基于華為云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理云平臺開發(fā)

德國舍美有限責(zé)任兩合公司上海代表處 雷榮

目前,隨著我國信息技術(shù)的快速發(fā)展,使得信息化、智能化技術(shù)與國民日常的生產(chǎn)生活有著密切地聯(lián)系。而在此過程中,各項設(shè)備也逐步走進(jìn)各家各戶中,為國民的生產(chǎn)生活帶來了翻天覆地的變化。但是,若對所有設(shè)備進(jìn)行管理與維護(hù)不僅消耗時間長、可能對于人員專業(yè)技能也有著一定的要求。在這種情況下,基于華為云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理云平臺的開發(fā)顯得非常重要。對此,本文則希望通過對基于華為云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理云平臺的開發(fā)情況進(jìn)行探討及分析,進(jìn)一步了解到設(shè)備管理云平臺。

0 引言

當(dāng)前全球工業(yè)正在從機(jī)械化、電氣化、自動化進(jìn)入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化為特征的4.0新階段,2015年以來,國家各個層面密集出臺相關(guān)政策,大力支持和發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”的融合發(fā)展,力推工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以支撐我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級,設(shè)備管理云平臺隨之應(yīng)運(yùn)而生。

1 華為云、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及設(shè)備管理云平臺的概述

1.1 華為云定義

華為云主要指立足于瀏覽器云管理平臺基礎(chǔ)上,利用互聯(lián)網(wǎng)線上自助服務(wù)為用戶提供云計算IT基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),其最為突出的作用在于可根據(jù)用戶業(yè)務(wù)變化進(jìn)行彈性服務(wù),在降低成本的基礎(chǔ)上最大程度滿足用戶的服務(wù)需求。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義

物聯(lián)網(wǎng)則是指利用各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)等裝置與技術(shù)對需要監(jiān)控、連接以及互動的事物進(jìn)行聲音、光、熱、電等信息的采集,利用網(wǎng)絡(luò)接入的方式實現(xiàn)物與物、人與人間的廣泛聯(lián)系,在此過程中,物聯(lián)網(wǎng)作為一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)前提條件下的信息承載體被獨(dú)立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)信息交互功能。

1.3 設(shè)備管理云平臺定義

設(shè)備管理云平臺是一個運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等技術(shù),搭配信息安全防護(hù)并具備一定的信息安全防護(hù)能力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,主要目標(biāo)為采集企業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備(包括數(shù)控機(jī)床、PLC控制設(shè)備等)或其他重要設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及產(chǎn)品生產(chǎn)工藝參數(shù),并將數(shù)據(jù)實時發(fā)送至云平臺,以進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控與展示,同時通過云端大數(shù)據(jù)算法分析各類設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維及生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù),自動生成各類分析及預(yù)測報表模型,實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理,最終助力企業(yè)進(jìn)行車間數(shù)字化管理,提升設(shè)備運(yùn)行效率,提高產(chǎn)品產(chǎn)量與合格率,提升企業(yè)整體數(shù)字化水平。

2 基于華為云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理云平臺的總體架構(gòu)

基于華為云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理云平臺整體架構(gòu)分為三層:應(yīng)用層、華為云服務(wù)層和設(shè)備接入層,其中應(yīng)用層包括了展現(xiàn)層、前端UI、邏輯層、業(yè)務(wù)層、底層框架、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫;華為云服務(wù)主要是P a a s平臺(IoTDA-華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺),設(shè)備接入層主要是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)源管理:(1)展現(xiàn)層:整體應(yīng)用功能將通過門戶方式進(jìn)行展現(xiàn),架構(gòu)分設(shè)計了扁平化和柵格化兩種設(shè)計風(fēng)格,滿足PC端展示的同時,兼容DLV大屏等展示端。(2)前端U I:系統(tǒng)采用了現(xiàn)下最流行的V U E框架,結(jié)合HTML5、CSS3、Ajax和Element-ui技術(shù),渲染視圖,使前端界面更加豐富[1]。(3)邏輯層:邏輯層采用模板引擎的動態(tài)渲染,讓程序?qū)崿F(xiàn)界面和數(shù)據(jù)分離,業(yè)務(wù)代碼和邏輯代碼的分離,大大提升了開發(fā)效率,良好的設(shè)計也使得代碼重用變得更加容易。(4)業(yè)務(wù)層:業(yè)務(wù)層是整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理分配,架構(gòu)設(shè)計了后臺管理系統(tǒng)和設(shè)備管理平臺。業(yè)務(wù)層還包括了對象存儲,數(shù)據(jù)緩存,日記記錄等。(5)底層架構(gòu):整個系統(tǒng)使用了Spring Boot、MyBatis框架,Nginx負(fù)載均衡以及Tomcat。(6)數(shù)據(jù)處理:主要包括了存儲過程,數(shù)據(jù)緩存。(7)數(shù)據(jù)庫:PostgreSQL和GaussDB;(8)PAAS:主要包括設(shè)備接入服務(wù)IoTDA。IoTDA是華為云的物聯(lián)網(wǎng)平臺設(shè)備接入服務(wù),IoTDA可以實現(xiàn)設(shè)備管理、設(shè)備數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和消息通信等功能;接收從IoTDA轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)。(9)數(shù)據(jù)采集:數(shù)據(jù)采集的設(shè)備形式有PLC、CNC和數(shù)據(jù)采集API,數(shù)據(jù)采集完成后,采用Mqtt將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺A為云上;(10)數(shù)據(jù)源:主要是設(shè)備上報的數(shù)據(jù),上報時會分為3個TOPIC,分別是設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備的告警信息和設(shè)備當(dāng)前的參數(shù)。

