践
转载：拓维 2020-12-8 艾肯家电网
你知道，一支烟的诞生背后拥有多长的生产环节吗?每个生产环节上能产生多少数据信息吗?产生的数据链又是如何让这支烟的生产变得质效更佳、效率更高、生产过程可追溯呢?
现在，只要搭建一个工业物联网平台(IoT)，这支烟的每个重要生产环节的信息将得到采集，这些信息也会以数据的形式上传至云平台，通过建模分析后帮助整个工厂进行生产工艺的改良和生产进度的精准指导。今天，我们要和大家深入解析的就是拓维信息的 IoT 核心技术，以及拓维信息如何基于自身优势建构面向各行业的 IoT 平台。
基于自身在政府、教育、制造、园区等行业的长时间积累和实践，拓维信息于今年6月开始了基础 IoT 平台的自研。目前该平台已应用于拓维信息的多个行业客户解决方案中，而引言中提及的“一根烟”的场景便是拓维信息 IoT 平台的实际应用案例之一。
11月29日，拓维信息资深架构师、拓维信息 IoT 平台高级产品经理黄斌，在 Apache IoTDB 社区举办的首期Meetup上，面向 IoTDB 开发者、开源爱好者、工业互联网业务相关用户深入分享了拓维信息泛IoT 平台+ Apache IoTDB 的应用实践。本文根据黄斌的分享整理输出。
黄斌向广大用户分享拓维信息泛IoT平台应用实践
拓维信息泛 IoT 平台的诞生
随着第四次工业革命的到来，各行各业正加速向数字化、智能化方向升级，因为设备和数据的指数型扩增，增强“人-设备”、“设备-设备”的互联成为了行业最为关注的焦点，各个行业都将IoT技术的应用和IoT平台作为了建设的重要选项。
而IoT 平台建设存在多个挑战，例如工业制造环境下设备种类多、协议各异且繁杂，实现软件平台与多种底层设备的协议适配是制约 IoT 真正发展的问题之一，同时，安全防护程度、物联网系统的完整度，都是平台设计水平的关键指标。当然，在更为复杂的工业环境里，还存在边缘网关快捷部署、租户分级管理等更多的难题。在这些背景下，拓维信息紧锣密鼓地开始了 IoT 平台的自研。
拓维信息泛 IoT 平台产品基于拓维信息多年来的技术创新以及在制造、园区等行业多年积累的软件实施服务经验打磨而成，很好地解决了一系列工业 IoT 场景下遇到的挑战，在工业IoT领域，拓维信息更呈现了“懂行人”的角色：
1、拓维信息泛IoT平台实现了对工业大部分主流设备通信协议的适配，能快速识别每一位接入者，并对它们的特性都摸个门儿清。若没有对大量行业场景的积累，这一关键基础工作就可能把多数服务商都拦在了门外；
2、“懂行人”要能快速地给接入者下发指令，尤其数采指标和模版的定义、配置的灵活性，是考验解决方案提供商是否懂场景的关键。拓维信息泛 IoT 平台按照协议类型构建了采集指标模版，可实现在不改采集程序的情况下对指标数据动态采集和指令的灵活下发；
3、通过自研边缘算法，在边缘侧完成指标计算、AI智能分析实现设备联动、规则报警等。端、边、管、云协同的设计能让拓维信息泛 IoT 平台架构更科学、设备响应时延更低、安全保障更可靠；
4、通过对边缘网关的容器化应用优化，实现了边缘网关的一键部署、自动升级、自我治理的能力，保障了边缘网关的高稳定性，这能使设备的接入更加灵活、部署更加简捷、维护更加轻松，大大降低运维成本；
5、更“懂行”的拓维信息充分考虑了集团化管理和分级管理的场景，泛 IoT 平台也特别设计了多租户多级管理模式，多层多级的用户模式，增强了平台专业性和灵活性，足以让其适应多行业多场景多用户的SaaS化应用。
那么，拓维信息泛 IoT 平台所具有的这些特性构建的基础是什么?它又如何让设备“说话”(输出有效数据)，并对设备端上传的海量数据进行有效的加工处理、高效存储和分析应用呢?
