聚焦三大核心技術(shù)，華為云為IoT未來技術(shù)發(fā)展牢固基石

在人類發(fā)展史上，通信技術(shù)的每一次革命性突破都使我們更接近整個數(shù)字社會?；趯θ祟惞ぷ鞣绞?、生活習(xí)慣所帶來的顛覆性變化，物聯(lián)網(wǎng)被稱為世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物、物與物實現(xiàn)智慧對話與融合，創(chuàng)造一個更加智慧的世界。

而目前，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在中國還處于前期的概念導(dǎo)入期和產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成階段，沒有成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和完善的技術(shù)體系，整體產(chǎn)業(yè)處于醞釀階段。那么即將到來的產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，技術(shù)方面的發(fā)力點(diǎn)與基礎(chǔ)，又有哪些？

計算邊緣化的訴求越來越多

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的設(shè)備，不僅僅需要計算能力龐大的云，更需要在本地實時地預(yù)處理各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)。

比如在交通領(lǐng)域，各大城市都在試點(diǎn)車路協(xié)同，以保障未來自動駕駛的安全性和可靠性。道路上的傳感器感知了路上的人、車、物、天氣等瞬息萬變的信息，需要在本地毫秒級完成實時計算并傳遞給高速行駛的汽車。以引導(dǎo)汽車提前做好規(guī)劃，減少事故和擁堵事件。

再如在工業(yè)場景中，針對生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量實時監(jiān)測和設(shè)備預(yù)測性維護(hù)正在加速應(yīng)用，以提升缺陷及時發(fā)現(xiàn)率和降低設(shè)備停機(jī)時間。工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)頻度高、數(shù)據(jù)量大，例如注塑機(jī)需要對模具所有觸點(diǎn)、溫度、壓力、張力等多達(dá)上萬個測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行毫秒級采集，并實時給出產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的分析和閉環(huán)決策，這種低時延和實時響應(yīng)必須在邊緣完成。

華為云IoT邊緣服務(wù)，基于云邊協(xié)同整體原則，提供動態(tài)協(xié)議加載庫，支持本地100多種協(xié)議接入及自定義協(xié)議開發(fā)；提供高性能消息總線，在萬級設(shè)備同時在線的情況下可獲得毫秒級響應(yīng)；提供動態(tài)路由引擎，支持?jǐn)?shù)據(jù)自動填充、消息按需轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)選擇上云；提供高效數(shù)據(jù)清洗引擎，支持?jǐn)?shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)降頻、數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)壓縮等處理，數(shù)據(jù)清洗降比可達(dá)1/20。

多設(shè)備及應(yīng)用的復(fù)雜交互關(guān)系催生萬物孿生

不同廠商、不同標(biāo)準(zhǔn)的成千上萬的設(shè)備聯(lián)接到云和邊緣，只是一個開始，隨著設(shè)備的數(shù)量和品種越來越多、數(shù)據(jù)量的沉淀越來越大，設(shè)備、數(shù)據(jù)等物與物之間網(wǎng)狀的交互關(guān)系，只會越來越龐雜。因此需要一種標(biāo)準(zhǔn)、高效、實時、可視化的數(shù)字孿生模型和工具。

比如在工業(yè)場景中，一條生產(chǎn)線下來，少則幾十，多則成百上千的不同廠商設(shè)備，每秒都會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。如何高效、有價值地利用好這些數(shù)據(jù)？除了實時采集能力外，還需要將產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)按照數(shù)字孿生模型存放，以便生產(chǎn)和經(jīng)營管理者能夠讀懂這些數(shù)據(jù)。

華為云IoT數(shù)據(jù)孿生及數(shù)據(jù)分析服務(wù)，首先提供了一套開放、易擴(kuò)展、標(biāo)準(zhǔn)化集成度高的靈活建模語言DTML，讓開發(fā)者可以快速準(zhǔn)確地數(shù)字化表達(dá)聯(lián)接的設(shè)備及生產(chǎn)線數(shù)據(jù)。其次，我們還提供了高性能模型數(shù)據(jù)處理引擎，可輕松完成億級測點(diǎn)數(shù)據(jù)的動態(tài)映射，并支持單實例每秒10萬+模型的并發(fā)計算任務(wù)。第三，我們?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量時序數(shù)據(jù)，提供了按照數(shù)據(jù)時間線處理、高達(dá)20比1壓縮比的存儲服務(wù)，且支持?jǐn)?shù)據(jù)冷熱分層處理，降低存儲成本高達(dá)50%~80%。第四，提供時空數(shù)據(jù)融合搜索引擎，支持SQL/MM標(biāo)準(zhǔn)，提升物體軌跡分析性能50%以上。

