工業物聯網大數據平臺架構和運用探究

張海濱

摘要：本文研究了云架構工業物聯網大數據平臺設計，之后根據工業物聯網特征提出工業物聯網大數據平臺架構，使其滿足于監管橋梁日常運行情況，希望今后在更多領域中運用工業物聯網大數據平臺。

關鍵詞：工業物聯網;大數據平臺架構;運用

當前國內企業應用物聯網過程中主要采用單獨系統方式，側重應用設備監控、定位等基本功能。隨著企業的發展，原有的物聯網應用開始影響企業轉型升級，隨著接入設備數量達到一定級數，導致傳統平臺響應速度慢，所以需要設計云架構物聯網大數據平臺，以下進行相關分析。

一、云架構工業物聯網大數據平臺設計與作用

工業互聯網大數據平臺是一種物聯網的大數據產品，具有高性能、易擴展、易管理等特點，涵蓋了物聯網系統數據接入、管理、存儲以及交換等環節。在平臺架構當中主要包括泛接入層、通用平臺層以及泛應用層，其中泛應用層無需計算與分析數據，只要通過查詢接口即可獲取平臺中處理的數據。通用平臺層為核心部分，主要服務內容是提供數據接入、存儲、計算、交換。泛接入層應用X86通用服務器，無需其它昂貴的計算設備和高端存儲設備，由此節約成本。

在實際應用中主要價值體現在以下方面：其一，工程機械黑盒子。通過物聯網智能終端能夠捕捉全球的工程機械數據，之后傳輸到工業物聯網大數據平臺，并對其挖掘與分析;其二，工業物聯網信息服務平臺。安裝信息物聯網終端之后可以在工業物聯網信息服務平臺中準確查詢機械設備位置，用戶可通過平臺掌握位置信息，在設備異常后能夠及時預警，由此避免設備冒用或者偷盜現象;其三，深度數據挖掘。在數據挖掘后可以分析設備在線數量分布、平均工時、開工率和區域工作熱度，有利于企業調整生產計劃;其四，工業物聯網大數據平臺。該平臺具有物聯網設備接入功能、數據處理功能，并且能夠保護物聯網數據，有效提升數據分析能力，最終為企業提供整體解決方案。

二、工業物聯網大數據平臺架構

不管是美國工業互聯網、德國工業4.0，還是我國制造2025計劃，這些體系都要應用信息物理系統，這一系統是基于虛擬世界和物理世界的制造體系，包括了數據采集、工業云、大數據、協同等全新技術的應用。所以信息物理系統被認為第四次工業革命核心技術，以下借助工業物聯網概念以及工業大數據特征提出工業物聯網大數據平臺架構體系，由此制定工業物聯網解決方案[1]。

（一）物聯網環境下工業大數據

大數據概念提出之前物聯網成為工業智能化發展主要途徑，在實踐中需要投入較多人力、物力和財力，應用成千上萬的傳感器采集數據，這些數據無法保證價值發揮，往往存儲于數據中心，所以占用了較多網絡資源，使得經濟負擔加重。近年來，隨著大數據技術發展，人們開始更加關注數據的應用，重新審視物聯網采集數據，將數據的重點放在準確性而并非數量性，也就是說打造物聯網環境前期需要分析數據的功能與應用，然后推斷數據采集使其符合物聯網環境與標準。通常大數據具有四個特征：其一，非結構化的數據。具有超大規模并且快速增長;其二，可以實時分析并且數據產生和采集過程十分頻繁;其三，大數據和結構具有多樣性;其四，避免數據采集和提煉中出現虛假信息。所以說在工業領域需要充分發揮大數據技術的特征，并且需要讓大數據分析不可看見的因素轉變為可見性，還需要通過大數據將信息轉化成價值[2]。

（二）信息物理系統下的數據價值體現

信息物理系統并非簡單的技術，是一個具有明確架構和使用流程的體系，能夠收集、匯總、分析、預測、排序、決策數據處理的整個流程，可以對工業數據進行流水線式的分析，并且考慮流程關系、機理邏輯、商業活動、活動目標等要求，所以信息物理系統是工業大數據分析核心。

（三）工業物聯網大數據平臺架構

其一，接入層。明確提出了傳感器或者用戶數據接入平臺涉及的網絡協議和通信協議，還包括平臺層數據交換當中的傳輸協議。物聯網網關是其核心組件，主要適配網絡環境以及協議類型，并且支持不同傳感器以及智能硬件接入，由此解決數據和不同平臺兼容問題，還可以協同處理節點采集的數據，并在局部范圍加以處理，然后在數據傳輸模塊下連結廣域承載網絡;其二，平臺層。涵蓋了管理組件網絡應用、組件這三個部分，網絡把接入層當中不同信息通過基礎承載網絡傳輸到管理組件，然后為用戶提供可視化的配置平臺和系統管理，由此搭建物聯網應用系統下的體系架構，能夠滿足物聯網應用系統運行，其主要特征在于數據分析能力和事件處理能力更加快速;其三，應用層就是平臺功能。結合行業實際特征、平臺應用真實案例，然后滿足用戶直接使用提供定制服務[3]。

三、橋梁健康監測和養護平臺

（一）平臺架構

利用工業物聯網大數據平臺架構打造橋梁健康監測平臺和養護平臺，通過不同傳感器采集橋梁環境、交通狀況、橋體狀況、監測橋梁是否存在裂縫、伸縮變形、滲水問題，然后發布報警信息，由此對橋梁健康情況評估，滿足橋梁維護方案制定。橋梁監測內容主要分析周邊溫濕度、風荷載，并且監測橋梁結構應力，共設置12類傳感器，當個橋梁設置100個傳感器，然后統一數據標準。

（二）數據采集系統

橋梁工程中主要包括靜態數據和動態數據，其中靜態數據需要建立信息資料庫，涵蓋橋梁類型、材料橋梁病害等相關內容，橋梁基本屬性系統在系統初始化過程中需要錄入相關功能，由此保存相關數據。在動態數據中主要是分析運營、維護、監測數據，應用風速儀、溫濕度傳感器、速度傳感器每兩周采集一次數據。

結束語：

綜上所述，隨著信息技術的飛速發展，信息技術和工業技術不斷結合，深刻變革了生產力、生產關系、商業模式，使得工業系統向著智能化方向發展，希望今后工業物聯網大數據促進更多行業發展。

參考文獻：

[1]邵飛.煙草物聯網大數據平臺架構研究與應用探討[J].數字通信世界，2021，22（7）：161-162，130.

[2]張萌炎，辛春文，白獻甫.泛在電力物聯網大數據平臺架構及應用探討[J].百科論壇電子雜志，2020，13（6）：1971.

[3]陽銳，劉娜，李俊珠.泛在電力物聯網大數據平臺架構及應用探討[J].郵電設計技術，2019，22（9）：25-30.