企業(yè)可將邊緣計算用于物聯(lián)網(wǎng)分析

Sandra Gittlen 陳琳華

物聯(lián)網(wǎng)需要邊緣計算。據(jù)市場研究公司IDC的數(shù)據(jù)顯示，到2025年，全球?qū)⒂?16億臺聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設備，這些設備將產(chǎn)生79.4 ZB的數(shù)據(jù)。為了充分利用這些數(shù)據(jù)，企業(yè)開始投資位于網(wǎng)絡邊緣上的計算、存儲和網(wǎng)絡設備，包括物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和超融合基礎設施。

將處理和分析移到網(wǎng)絡邊緣可為物聯(lián)網(wǎng)帶來新的優(yōu)勢。例如，減少關鍵應用程序的延遲，在降低網(wǎng)絡負載的同時提高警報速度等。

我們與三名來自不同行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)早期采用者進行了交流，對他們是如何通過構建邊緣計算基礎設施來推進物聯(lián)網(wǎng)的部署進行了了解。以下是我們總結(jié)出來的經(jīng)驗。

托管服務可提供邊緣計算優(yōu)勢

SugarCreek正在為下一代食品制造做準備，高清攝像機和分析技術可以一起工作，以快速緩解污染或其他加工問題。SugarCreek的首席信息官Todd Pugh認為，及時處理這種自動化問題的唯一方法是增強公司的邊緣計算能力。

將分析、服務器和存儲置于邊緣以處理來自設備上的攝像頭和物聯(lián)網(wǎng)傳感器的數(shù)據(jù)，消除了“將命令和控制發(fā)送到云或集中式數(shù)據(jù)中心”的需求。通常情況下，這一發(fā)送需求可能需要40毫秒。Pugh稱：“解讀數(shù)據(jù)的時間太長了，無法在不影響生產(chǎn)的情況下利用這些數(shù)據(jù)做一些其他的事情。決策類的工作需要實時解讀數(shù)據(jù)。”

但是如果利用站點之間分配資源，那么邊緣計算可能會給IT部門帶來負擔。以SugarCreek為例，它在美國中西部地區(qū)有6個制造廠，SugarCreek計劃將其內(nèi)部管理的Lenovo邊緣計算基礎設施遷移到最近推出的VMware Cloud on Dell EMC托管服務上。目前SugarCreek已開始對Dell EMC和VMware的服務（代號為Project Dimension）展開測試。

SugarCreek已經(jīng)開始將邊緣計算用于對文件和打印服務以及Microsoft Active Directory的本地訪問，存儲來自室內(nèi)和室外監(jiān)控攝像機的視頻，以及聚合溫度和濕度傳感器以評估機器的運行狀況。

將這些數(shù)據(jù)放在邊緣而不是與數(shù)據(jù)中心進行實時交互（Pugh認為后者“在財務上不切實際”）可以減少總體帶寬需求。例如，公司可以在不占用有限帶寬的情況下存儲30天的高清視頻。其他數(shù)據(jù)（例如由傳感器生成的數(shù)據(jù)）可以先收集，然后再以一定的時間間隔回傳至數(shù)據(jù)中心。

托管服務將使得SugarCreek能夠迅速為更高級的監(jiān)視和分析計劃做好準備。 VMware Cloud on Dell EMC包括本地部署的Dell EMC VxRail超融合基礎設施、VMware vSphere、vSAN和NSX SD-WAN。

以這種方式部署邊緣計算還使得團隊能夠在邊緣執(zhí)行在主數(shù)據(jù)中心才能執(zhí)行的任何操作。他說：“我們將能夠保護邊緣的安全。通過微分段，我們可將其視為另一個數(shù)據(jù)中心。位于邊緣的托管服務將可讓我的員工能夠更加專注于更快更好地制作培根，而不用操心計算力和維護工作?！?h3>Wabtec自主研發(fā)超融合基礎設施

邊緣計算正在幫助擁有1.8萬臺火車機車的企業(yè)Wabtec Corp.繼續(xù)前進。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡、內(nèi)置在用于控制機車的20多臺計算機中的軟件以及人/機接口都在發(fā)送信息讓車載“微型數(shù)據(jù)中心”進行處理。這個中心可以處理數(shù)據(jù)采集、算法和存儲。Wabtec全球服務的預測主管Glenn Shaffer說，每臺機車都會發(fā)出成千上萬條消息，這些信息可幫助公司“提前發(fā)現(xiàn)80%發(fā)生的故障”。

Wabtec對于使用無線傳感器進行數(shù)據(jù)聚合并不陌生。這家鐵路運輸公司早在2000年就開始在機車上使用物聯(lián)網(wǎng)（當時還沒有物聯(lián)網(wǎng)這個術語），但是他們發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星通信的昂貴費用嚴重制約了物聯(lián)網(wǎng)的功能，而當時衛(wèi)星通信是將信息在機車和數(shù)據(jù)中心之間傳輸?shù)奈ㄒ贿x擇。此外，火車會穿越多種氣候、地形和障礙物（例如隧道），這會導致連接變得不穩(wěn)定。

通過邊緣計算，由車載系統(tǒng)生成的信息在機車內(nèi)部即可被分析、響應和存儲，這樣不會耗盡昂貴的帶寬。由Wabtec自主研發(fā)的微型數(shù)據(jù)中心可以感知重大故障并實時做出響應。

Wabtec全球貨運服務首席信息官John Reece表示，定制的基礎設施可監(jiān)測汽缸等零件，測量其磨損情況，合理規(guī)劃路線（防止出現(xiàn)密集的爬山），并在零件有故障之前安排維護時間。

