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聚焦三大核心技术,华为云为IoT未来技术发展牢固基石

聚焦三大核心技术,华为云为IoT未来技术发展牢固基石

导语:

在人类发展史上,通信技术的每一次革命性突破都使我们更接近整个数字社会。基于对人类工作方式、生活习惯所带来的颠覆性变化,物联网被称为世界信息产业的第三次浪潮。物联网将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用,使人与物、物与物实现智慧对话与融合,创造一个更加智慧的世界。

而目前,物联网产业在中国还处于前期的概念导入期和产业链逐步形成阶段,没有成熟的技术标准和完善的技术体系,整体产业处于酝酿阶段。那么即将到来的产业物联网,技术方面的发力点与基础,又有哪些?

计算边缘化的诉求越来越多

产业物联网联接的设备,不仅仅需要计算能力庞大的云,更需要在本地实时地预处理各种复杂的数据

比如在交通领域,各大城市都在试点车路协同,以保障未来自动驾驶的安全性和可靠性。道路上的传感器感知了路上的人、车、物、天气等瞬息万变的信息,需要在本地毫秒级完成实时计算并传递给高速行驶的汽车。以引导汽车提前做好规划,减少事故和拥堵事件。

再如在工业场景中,针对生产线的产品质量实时监测和设备预测性维护正在加速应用,以提升缺陷及时发现率和降低设备停机时间。工业设备产生的数据频度高、数据量大,例如注塑机需要对模具所有触点、温度、压力、张力等多达上万个测点数据进行毫秒级采集,并实时给出产品质量和设备运行状态的分析和闭环决策,这种低时延和实时响应必须在边缘完成。

华为云IoT边缘服务,基于云边协同整体原则,提供动态协议加载库,支持本地100多种协议接入及自定义协议开发;提供高性能消息总线,在万级设备同时在线的情况下可获得毫秒级响应;提供动态路由引擎,支持数据自动填充、消息按需转发、数据选择上云;提供高效数据清洗引擎,支持数据过滤、数据降频、数据聚合、数据压缩等处理,数据清洗降比可达1/20。

聚焦三大核心技术,华为云为IoT未来技术发展牢固基石

多设备及应用的复杂交互关系催生万物孪生

不同厂商、不同标准的成千上万的设备联接到云和边缘,只是一个开始,随着设备的数量和品种越来越多、数据量的沉淀越来越大,设备、数据等物与物之间网状的交互关系,只会越来越庞杂。因此需要一种标准、高效、实时、可视化的数字孪生模型和工具。

比如在工业场景中,一条生产线下来,少则几十,多则成百上千的不同厂商设备,每秒都会产生海量的数据。如何高效、有价值地利用好这些数据?除了实时采集能力外,还需要将产生的海量数据按照数字孪生模型存放,以便生产和经营管理者能够读懂这些数据。

华为云IoT数据孪生及数据分析服务,首先提供了一套开放、易扩展、标准化集成度高的灵活建模语言DTML,让开发者可以快速准确地数字化表达联接的设备及生产线数据。其次,我们还提供了高性能模型数据处理引擎,可轻松完成亿级测点数据的动态映射,并支持单实例每秒10万+模型的并发计算任务。第三,我们为物联网产生的海量时序数据,提供了按照数据时间线处理、高达20比1压缩比的存储服务,且支持数据冷热分层处理,降低存储成本高达50%~80% 。第四,提供时空数据融合搜索引擎,支持SQL/MM标准,提升物体轨迹分析性能50%以上。

聚焦三大核心技术,华为云为IoT未来技术发展牢固基石

无缝集成系统要求协作生态化

目前的物联网场景,虽然绝大多数都还以单点解决方案的方式在构建。但我们已经看到了越来越多的设备和设备、生产线和订单系统、工厂和ERP、MIS等系统之间互联互通相互协作的诉求。

比如自动化生产过程中,缺料前就已经提前跟仓储管理和物流系统发出了送料的业务单;前端的订单系统跟MES和数字化工厂系统打通,客户就能很方便地看到自己订单的生产状态,从而合理安排自己的进销存管理,提升生产管理效率。

华为云IoT,集成物模型标准,采用开源容器化技术,通过预集成的方式,将物联网联接的数字化孪生设备和IoT应用、解决方案、企业IT信息系统无缝集成,让IoT解决方案真正实现组件式拼装;实现云端一次集成、混合云、智能站点、边缘等多点部署。

在河南某钢铁生产厂,钢产品的质量分析一直是客户关注的重点场景。而针对轧钢产线的轧件做质量分析,首先一个挑战就是获得轧钢产线时空对齐的数据。时空对齐的数据是指将特定时刻上,把对应到轧件产品某个特定区域的产线各环节的工艺参数给找到,这里面的难度在于钢坯在轧制过程中面积是不断变化,移动速度也不均匀。

其次,还需要通过IoT孪生建模,为热轧产线构建产线数字孪生,将影响时空数据的各种参数比如产线移动速度,减速因子,产线各工艺环节上下游关系,工艺参数等等进行建模并关联计算,最终得到质量分析应用所需要的时空对齐的数据。

另外一个挑战就是数据的低时延和本地自治的要求,热轧生产线的工业现场是以毫秒级频度产生数据,一些数据的汇聚和异常处理需要在本地实时完成,以降低产能异常消耗。我们通过在生产现场部署华为云IoT边缘网关设备,结合华为IoT生态伙伴在钢铁领域的智能算法&模型,基于边云协同框架实现数据在边缘侧的实时处理,为客户提供端到端的解决方案,帮助客户提升产品质量。

通过质量分析的应用,提升钢产品质量1.1%,每年就可为百万吨产量的钢厂带来数千万的收益。

在四川某高速的自动驾驶车路协同试验路段,华为云IoT路网数字化服务提供的车路协同解决方案,接入了多家厂商的雷达、摄像头、气象传感器、边坡桥隧传感器等路侧传感设备,一方面提供云边多级架构,通过云端融合分析边缘感知数据,结合大数据和IoT数字孪生,使能智慧道路应用,帮助高速管理者提升全局管理+局部协同的综合管理能力;另一方面提供低时延、高可靠的服务性能,基于IoT边缘服务,云端训练升级的算法部署至路侧边缘智能设备,基于昇腾AI,实现亚米级定位精度、百毫秒级感知时延的全量路况信息感知能力,极大地提升了交通异常事件的处理响应效率;最后是提供全场景、广接入的能力,基于IoT连接服务,实现物联网典型网络协议接入,覆盖标准中三百多种V2X事件,实现高速路况的准全天候全感知。

随着各种技术的发展及应用,IoT技术在各个领域也将得到进一步的探索和应用,然而计算边缘化、万物孪生化以及协作生态化将是IoT发展绕不开的三大基石,也是华为云IoT聚焦发展的三大技术核心。

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