物联网中的智能网关

2021-03-15 13:11:53 kies 1

物联网中的智能网关

在现代生产企业中,生产线的自动化系统一般采用以 PLC 为主要节点的控制、通信网络,最常用的是现场总线协议;同时在企业的管理经营系统一般采用计算机为主要节点的通信网络,以 TCP/IP 协议为主,如何实现不同应用系统间的数据通信,打通不同通信协议间的数据通路,对数据进行分析、存储、转发等功能,如生产指示快速下达和生产状态的快速发布,从而提升企业管理生产效率,是数据网关技术出现和发展的客观要求。

数据网关的作用就是连接不同的通信系统,实现数据互通,所以首先要对不同系统进行物理连接,在物理连接的基础上,再根据不同系统的通信协议,利用协议允许的接口进行软件连接,通过数据接收、提取、发送的过程实现数据转发。

数据网关需要的两个要素:接口和数据处理。现代计算机技术的发展带来的丰富的接口选择和强大的计算能力恰好为此提供了条件,一台具备相应接口的,安装了相应数据处理软件的计算机,就是一个数据网关。

现有实现方式中最典型的代表就是工业控制计算机(简称工控机),生产厂商将各种接口进行模块(卡)化设计,将其与通用的计算机主机模块结合,就实现了通用计算机接入特定通信系统的目的,客户购买时根据需要选择接口模块(卡)和满足处理能力的通用计算机主机就可以方便的搭建出数据网关的硬件平台,在此基础上再开发专用的数据处理软件,就能够实现强大的数据分析、存储、转发等功能。

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数据网关的基本功能是进行不同通信协议间内容的翻译转换,但是对这个过程中的数据如何进行处理,或者如何使用这些数据,决定了数据网关的应用。根据对数据处理方式的不同,可将数据网关分成普通数据网关和专用数据网关两种。

普通数据网关

该型数据网关以数据传输功能为主,对所传输的数据只进行简单处理,如有效性过滤、存储、重新组织等。最典型的应用是控制系统中的操作上位机系统,该系统通过工业以太网、现场总线或者其它方式接入控制系统,将采集到的数据通过以太网(一般是 TCP/IP 协议)发送至操作员上位机,在控制画面上显示相应状态,同时又将上位机发出的操作指令发送给现场 PLC 等控制器,实现了现场设备通信系统与人工操作通信系统的数据连通。在这个典型中难以找到具体的数据网关,实际上是由操作上位机集成了数据转换的功能,充当了数据网关的角色。除此以外,本世纪开始广泛应用的 ERP、MES、ASP 等先进的管理系统,与生产流水线控制系统实现信息互通,这需要进行大量的数据组织、存储、转发等,就更加需要使用数据网关作为主要的信息桥梁和中转站。

专用数据网关

与普通型相比,该型不仅具有数据存储、转发等数据网关的基本功能,最大的特点是将其它高级的功能也进行了集成,构成了基于数据网关技术的专用设备。

最新的信息技术如云技术、物联网技术等的出现大都基于互联网技术的发展,而数据网关的连通不同通信网络的特性恰恰为这些新技术应用到传统产业提供了支撑。

通过数据网关,把生产数据发送给企业研发、质量中心,甚至专业的数据分析中心,利用“外脑”强大的计算能力和信息资源,对生产数据进行全方位、深层次的分析,进而得到更高效的生产工艺参数指导,从而提升产品质量,优化生产流程。在仅投入少量硬件的条件下,就具备了获得专业海量数据分析计算的能力,实现了低成本、高效益的兼顾。

通过数据网关,将生产数据实时发送至企业决策者的移动互联终端,使之可以随时根据市场变化制定生产策略,实现效益最大化;将生产数据实时发送至外地销售经理的移动互联终端,使之可以随时跟踪订单情况,反馈客户,并可以随时将新的客户需求传达到生产线,及时优化订单计划,达到降低生产成本,缩短交货周期的效果。

通过数据网关,将生产线状态与原材料、辅助材料、成品等物流信息整合,整体分析各个流程,确定最佳调度方案,实现资源的高效利用,实现即时生产、减少中间环节、降低库存、节约物流成本的目标。

物联网的智能网关

物联网是通过智能感知、射频识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网的主要目的在于使具有射频技术、红外传感技术或其他具有感知能力的新型传感设备,能够无缝的融入互联网,实现相互之间的信息交换,和进一步的智能识别、监控管理。

在物联网的信息感知领域中,由于无线传感网络技术的应用场景具有特殊性,其一般应用于局部区域内,网与网之间本身无法通信,也不适合于实现远程的数据传输,这使得传感设备节点形成了一个个信息孤岛,无法实现真正的全面互联互通、协同感知。此外,物联网应用中的感知技术种类繁多,采用不同的通信协议,根本无法实现互联互通。

物联网网关,作为一个新的名词,在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色,它将成为连接无线传感网络与传统通信网络的纽带,完成无线传感网络、传统通信网络以及其它不同类型网络之间的协议转换,实现局域和广域的数据互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能,运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点,了解各节点的相关信息,并实现远程控制。


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