如果車載微型數(shù)據(jù)中心收到警報，提示某個車軸開始鎖死，那么扭矩會被自動重新分配給其他車軸，防止代價高昂的故障出現(xiàn)，因為一旦出現(xiàn)這種故障就需要起重機來移動車輛。Reece說：“有些東西會在機車上迅速失效，需要在毫秒內(nèi)做出決策，因此我們必須要迅速采取行動。”

Reece說，盡管邊緣計算非常適合這種“快速排障”，但Wabtec還是要依靠云資源對機車環(huán)境進行更全面的監(jiān)控。例如，一旦發(fā)現(xiàn)零件出現(xiàn)故障，那么與邊緣連接的調(diào)制解調(diào)器將向維護車間發(fā)出警報，以便他們即時訂購零件并安排合適的技術人員來維修。后勤團隊也將會接受警告信息，以便即時提醒客戶可能出現(xiàn)延誤，并重新安排路線或分配替換機車。

Wabtec團隊非常謹慎地讓自己盡量不在車載系統(tǒng)上加載不必要的數(shù)據(jù)，最大程度地減少傳感器的數(shù)量，以及設法為工作人員提供洞察力，例如擋風玻璃刮水器的狀態(tài)。Reece表示，隨著5G無線連接的出現(xiàn)以及自動化列車的出現(xiàn)，規(guī)劃傳感器放置位置，確定在機車上采集哪些數(shù)據(jù)，以及如何在邊緣進行處理也很重要。IT部門已經(jīng)是按照將計算能力提升至當前狀態(tài)10倍的理念進行操作，但是它們?nèi)匀缓芸炀蜁^時了。Reece發(fā)現(xiàn)存儲也存在同樣的問題。此外，他還指出：“沿途的連通性永遠不會100%可靠，并且存在可能導致位于邊緣上的決策系統(tǒng)陷入癱瘓的風險?！?/p>

邊緣計算是對公有云資源的補充

水處理解決方案提供商Evoqua Water Technologies是部署物聯(lián)網(wǎng)技術的資深廠商。十多年來，他們一直依賴于連接和嵌入到設備中的傳感器來遠程監(jiān)控其凈化和過濾系統(tǒng)，收集數(shù)據(jù)，然后為客戶提供來自內(nèi)部和外部的洞察力。

Evoqua負責數(shù)字化解決方案的高級經(jīng)理Scott Branum稱：“數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀痉浅０嘿F，我們只能發(fā)送我們認為是重要的東西?！比绻O備正常運行，則每天只發(fā)送一次來自傳感器的數(shù)據(jù)。但是如果發(fā)出警報，那么所有的相關數(shù)據(jù)都會被發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。Evoqua就是通過這種方法來自控制其傳輸成本的。

Evoqua最近開始使用邊緣計算，將Digi International開發(fā)的基于Linux的小型網(wǎng)關設備嵌入到其水處理系統(tǒng)中。盡管傳感器生成的數(shù)據(jù)和其他的輸入數(shù)據(jù)最終通過蜂窩連接由計算和存儲網(wǎng)關流向了微軟Azure云服務中的數(shù)據(jù)處理平臺，但是一些業(yè)務邏輯的處理工作被放在了網(wǎng)絡邊緣。

Branum說：“我們布設了各種數(shù)據(jù)點，并通過專利算法對數(shù)據(jù)進行匯總，這樣業(yè)務規(guī)則就可以在需要的時候被觸發(fā)?！比绻麢z測到了災難性事件，那么邊緣分析將指示系統(tǒng)按照預先定義規(guī)則將它們關閉。他說：“在某些情況下，我們需要立即采取行動。當然如果數(shù)據(jù)每天傳輸一次然后再進行分析，那么我們也不會等。”

邊緣計算還可用于檢測設備性能異常，查明問題，并向不在現(xiàn)場的技術團隊發(fā)出警報，這些工作不需要用到數(shù)據(jù)中心。Branum說：“我們不僅不需要派人去檢查設備并查看其運行情況，智能業(yè)務系統(tǒng)還會提醒我們某個水泵出現(xiàn)了震動并為我們提供可能的解決方案?！边@樣一來，不僅可以安排技術人員做更有價值的工作，而且可以根據(jù)當前的問題來部署適當?shù)募寄堋?/p>

Branum的團隊會密切關注各種輸入并微調(diào)傳感器數(shù)據(jù)，以免產(chǎn)生誤報。他說：“我們在前端花費了很多時間，思考如何使用邊緣計算。目前我們的部署還不需要改進。但是如果市場和我們的客戶告訴我們某些功能沒有任何價值，只是會發(fā)出令人討厭的警報，那么我們會即時對它們進行改進?！?/p>

除了需要在邊緣做出即時決策之外，數(shù)據(jù)還會被發(fā)送到數(shù)據(jù)中心以進行深度分析，如成本效益報告和生命周期規(guī)劃。Branum指出，使用公有云而不是私有數(shù)據(jù)中心有助于降低開發(fā)成本并滿足安全性行業(yè)標準。他說：“我們正在嘗試著與Digi International共同對邊緣進行設計，并與Azure一起設計可隨著時間的推移不斷擴展的集中式數(shù)據(jù)處理平臺?！?/p>

本文作者Sandra Gittlen為IDG的特約撰稿人，同時還是大波士頓地區(qū)自由撰稿人兼編輯。她的文章涉足技術、商業(yè)、醫(yī)療保健、金融和生活方式等眾多主題。

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