基于华为云与物联网技术的设备管理云平台开发

德国舍美有限责任两合公司上海代表处 雷荣

目前,随着我国信息技术的快速发展,使得信息化、智能化技术与国民日常的生产生活有着密切地联系。而在此过程中,各项设备也逐步走进各家各户中,为国民的生产生活带来了翻天覆地的变化。但是,若对所有设备进行管理与维护不仅消耗时间长、可能对于人员专业技能也有着一定的要求。在这种情况下,基于华为云与物联网技术的设备管理云平台的开发显得非常重要。对此,本文则希望通过对基于华为云与物联网技术的设备管理云平台的开发情况进行探讨及分析,进一步了解到设备管理云平台。

0 引言

当前全球工业正在从机械化、电气化、自动化进入数字化、网络化和智能化为特征的4.0新阶段,2015年以来,国家各个层面密集出台相关政策,大力支持和发展“互联网+制造业”的融合发展,力推工业互联网发展以支撑我国工业转型升级,设备管理云平台随之应运而生。

1 华为云、物联网技术及设备管理云平台的概述

1.1 华为云定义

华为云主要指立足于浏览器云管理平台基础上,利用互联网线上自助服务为用户提供云计算IT基础设施服务,其最为突出的作用在于可根据用户业务变化进行弹性服务,在降低成本的基础上最大程度满足用户的服务需求。

1.2 物联网技术定义

物联网则是指利用各种信息传感器、射频识别技术等装置与技术对需要监控、连接以及互动的事物进行声音、光、热、电等信息的采集,利用网络接入的方式实现物与物、人与人间的广泛联系,在此过程中,物联网作为一个基于互联网、传统电信网前提条件下的信息承载体被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络,实现信息交互功能。

1.3 设备管理云平台定义

设备管理云平台是一个运用大数据、物联网、数字孪生等技术,搭配信息安全防护并具备一定的信息安全防护能力的工业互联网平台,主要目标为采集企业主要生产设备(包括数控机床、PLC控制设备等)或其他重要设备的运行参数及产品生产工艺参数,并将数据实时发送至云平台,以进行生产现场设备数据监控与展示,同时通过云端大数据算法分析各类设备远程运维及生产工艺数据,自动生成各类分析及预测报表模型,实现设备全生命周期管理,最终助力企业进行车间数字化管理,提升设备运行效率,提高产品产量与合格率,提升企业整体数字化水平。

2 基于华为云与物联网技术的设备管理云平台的总体架构

基于华为云与物联网技术的设备管理云平台整体架构分为三层:应用层、华为云服务层和设备接入层,其中应用层包括了展现层、前端UI、逻辑层、业务层、底层框架、数据处理和数据库;华为云服务主要是P a a s平台(IoTDA-华为云物联网平台),设备接入层主要是数据采集和数据源管理:(1)展现层:整体应用功能将通过门户方式进行展现,架构分设计了扁平化和栅格化两种设计风格,满足PC端展示的同时,兼容DLV大屏等展示端。(2)前端U I:系统采用了现下最流行的V U E框架,结合HTML5、CSS3、Ajax和Element-ui技术,渲染视图,使前端界面更加丰富[1]。(3)逻辑层:逻辑层采用模板引擎的动态渲染,让程序实现界面和数据分离,业务代码和逻辑代码的分离,大大提升了开发效率,良好的设计也使得代码重用变得更加容易。(4)业务层:业务层是整个系统的业务处理分配,架构设计了后台管理系统和设备管理平台。业务层还包括了对象存储,数据缓存,日记记录等。(5)底层架构:整个系统使用了Spring Boot、MyBatis框架,Nginx负载均衡以及Tomcat。(6)数据处理:主要包括了存储过程,数据缓存。(7)数据库:PostgreSQL和GaussDB;(8)PAAS:主要包括设备接入服务IoTDA。IoTDA是华为云的物联网平台设备接入服务,IoTDA可以实现设备管理、设备数据流转和消息通信等功能;接收从IoTDA转发的数据。(9)数据采集:数据采集的设备形式有PLC、CNC和数据采集API,数据采集完成后,采用Mqtt将数据传输到华为云上;(10)数据源:主要是设备上报的数据,上报时会分为3个TOPIC,分别是设备的运行状态、设备的告警信息和设备当前的参数。