無縫集成系統(tǒng)要求協(xié)作生態(tài)化

目前的物聯(lián)網(wǎng)場景，雖然絕大多數(shù)都還以單點(diǎn)解決方案的方式在構(gòu)建。但我們已經(jīng)看到了越來越多的設(shè)備和設(shè)備、生產(chǎn)線和訂單系統(tǒng)、工廠和ERP、MIS等系統(tǒng)之間互聯(lián)互通相互協(xié)作的訴求。

比如自動化生產(chǎn)過程中，缺料前就已經(jīng)提前跟倉儲管理和物流系統(tǒng)發(fā)出了送料的業(yè)務(wù)單；前端的訂單系統(tǒng)跟MES和數(shù)字化工廠系統(tǒng)打通，客戶就能很方便地看到自己訂單的生產(chǎn)狀態(tài)，從而合理安排自己的進(jìn)銷存管理，提升生產(chǎn)管理效率。

華為云IoT，集成物模型標(biāo)準(zhǔn)，采用開源容器化技術(shù)，通過預(yù)集成的方式，將物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的數(shù)字化孿生設(shè)備和IoT應(yīng)用、解決方案、企業(yè)IT信息系統(tǒng)無縫集成，讓IoT解決方案真正實現(xiàn)組件式拼裝；實現(xiàn)云端一次集成、混合云、智能站點(diǎn)、邊緣等多點(diǎn)部署。

在河南某鋼鐵生產(chǎn)廠，鋼產(chǎn)品的質(zhì)量分析一直是客戶關(guān)注的重點(diǎn)場景。而針對軋鋼產(chǎn)線的軋件做質(zhì)量分析，首先一個挑戰(zhàn)就是獲得軋鋼產(chǎn)線時空對齊的數(shù)據(jù)。時空對齊的數(shù)據(jù)是指將特定時刻上，把對應(yīng)到軋件產(chǎn)品某個特定區(qū)域的產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)給找到，這里面的難度在于鋼坯在軋制過程中面積是不斷變化，移動速度也不均勻。

其次，還需要通過IoT孿生建模，為熱軋產(chǎn)線構(gòu)建產(chǎn)線數(shù)字孿生，將影響時空數(shù)據(jù)的各種參數(shù)比如產(chǎn)線移動速度，減速因子，產(chǎn)線各工藝環(huán)節(jié)上下游關(guān)系，工藝參數(shù)等等進(jìn)行建模并關(guān)聯(lián)計算，最終得到質(zhì)量分析應(yīng)用所需要的時空對齊的數(shù)據(jù)。

另外一個挑戰(zhàn)就是數(shù)據(jù)的低時延和本地自治的要求，熱軋生產(chǎn)線的工業(yè)現(xiàn)場是以毫秒級頻度產(chǎn)生數(shù)據(jù)，一些數(shù)據(jù)的匯聚和異常處理需要在本地實時完成，以降低產(chǎn)能異常消耗。我們通過在生產(chǎn)現(xiàn)場部署華為云IoT邊緣網(wǎng)關(guān)設(shè)備，結(jié)合華為IoT生態(tài)伙伴在鋼鐵領(lǐng)域的智能算法&模型，基于邊云協(xié)同框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)的實時處理，為客戶提供端到端的解決方案，幫助客戶提升產(chǎn)品質(zhì)量。

通過質(zhì)量分析的應(yīng)用，提升鋼產(chǎn)品質(zhì)量1.1%，每年就可為百萬噸產(chǎn)量的鋼廠帶來數(shù)千萬的收益。

在四川某高速的自動駕駛車路協(xié)同試驗路段，華為云IoT路網(wǎng)數(shù)字化服務(wù)提供的車路協(xié)同解決方案，接入了多家廠商的雷達(dá)、攝像頭、氣象傳感器、邊坡橋隧傳感器等路側(cè)傳感設(shè)備，一方面提供云邊多級架構(gòu)，通過云端融合分析邊緣感知數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)和IoT數(shù)字孿生，使能智慧道路應(yīng)用，幫助高速管理者提升全局管理＋局部協(xié)同的綜合管理能力；另一方面提供低時延、高可靠的服務(wù)性能，基于IoT邊緣服務(wù)，云端訓(xùn)練升級的算法部署至路側(cè)邊緣智能設(shè)備，基于昇騰AI，實現(xiàn)亞米級定位精度、百毫秒級感知時延的全量路況信息感知能力，極大地提升了交通異常事件的處理響應(yīng)效率；最后是提供全場景、廣接入的能力，基于IoT連接服務(wù)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接入，覆蓋標(biāo)準(zhǔn)中三百多種V2X事件，實現(xiàn)高速路況的準(zhǔn)全天候全感知。

隨著各種技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，IoT技術(shù)在各個領(lǐng)域也將得到進(jìn)一步的探索和應(yīng)用，然而計算邊緣化、萬物孿生化以及協(xié)作生態(tài)化將是IoT發(fā)展繞不開的三大基石，也是華為云IoT聚焦發(fā)展的三大技術(shù)核心。