3 基于華為云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理云平臺的功能實現(xiàn)

3.1 功能模塊實現(xiàn)

目前,云平臺的模塊主要有:工廠結(jié)構(gòu)設(shè)置、設(shè)備類型設(shè)置、設(shè)備信息管理、設(shè)備模板管理、設(shè)備信息管理、設(shè)備信息處理和接口管理,其中工廠結(jié)構(gòu)設(shè)置和設(shè)備類型設(shè)置顯示在系統(tǒng)設(shè)置菜單欄中,設(shè)備信息處理和接口管理主要管理華為云相關(guān)的接口。

本系統(tǒng)中,設(shè)備采集數(shù)據(jù)后,先通過IoTDA 服務(wù)傳輸給云端GaussDB存儲,通過Jms對云端GaussDB實時實行監(jiān)測--統(tǒng)計數(shù)據(jù),統(tǒng)計后的數(shù)據(jù),再次存入GaussDB指定表;在統(tǒng)計的同時通過IotDA服務(wù)獲取數(shù)據(jù),存儲到邊緣數(shù)據(jù)庫PostgreSQL。PostgreSQL得到數(shù)據(jù)后,定時將清洗結(jié)果存入云端GaussDB數(shù)據(jù)庫,并進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總。采用圖形、標(biāo)注等方式,直觀的展現(xiàn)分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論供參考。

3.2 工廠總覽

功能描述:設(shè)備統(tǒng)計、設(shè)備狀態(tài)、今日設(shè)備報警總數(shù)、今日設(shè)備消息總數(shù)、工廠整體OEE。

設(shè)計描述:設(shè)備統(tǒng)計(設(shè)備總量,已激活數(shù)量,未激活數(shù)量)、設(shè)備狀態(tài)(在線設(shè)備數(shù)量,離線設(shè)備數(shù)量,運(yùn)行中設(shè)備數(shù)量,顯示最近時間的兩條設(shè)備信息)、今日設(shè)備報警總數(shù)、今日設(shè)備消息總數(shù)、工廠整體OEE(可切換7天和30天展示)。

3.3 平臺監(jiān)控

功能描述:設(shè)備統(tǒng)計、設(shè)備狀態(tài)、今日設(shè)備報警總數(shù)、今日設(shè)備消息總數(shù)、工廠整體OEE。

設(shè)計描述:查詢框(默認(rèn)針對所有企業(yè),點(diǎn)擊選擇)、設(shè)備統(tǒng)計(設(shè)備總量,已激活數(shù)量,未激活數(shù)量)、設(shè)備狀態(tài)(在線設(shè)備數(shù)量,離線設(shè)備數(shù)量,運(yùn)行中設(shè)備數(shù)量,顯示最近時間的兩條設(shè)備信息)、今日設(shè)備報警總數(shù)、今日設(shè)備消息總數(shù)、工廠整體OEE(可切換7天和30天展示)。

3.4 設(shè)備信息管理

功能描述:設(shè)備信息頁面可以切換狀態(tài),創(chuàng)建設(shè)備,查看,修改,刪除,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:設(shè)備信息管理頁面可以切換圖表頁和列表頁,兩個模式的添加按鈕的分布不同,添加的信息也略有不同。點(diǎn)擊設(shè)備/查看,跳轉(zhuǎn)設(shè)備詳情頁,并可以對設(shè)備基礎(chǔ)信息進(jìn)行修改。設(shè)備詳情頁可以刪除和克隆該設(shè)備,以及設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。

3.5 設(shè)備模板管理

功能描述:每個企業(yè)有自己的模板,模板歸屬于各個公司,各自公司只能使用自己的模板,同一個類型的設(shè)備可以有多個模板。設(shè)備模板中可以默認(rèn)填寫設(shè)備相關(guān)的所有信息。設(shè)備模板頁面可以切換狀態(tài),模板的添加,修改,刪除,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:設(shè)備模板管理頁面可以切換圖表頁和列表頁,兩個模式的添加按鈕的分布不同。點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加設(shè)備模板;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對設(shè)備模板進(jìn)行修改操作,點(diǎn)保存詢問是否更新實例設(shè)備的模板;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除已有的設(shè)備模板,正在使用中的不可刪除;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息[3]。

