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本文分享自華為雲社區《【雲駐共創】HuaweiMate 40產線直擊之 華為雲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麼挑戰呢？

問題二：目前在智能製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，那麼為什麼要使用邊緣網關呢？邊緣網關有什麼好處呢？

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，會用於IoT相關的一些投資；同時，已經有63%的企業，通過IoT的部署，已經收穫非常豐厚的回報。物聯網在經濟中正在發揮著越來越重要的作用。關於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，並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，我們可以總結髮現，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。互聯網公司的發展，通過互聯網軟體數字化，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製造業、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划到十三五的規劃，到近期熱議的「新基建」，都在推動製造業產業升級。可目前我國製造業規模龐大、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製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，我們的關鍵挑戰在於：

• 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感測器。傳統的感測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，需要將感測器所有的感知數字化，用非常客觀的數字來表達諸如溫度、壓力、位置等等信息。同時，我們需要在感測器能夠感知的基礎上，讓它「學會表達」，也就是網路化，通過連接上網，讓「物物相連」。先數字化，然後網路化，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於：

• 百萬種數據元素，缺乏標準和規範；
• 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。那麼，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，就相當於不同國家的人，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，「架起橋樑」，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於：

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

如何讓數據變得有價值，是製造業面臨的一個巨大挑戰。海量的數據出現之後，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。可以看到，「萬物互聯」並不是一件簡單的事情。而回歸到製造業，在製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，數據採集的周期也非常短，基本以秒為單位。同時，數據如何使用，都已經被限制。因此，具體到製造業，數字化的過程中還有如下問題：

• 無法做個性化定製：全要素採集非常困難；
• 無法網路化協同：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、華為雲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」。數據都是通過採集進而上報上來的。華為雲IoT設備接入服務，即是進行數據採集工作的一個工具，或者說，平台。以下是華為雲IoT的物聯網解決方案架構圖：

​華為雲IoT雲服務，以LiteOS為操作系統，賦能設備以「感知」的能力，同時，通過SDK讓設備有網路化的能力；設備網路化之後，通過網關等方式接入華為雲IoT的物聯網平台（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。當然整個框架裡面也有很多華為雲其他的服務，比如資料庫等等，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，配合華為雲其他服務同時使用，幫助客戶快速端到端構築滿足要求的物聯網解決方案。其包括多網路接入、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）華為雲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」。那麼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，屬性上報之後，基於模型管理，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？這裡引入了一個「編解碼插件」的概念。具體的方式如下：

• 定義產品：這裡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：設備廠商獲取平台提供的樣例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：平台提供開發者Portal，通過開發者Portal基於自己定義的Profile，快速生成插件；

插件部署：對於完成的插件支持一鍵快速部署；

• 價值

對於上層應用價值：降低上層應用對設備管理複雜度，通過在平台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複雜度。

​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、構築邊雲協同、泛接入、可信的智能IoT邊緣服務：

​IoT邊緣，即除了提供雲端的能力以外，通過邊緣也會構築大量的能力，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、基於規則的設備聯動，邊雲協同實現多場景業務自定義

​邊緣側的設備聯動，可以和雲端的IoTDA接入服務做統一的協同。

5、網路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，當網路異常的時候，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，也就是說當網路邊緣站點跟雲端的網路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、華為雲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台的。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和採集器）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）採用私有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：

​通過控制台的產品頁面，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，創建產品並定義相關產品模型。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地址埠等等信息。

• 貼片機：Mounter1。較為複雜，裡面除了基本的信息，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、註冊子設備：在
HDC2021_Training/training_server下註冊Modbus子設備

• 選擇產品：

• 進行數據採集配置

• 添加子設備，並點擊「確定」：

• 完成

​以上就是一個簡單的設備接入的演示。華為雲IoT平台除了可以使用網關接入，還可以採取直連（MQTT）的方式，對硬體沒有特殊的要求，大家有時間可以自行前往進行體驗。

五、華為雲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後，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麼挑戰呢？

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、網路化、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：目前在智能製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，那麼為什麼要使用邊緣網關呢？邊緣網關有什麼好處呢？

答：邊緣網關對網路可靠性、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，我們可以看到華為雲IoT設備接入服務提供海量設備連接上雲、設備和雲端雙向消息通信、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，並可將設備數據靈活流轉到華為雲其他服務，幫助物聯網行業用戶快速完成設備聯網及行業應用集成。