现场总线有哪几种物联网四大计算模式揭秘

  • 学术交流
  • 2024年12月26日
  • 从物联网从业者的角度来看,经常看到对计算更加可用和分布式的需求。当开始将物联网与OT和IT系统整合时,面临的第一个问题是设备发送到服务器的庞大数据量。在一个工厂自动化的场景中,可能有数百个集成的传感器,这些传感器每1秒发送3个数据点。大部分的传感器数据在5秒钟之后就完全没用了。数百个传感器,多个网关,多个进程,以及多个系统,都需要几乎在瞬间处理这些数据。大多数数据处理支持者都支持云模型

现场总线有哪几种物联网四大计算模式揭秘

从物联网从业者的角度来看,经常看到对计算更加可用和分布式的需求。当开始将物联网与OT和IT系统整合时,面临的第一个问题是设备发送到服务器的庞大数据量。在一个工厂自动化的场景中,可能有数百个集成的传感器,这些传感器每1秒发送3个数据点。大部分的传感器数据在5秒钟之后就完全没用了。数百个传感器,多个网关,多个进程,以及多个系统,都需要几乎在瞬间处理这些数据。大多数数据处理支持者都支持云模型,即总是应该向云发送一些东西。这也是第一种物联网计算基础。

物联网中的云计算

通过物联网和云计算模型,我们基本上推动并处理你的感觉数据在云。你拥有一个摄入模块,它可以接收数据并存储在一个巨大的存储库(如Hadoop或NoSQL数据库)中,然后对其进行并行处理(使用Spark、AzureHDInsight或Hive等工具),最后利用即时信息做出决策。自从开始构建物联网解决方案,现在有了许多新的产品和服务,可以非常容易地实现这一点:使用AWS Kinesis 和 Big Data Lambda Services、Azure生态系统,或Google Cloud产品如Cloud IoT Core。

然而,在实践中也存在挑战,比如企业对于将其敏感信息保存在像Amazon, Microsoft, Google这样的第三方平台上的不适应;延迟以及网络故障问题;增加了存储成本、安全性以及持久性要求;通常,大型机学习框架不足以创建满足高性能需求的大型摄取模块。

面向物联网的雾计算

雾计算则提供了一种更为强大的解决方案。它利用的是本地处理单元或边缘节点,而不是将所有数据一路发往云端然后再由服务器进行处理与响应。这一点尤其重要,因为许多情况下,不仅仅是一些简单的事务发生,而且还涉及复杂且快速变化的情境,如智能制造过程中的实时调整。

4-5年前,当我们谈论无线技术时,就没有像Sigfox和LoraWAN那样的直接连接选项,也没有BLE mesh功能,因此必须依赖于更昂贵但可靠性的网络解决方案,以确保建立稳定而安全连接到中心单元。这是一个核心组件,其重要性很少有人理解。

实施雾网格所需掌握的事项繁多,从软件开发到开放性的设计,每一步都要求深刻理解。而当把网络视作屏障时,它会降低速度。此类实现需要跨越团队合作与供应商协作,但这也带来了供应链锁定的风险。

OpenFog Consortium 是专门为此目的而设立的一个组织,由行业领袖推动,是一套旨在促进雾计算环境下的开放标准框架,该框架提供了具体案例研究、试验台、技术规格,还有一套参考体系结构,以帮助定义如何有效地集成各类型设备以优化资源共享。

物联网边缘计算

物联网追求捕捉微小交互,并尽快做出反应。边缘计算离源头最近,可以应用于智能传感器节点。如果你陷入讨论边缘与雾之争,你应该明白,这两者代表着不同的概念:边缘是指智能传感器节点本身,而雾则是在局部网络内执行大量运算以减少延迟。

现在市场上已经出现了一系列现成解决方案,如微软发布的 Azure IoT Edge 或亚马逊推出的 AWS Greengrass,它们使得提高网关及传感器节点上的机能变得异常容易。但这种简便也改变了人们对“边缘”这一术语认知,使得真正意义上的“智慧”被重新定义。在2015年的ECI会议上,Alex提出了神经记忆芯片用于嵌入式人工智能工作:

真正意义上的“边际”操作,将发生于具有类似神经结构但具备永久载荷机制的小型化装置——它们能够预装机学算法,只为某一特定目的服务。那会不会太棒?让我们假设仓库末端可以执行有限关键字符串级别NLP任务,比如密码:“芝麻开门”。这样一种基于神经元结构的小型设备,一旦加载完机学算法,就好像燃烧其中的一张神经图表,但这是一次不可逆转的手段。

这个新兴嵌入式空间,为低功耗传感器节点引入极致先进的人工智能能力,使得小巧又坚固之处亦能成为智慧之源泉。

物联MIST模式

MIST模式作为第四种计画形式,它既包括基于clouds 的模型,又包含基于fog 的方法,以及edge 计划,同时允许您选择最合适当前情境下的策略,无需考虑是否要进一步扩展至其他层次。此外,这种方法能够根据实际情况灵活分配工作负载,无需等待更多资源投放进去就能得到显著提升。此举意味着对于Mesh 网络来说,有望见证更先进MIST 系统提出,更易于实施的一套全新的方法。

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