发布于: May 21, 2021
在工业物联网监控平台中，最为关键的便是数据的手机工作。以一个风力发电场为例：其涡轮机分布在数百平方英里的范围内。能源运营商必须通过最大限度地提高涡轮机性能来产生稳定、可盈利的电力输出。虽然例行的定期维护是连续运行的关键，但这并不能阻止涡轮机在下一个维护时段之前停机。能源运营商希望通过向运营人员提供近乎实时的涡轮机机械性能数据来最大限度地提高风力发电场输出。通过访问此实时数据，可以根据当前状况安排维护，并在检测到故障时立即采取措施。然后，可以通过移动设备自动给现场工程师发送警报。
构建解决方案
您可以将这些业务需求分解为以下解决方案目标：
- 在边缘从涡轮机获得连续的近乎实时的传感器数据。
- 安全地将数据传输和提取到 Amazon Web Services 云中。
- 处理数据并自动触发有关异常值的移动警报（例如，如果振动 (Hz) 变得过高，则调查潜在的故障）。
- 以可视化方式向操作人员呈现涡轮机指标，并为机器学习模型的临时分析、研究和未来输入提供永久性历史数据集。
1.在边缘侧收集工业设备数据
数据可以通过传感器从工业设备（在该示例中，是风力涡轮机）收集。传感器数据从设备传输到在网关设备上运行的 Amazon Web Services IoT Greengrass Core。Amazon Web Services IoT Greengrass 提供使用 Amazon Web Services Lambda 函数的本地计算、支持本地设备到设备和设备到云通信的本地消息代理、用于管理设备状态的设备影子，以及使用在 Amazon SageMaker 中训练的深度学习模型的机器学习推理。您可以使用Amazon Web Services 管理控制台或 Amazon Web Services CLI 创建 Lambda 函数并配置 Amazon Web Services IoT Greengrass，从而简化开发和部署过程。风力涡轮机可以使用MQTT（一种轻量级的发布-订阅消息协议）将其状态传达给Amazon Web Services IoT Greengrass。消息由本地消息代理通过主题（用作设备、Amazon Web Services IoT Greengrass 和 Amazon Web Services IoT Core 之间的双向通信通道）在发布者和订阅者之间进行路由。
Amazon Web Services IoT Greengrass 还使用预构建的连接器或 Lambda 函数为 OPC-UA 和本地协议转换提供支持。这使您可以与使用 Modbus RTU 等专有协议的设备交互，而无需部署新的传感覆盖。然而，添加更多传感器也是有利的。您可以创建与现有运营技术系统分开的新采集层，从而提高安全性并使您的开发团队能够更快地进行创新。如果您使用微控制器构建新的传感设备，您可以使用 Amazon FreeRTOS，该服务是一个支持很多硬件架构的开源实时操作系统 (RTOS) 并提供库以简化与 Amazon Web Services IoT 的网络连接、管理安全性和执行空中 (OTA) 更新。Amazon FreeRTOS 可以使用 MIT 许可证免费下载，并且可以进行修改而无需 Amazon Web Services的许可。您可以在此处找到合格微控制器的列表。
2.安全地将数据传输和提取到 Amazon Web Services
MQTT 消息从 Amazon Web Services IoT Greengrass 安全地传输到 Amazon Web Services IoT Core，即 Amazon Web Services 云的入口点。Amazon Web Services IoT Core 提供有几个关键功能：
- 用于身份验证和授权的身份服务。
- 用于连接设备的设备网关。
- 用于路由消息的消息代理。
- 用于触发操作的规则引擎。
- 使应用程序在设备离线时与其进行交互的设备影子。
- 支持自动设备注册的注册表。
您可以使用 Amazon Web Services IoT Core 将涡轮机定义为一个事物，并生成 X.509 设备证书、私钥和根 CA 证书，以放置在设备上进行身份验证。然后，您可以使用 Amazon Web Services IoT Device Management 定义事物组并为每个涡轮机添加元数据，例如型号、GPS 坐标、制造商。此元数据对于数据分析、远程设备管理以及未来预测性维护的实施非常有用。您还可以在 Amazon Web Services IoT 规则引擎中配置规则，将从 MQTT 主题流中的 site1 (turbines/site1/#) 接收的所有消息路由到 Amazon Web Services IoT* Analytics 进行处理。
此图显示了将状态信息发布到主题的风力涡轮机。Amazon Web Services IoT Greengrass 订阅了该主题，并会在连接可用时将其转发到 Amazon Web Services IoT Core。即使与云的连接丢失，Amazon Web Services IoT Greengrass 也可以在本地与涡轮机进行通信。为了减少延迟和数据传输成本，您还可以使用在 Amazon Web Services IoT Greengrass 上运行的 Lambda 函数在边缘以本地方式处理和分析数据。
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