3 基于华为云与物联网技术的设备管理云平台的功能实现

3.1 功能模块实现

目前,云平台的模块主要有:工厂结构设置、设备类型设置、设备信息管理、设备模板管理、设备信息管理、设备信息处理和接口管理,其中工厂结构设置和设备类型设置显示在系统设置菜单栏中,设备信息处理和接口管理主要管理华为云相关的接口。

本系统中,设备采集数据后,先通过IoTDA 服务传输给云端GaussDB存储,通过Jms对云端GaussDB实时实行监测--统计数据,统计后的数据,再次存入GaussDB指定表;在统计的同时通过IotDA服务获取数据,存储到边缘数据库PostgreSQL。PostgreSQL得到数据后,定时将清洗结果存入云端GaussDB数据库,并进行数据汇总。采用图形、标注等方式,直观的展现分析数据,得出结论供参考。

3.2 工厂总览

功能描述:设备统计、设备状态、今日设备报警总数、今日设备消息总数、工厂整体OEE。

设计描述:设备统计(设备总量,已激活数量,未激活数量)、设备状态(在线设备数量,离线设备数量,运行中设备数量,显示最近时间的两条设备信息)、今日设备报警总数、今日设备消息总数、工厂整体OEE(可切换7天和30天展示)。

3.3 平台监控

功能描述:设备统计、设备状态、今日设备报警总数、今日设备消息总数、工厂整体OEE。

设计描述:查询框(默认针对所有企业,点击选择)、设备统计(设备总量,已激活数量,未激活数量)、设备状态(在线设备数量,离线设备数量,运行中设备数量,显示最近时间的两条设备信息)、今日设备报警总数、今日设备消息总数、工厂整体OEE(可切换7天和30天展示)。

3.4 设备信息管理

功能描述:设备信息页面可以切换状态,创建设备,查看,修改,删除,支持关键字查询。

设计描述:设备信息管理页面可以切换图表页和列表页,两个模式的添加按钮的分布不同,添加的信息也略有不同。点击设备/查看,跳转设备详情页,并可以对设备基础信息进行修改。设备详情页可以删除和克隆该设备,以及设备的相关数据[2]。

3.5 设备模板管理

功能描述:每个企业有自己的模板,模板归属于各个公司,各自公司只能使用自己的模板,同一个类型的设备可以有多个模板。设备模板中可以默认填写设备相关的所有信息。设备模板页面可以切换状态,模板的添加,修改,删除,支持关键字查询。

设计描述:设备模板管理页面可以切换图表页和列表页,两个模式的添加按钮的分布不同。点击“添加”按钮,可以添加设备模板;点击“修改”按钮,可以对设备模板进行修改操作,点保存询问是否更新实例设备的模板;点击“删除”按钮,可以删除已有的设备模板,正在使用中的不可删除;查询只显示包含关键字的信息[3]。

3.6 设备参数管理

功能描述:设备参数页面可以切换状态,参数的添加,修改,删除,支持关键字查询。企业用户可以在设置自己的设备参数(湿度/温度/电压等),并在设备运行中,针对这些参数进行告警等辅助信息提示。设备参数可以被设备模板及设备信息调用。

设计描述:设备参数管理页面可以切换图表页和列表页,两个模式的添加按钮的分布不同。点击“添加”按钮,可以添加设备模板;点击“修改”按钮,可以对设备模板进行修改操作;点击“删除”按钮,可以删除已有的设备参数;查询只显示包含关键字的信息。