拓维信息泛IoT 平台业务架构
首先，拓维信息泛 IoT 平台采用 Apache IoTDB存储时序数据。Apache IoTDB是由清华大学主导研发的一款专为物联网时序数据打造的数据库，其本身能很好地解决高并发写入、高效率查询和任意时间降频查询，及大数据量存储和压缩等制约。
上图是拓维信息泛 IoT 平台的产品架构图，设备(如屏幕、摄像头、打印机、温控设备等你能想到的一切可被控制的“端”)通过直连或网关连接方式实现与平台的通讯；边缘侧，承担着设备的连接、数据采集、边缘计算、本地存储、数据传输、数据转发、指令下达、设备联动、事件上报，安全守护等功能；平台侧，承担着产品定义(物模型)、设备管理(设备影子)、规则定义、指标配置、数据存储、软固件升级、平台监控和调度等功能。在安全高效的端边管云协同机制下，设备管理类的应用可以得到全面而有效的底层支撑，同时有效的设备数据最终也可通过可视化的形式(大屏、APP等)呈现在用户侧。
拓维信息 IoT 平台设备接入图
上图是拓维信息泛 IoT 平台的设备接入流程图。该平台具有设备协议适配多、网络连接方式多、设备接入方法多、边缘计算功能多、安全保障防范多等特点。
再聊聊拓维信息泛 IoT 平台在制造行业的应用
拓维信息在烟草行业已深耕多年，业务几乎覆盖了全国30%以上卷烟厂的信息系统，拓维的泛IoT 平台更是率先在卷烟厂信息系统中得到应用，助力烟草行业更快实现智能化。
在为卷烟厂提供“底层数采-->生产信息化管理系统-->大数据平台服务”一套完整的实践应用方案过程中，拓维信息发现，近几年各烟草公司对 IoT 平台的建设需求日益强烈，其对统一 IoT 平台的构建期望，主要以“消化”工厂数据采集系统和集控系统产生的数据指标，加大数据利用挖掘更多更深层的数据价值。
以某卷烟厂为例，其制丝、卷包、动力、物流四个车间拥有1000多台设备，每台设备分多个数据包独立采集，每个数据包含超过100个采集指标项，需要采集的数据量相当巨大。同时，该烟厂业务系统有1000-2000次/分钟的查询请求，请求频次也非常之高。 在面对巨大的采集指标和查询请求的情况下，如果再使用传统的数据库，肯定会遇到存储空间占用大、数据时效差、查询性能大幅降低等问题，拓维信息会如何为客户解决这样的难题呢?
拓维信息充分考虑了业务的场景，提出了泛 IoT 平台的建设方案，通过系统的建设，完美的解决了原数采系统的难题，实现了系统的多业务场景适用、数据存储一致、数据采集准确、高数据查询性能。
拓维信息 IoT 平台部分界面展示
还原到本文引言中“一支烟”的生产场景， 基于设备完整适配，对卷包、制丝、动力、物流等每一台设备、每一个环节数据的高效且精准的采集和存储，拓维信息泛 IoT 平台帮助该卷烟厂的数据链建构得非常完整，使每支烟的生产流程可被追溯，产品批次可追踪，从而指导烟厂对其生产工艺流程进行改进，生产进度可掌控。
此外，拓维信息泛 IoT 平台还能实现与车间集控系统、工厂物联网平台、公司大数据平台三者的统一数据共享。而且，拓维信息泛 IoT 平台的边缘侧架构设计，将数据在边缘侧(靠近数据源)进行部分的边缘计算，可大大减少数据流转而占用的网络流量、响应时间，同时保障了数据的安全性和私密性。
在泛 IoT 平台的整体“加码”上，拓维信息为该卷烟厂构建的整体解决方案，推动了其生产效率提高 25% ，订单生产周期缩短 20%，产品优品率提升 20% 物料消耗降低 10%，设备故障停机减少 25%。并最终帮助其实现物与物、物与人相连，解决生产过程可回溯，提升产品质量，保障生产进度。
目前，拓维信息泛 IoT 平台已在该中烟公司的多个卷烟厂完成了平台的部署并上线并运行。
全面开花！拓维信息泛 IoT 平台多行业应用
其实，拓维信息泛 IoT 平台早已在多个行业解决方案中得以应用，以智慧交通、智慧园区、考试三大业务场景举例：
·智慧交通：确保高质量的数据采集和设备状态监控
自2019年全国高速取消跨界收费后，各省界收费站开始实行一卡一网、分段计费的收费模式。面对湖南高速日均交易流水超5000万条，车辆图片上传及 AI 处理超1000万张，在线监控的设备近2万台的数据情况，拓维信息泛 IoT 平台承担了高质量的数据采集、设备状态监控、数据的存储和分析的作用。通过其建设，最终能实现湖南高速联网收费系统对设备的远程运维和管控，确保系统的安全稳定运行，对运行车辆实时计费、准确计费。
·智慧园区：远程下发指令，智能化实现控制设备启停
这几年，困扰很多园区向智慧化方向发展的难题之一，即是对各种数据的采集和分析——如园区的水、电、气、温度、照明、空气质量等数据。它们的特点是不具备规则，形态各异(图像、音视频、文字等)。
面对大量的非明确定义数据类型，拓维信息泛 IoT 平台对其采集、处理并经过关联分析后，可在远程自动下发送相关指令，实现对控制设备联动和启停，或者叫远程智能运维，从而有效降低园区的管理成本，提升了园区的综合管理能力。
拓维信息 IoT 平台在智慧园区领域应用
·智慧教育：对标准化考场和阅卷系统的加持
拓维信息旗下品牌海云天科技的考试业务已服务全国18个省高考、140多个地市的中考、全国司法考试、研究生考试等多个大型考试，年考试及评价数据处理量近3亿人科次。其中，拓维信息泛 IoT 平台的应用场景，一是对标准化考场的数据收集、远程智能运维，如人脸识别、准考证等考生身份信息，以及监控视频、温度、噪音等考场信息；二是对阅卷评分等数据的采集、处理和输出，对考试系统提供强有力的支撑。
通过这些实例应用的介绍，你是否对拓维信息的泛 IoT 平台有了更为细致的了解呢?别急，未来，我们还将带你更多地揭秘拓维信息的那些“黑科技”和“软(件)实力”，相信基于全面的介绍，你将对拓维信息有着更为立体的认知。