3.6 設(shè)備參數(shù)管理

功能描述:設(shè)備參數(shù)頁面可以切換狀態(tài),參數(shù)的添加,修改,刪除,支持關(guān)鍵字查詢。企業(yè)用戶可以在設(shè)置自己的設(shè)備參數(shù)(濕度/溫度/電壓等),并在設(shè)備運(yùn)行中,針對這些參數(shù)進(jìn)行告警等輔助信息提示。設(shè)備參數(shù)可以被設(shè)備模板及設(shè)備信息調(diào)用。

設(shè)計描述:設(shè)備參數(shù)管理頁面可以切換圖表頁和列表頁,兩個模式的添加按鈕的分布不同。點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加設(shè)備模板;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對設(shè)備模板進(jìn)行修改操作;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除已有的設(shè)備參數(shù);查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息。

3.7 企業(yè)管理

功能描述:后臺管理員可以對所有的企業(yè)的信息進(jìn)行增刪改查,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加企業(yè),自動生成企業(yè)代碼;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對企業(yè)進(jìn)行修改操作;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除創(chuàng)建的企業(yè);點(diǎn)擊“查看”按鈕,可以查看企業(yè)詳情;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息。

3.8 角色管理

功能描述:管理員可以對自己企業(yè)的角色信息進(jìn)行增刪改查,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加角色;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對角色信息進(jìn)行修改操作;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除創(chuàng)建的角色;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息[4]。

3.9 權(quán)限管理

功能描述:管理員可以對自己創(chuàng)建的權(quán)限信息進(jìn)行增刪改查,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加權(quán)限;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對權(quán)限進(jìn)行修改操作;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除創(chuàng)建的權(quán)限;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息。

3.10 系統(tǒng)配置

功能描述:IOTDA配置,保留兩個配置位置,內(nèi)容待定。設(shè)計描述:IOTDA配置,輸入AK、SK的內(nèi)容。

3.11 功能管理

功能描述:添加菜單,修改菜單名稱,調(diào)整排序,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:添加一級菜單,添加二級菜單;修改一級菜單名稱,修改二級菜單名稱;調(diào)整排序,上移/下移,列表和平臺的功能欄的順序?qū)?yīng)變化;導(dǎo)入,導(dǎo)出,模板下載;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息。

3.12 數(shù)據(jù)字典管理

功能描述:數(shù)據(jù)字典的添加,修改,刪除,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:設(shè)備類型管理頁面點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加數(shù)據(jù)字典;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對數(shù)據(jù)字典進(jìn)行修改操作;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除已創(chuàng)建的數(shù)據(jù)字典;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息。

3.13 短信模板管理

功能描述:短信模板的添加,修改,刪除,支持關(guān)鍵字查詢。

設(shè)計描述:短信模板管理頁面點(diǎn)擊“添加”按鈕,可以添加短信模板;點(diǎn)擊“修改”按鈕,可以對短信模板進(jìn)行修改操作;點(diǎn)擊“刪除”按鈕,可以刪除已創(chuàng)建的短信模板;查詢只顯示包含關(guān)鍵字的信息。

3.14 設(shè)備信息處理

功能描述:系統(tǒng)通過華為IOTDA平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,處理完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用,并展示在平臺上[5]。

3.15 接入管理

系統(tǒng)上進(jìn)行虛擬設(shè)備的創(chuàng)建,并通過接口在華為云上創(chuàng)建一臺設(shè)備并保存其編號。華為云通過編號去獲取設(shè)備的真實數(shù)據(jù),從而使真實設(shè)備數(shù)據(jù)與系統(tǒng)平臺上的虛擬設(shè)備形成關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)語

綜上所述,設(shè)備管理云平臺的合理搭建,企業(yè)可以構(gòu)建自有技術(shù)體系。通過以云平臺為載體的知識與以云平臺驅(qū)動的智能硬件相結(jié)合,可以打造形成智能化的制造體系。與此同時,將制造領(lǐng)域的設(shè)備接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,有助于推動中國邁入制造強(qiáng)國行列。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺成為了支撐制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級的一種新型產(chǎn)品,有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由流動與知識工作的自動化,從根本上改善制造業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)維管理和質(zhì)量保障模式,重建我國自主工業(yè)技術(shù)和知識體系,為智能制造發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

引用

[1] 鐘健.中建二局綜合性設(shè)備管理云平臺成功上線[J].中國設(shè)備工程,2021(7):2.

[2] 李惠蓉.基于云平臺的檢測設(shè)備虛擬控制面板的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國設(shè)備工程,2021(7):154-156.

[3] 劉志宇,王德權(quán),楊佳杭,等.基于云平臺的設(shè)備智能管理系統(tǒng)的研究[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2021(2):165-168.

[4] 韓將星.無線電監(jiān)測站物聯(lián)網(wǎng)平臺管理系統(tǒng)頂層架構(gòu)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2021,11(1):54-58.

[5] 陸偉忠.基于物聯(lián)網(wǎng)的資產(chǎn)設(shè)備智能化管理應(yīng)用的探索[J].電子測試,2020(15):87-88.