3.7 企业管理

功能描述:后台管理员可以对所有的企业的信息进行增删改查,支持关键字查询。

设计描述:点击“添加”按钮,可以添加企业,自动生成企业代码;点击“修改”按钮,可以对企业进行修改操作;点击“删除”按钮,可以删除创建的企业;点击“查看”按钮,可以查看企业详情;查询只显示包含关键字的信息。

3.8 角色管理

功能描述:管理员可以对自己企业的角色信息进行增删改查,支持关键字查询。

设计描述:点击“添加”按钮,可以添加角色;点击“修改”按钮,可以对角色信息进行修改操作;点击“删除”按钮,可以删除创建的角色;查询只显示包含关键字的信息[4]。

3.9 权限管理

功能描述:管理员可以对自己创建的权限信息进行增删改查,支持关键字查询。

设计描述:点击“添加”按钮,可以添加权限;点击“修改”按钮,可以对权限进行修改操作;点击“删除”按钮,可以删除创建的权限;查询只显示包含关键字的信息。

3.10 系统配置

功能描述:IOTDA配置,保留两个配置位置,内容待定。设计描述:IOTDA配置,输入AK、SK的内容。

3.11 功能管理

功能描述:添加菜单,修改菜单名称,调整排序,支持关键字查询。

设计描述:添加一级菜单,添加二级菜单;修改一级菜单名称,修改二级菜单名称;调整排序,上移/下移,列表和平台的功能栏的顺序对应变化;导入,导出,模板下载;查询只显示包含关键字的信息。

3.12 数据字典管理

功能描述:数据字典的添加,修改,删除,支持关键字查询。

设计描述:设备类型管理页面点击“添加”按钮,可以添加数据字典;点击“修改”按钮,可以对数据字典进行修改操作;点击“删除”按钮,可以删除已创建的数据字典;查询只显示包含关键字的信息。

3.13 短信模板管理

功能描述:短信模板的添加,修改,删除,支持关键字查询。

设计描述:短信模板管理页面点击“添加”按钮,可以添加短信模板;点击“修改”按钮,可以对短信模板进行修改操作;点击“删除”按钮,可以删除已创建的短信模板;查询只显示包含关键字的信息。

3.14 设备信息处理

功能描述:系统通过华为IOTDA平台进行数据的处理,处理完成的数据进行应用,并展示在平台上[5]。

3.15 接入管理

系统上进行虚拟设备的创建,并通过接口在华为云上创建一台设备并保存其编号。华为云通过编号去获取设备的真实数据,从而使真实设备数据与系统平台上的虚拟设备形成关联。

4 结语

综上所述,设备管理云平台的合理搭建,企业可以构建自有技术体系。通过以云平台为载体的知识与以云平台驱动的智能硬件相结合,可以打造形成智能化的制造体系。与此同时,将制造领域的设备接入工业互联网平台,有助于推动中国迈入制造强国行列。工业互联网平台成为了支撑制造业数字化、网络化、智能化转型升级的一种新型产品,有助于实现数据的自由流动与知识工作的自动化,从根本上改善制造业的设计、生产、运维管理和质量保障模式,重建我国自主工业技术和知识体系,为智能制造发展奠定基础。

引用

[1] 钟健.中建二局综合性设备管理云平台成功上线[J].中国设备工程,2021(7):2.

[2] 李惠蓉.基于云平台的检测设备虚拟控制面板的设计与实现[J].中国设备工程,2021(7):154-156.

[3] 刘志宇,王德权,杨佳杭,等.基于云平台的设备智能管理系统的研究[J].组合机床与自动化加工技术,2021(2):165-168.

[4] 韩将星.无线电监测站物联网平台管理系统顶层架构设计[J].物联网技术,2021,11(1):54-58.

[5] 陆伟忠.基于物联网的资产设备智能化管理应用的探索[J].电子测试,2020(15):87-88.