目錄 1.概述 2.總體方案 3.Super Link N1 一體化智能網關 4.ServerSuperIO物聯網通訊框架 5.SuperRTDB高性能實時資料庫 6.SuperView Web組態 7.行業領域應用 8.接入雲端 9.工業互聯網平臺 10．結束語 1．概述 經過兩年多團體的努力，四 ...
目錄
1.概述
2.總體方案
3.Super Link N1 一體化智能網關
4.ServerSuperIO物聯網通訊框架
5.SuperRTDB高性能實時資料庫
6.SuperView Web組態
7.行業領域應用
8.接入雲端
9.工業互聯網平臺
10．結束語
1．概述
經過兩年多團體的努力，四個產品終於面世了，做產品不容易，做好產品更不容易，最終形成了體系化的解決方案。下麵具體介紹。
行業大數據平臺以及工業互聯網平臺的發展是必然趨勢，結合自己的工作經驗，在以前的BLOG中分析過，在此不再贅述。國外的工業平臺以GE的Predix、西門子的MindSphere、ABB的 Ability為代表。從基礎工業做起，並且有很多工業標準是他們制定的，建設工業互聯網平臺是從底層逐步向高層發展的必然選擇，套用中國的說法是“工業+互聯網”。中國的情況不一樣，一是工業基礎比較差，二是PLC層面國外廠家占據明顯優勢，國外的工業互聯網平臺大軍進入中國，相當於整個工業生態都被國外企業所壟斷，如果真是這個局面，那麼“智能製造2025”就是一句空話。對工業相關政府部門以及工業企業的迫切性是顯而易見的，不管是“彎道超車”還是“變道超車”，要找到一個切入點從而帶動整體工業提升，也就是現在國家層面大力提倡的“互聯網+工業”，也在推動“工業互聯網平臺”的建設。最近中國完成部署四台根伺服器，以及推廣IPV6的建設，這一系列的動作是組合拳。可能有些人狹隘的理解“工業互聯網平臺”只是一個雲端平臺，如果對標國外相關企業的情況，而是從底層到雲端的體系化、標準化改變與提升。
如果在工業領域有所大作為，那麼“工業互聯聯網平臺”是大公司的標配。這取決於需求方思維方式的改變，縱向從底層到頂層的整體架構、橫向和數據流向不同業務系統異構集成，作為生產企業他們沒有獨立能力完成革命性的升級、改造，猶如當年調製解調（貓）到網線和光纖傳輸數據一樣，現在比當年更需要勇氣和能力去整合資源。“工業互聯網平臺”是大公司綜合素質的體現，但是並不能狹隘的理解為一定要讓生產企業上雲平臺，而是用“工業互聯網”的思維去為用戶服務。“工業互聯網平臺”最直接面向的兩大用戶群體：生產企業和為生產企業服務的中小企業，其他用戶是從這兩類用戶基礎上衍生出來的，例如：研究機構、上下游企業等。
不管做什麼系統和平臺都涉及到技術與業務，能把技術和業務都做的很好的公司很少，但是要想走的遠，要學會技術和業務兩條腿走路。“工業互聯網平臺”時代面臨著技術重構和業務重構，在技術方面，需要使用物聯網、分散式、大數據、實時計算、級聯數據傳輸與控制等技術重構；在業務方面，需要整合不同的業務系統，例如：煤炭行業的6大系統的整合、冶金行業的整個工藝生產過程中涉及到各系統的整合等，但是業務的整合需要不斷的迭代、完善的長期過程。
總之，在變革時代，從底層到頂層鏈路上的任何節點都有突破的機會。小公司沒有建設平臺的能力，但是不妨礙他們使用“工業互聯網平臺”和“工業互聯網思維”去整合資源。下麵介紹Super Link、ServerSuperIO、SuperRTDB和SuperView四個產品以及方案，幫助中小企業級聯雲平臺或是自己建設行業雲平臺。
2．總體方案
“工業互聯網平臺”大體分為：邊緣區域和雲端區域。針對生產企業和為生產企業服務的中小企業建設平臺需要付出高昂的成本，所以在此不討論雲端建設問題，從技術體系提供邊緣區域的整體建設方案。總體方案，如下圖：
圖 邊緣區域總體建設方案（橙色部分為實際產品）
橙色部分的Super Link、ServerSuperIO、SuperRTDB和SuperView四個產品組成了邊緣區域的整體解決方案以及對接工業雲平臺，為可持續交付業務提供基礎的技術支持；產品之間定義了標準的協議介面，根據生產企業的實際應用場景隨意組合，像搭積木一樣實現產品之間的對接；方案的總體思路是降低成本、提高項目的實施效率。
3．Super Link N1 一體化智能網關
一體化智能網關向下直接採集設備或感測器的數據，向上與ServerSuperIO或雲端對接。市場上網關產品很多，大致為分三類：純小型主機，內嵌軟體全部自主開發；純硬體介面，實現數據透明轉發；不僅僅是主機，內嵌插件化數據採集框架和管理系統等。Super Link N1型一體化智能網關集成了四大產品：（1）C/C++開發插件化數據採集框架，高效採集和靈活配置；（2）嵌入式實時資料庫，提供高效持久化數據服務；（3）嵌入式Web組態服務，即採集即顯示，支持觸摸屏和遠程訪問；（4）Web管理系統，可以遠程對網關進行管理和配置，以及線上升級服務。
（1）硬體配置
- 工業級X86和ARM9 32 位 400MHz 處理器，所有應用支持跨平臺
- 128MB DDR2 SDRAM，256MB Flash
- 2個10/100M自適應工業乙太網介面
- 8個RS485串列介面
- 1個CAN2.0 B 介面
- WIFI無線區域網支持
- GPRS/3G/4G遠程無線數據傳輸支持
- USB2.0 主介面支持
- 大容量SD存儲卡介面
- 2路DI、2路DO
- 內置實時時鐘（RTC）蜂鳴器
- 內置溫度感測器及硬體加密
- 預裝Linux3.6
- 支持 -40～80℃ 工業寬溫應用
（2）插件化數據採集框架
已經支持的協議OPC、Modbus、DNP、IEC-101、IEC-103、IEC104、IEC61850。
硬體介面支持乙太網、Wifi、NB-IOT、RS232/RS485、CAN、LonWorks、Profibus。
工程實施中搭配二次開發設備數據採集插件驅動，掛載到網關內運行。
（3）嵌入式實時資料庫
嵌入式實時資料庫是在SuperRTDB實時資料庫的基礎上進行裁剪開發的。
支持秒級別數據存儲。
支持2萬點秒級存儲。
支持有損壓縮和無損壓縮，壓縮效率達1/30～1/50，壓縮效果可由參數設置。
系統支持整型、浮點型、布爾型等數據類型。
（4）嵌入式Web組態
與SuperView是同一個產品，支持跨平臺部署，在後面詳細介紹。
（5）Web管理系統
嵌入式管理系統可以通過瀏覽器遠程對網關設備進行全面管理。支持7大功能模塊：工程管理、綜合監控、故障診斷、通道監視、系統工具和用戶管理。如下圖：
圖 工程管理
圖 設備及協議
圖 設備詳細情況
圖 通道監視
圖 狀態監測
4．ServerSuperIO物聯網通訊框架
ServerSuperIO向下可以採集感測器或設備的數據或接收Super Link網關上傳的數據，向上與雲端對接，在方案中起到中斷器的作用。僅是一個IO通訊框架本身不太具備現實使用意義，必須考慮到多協議多通訊機制與設備交互、數據完整性校驗、設備之間的交互、不同層級部署的級聯交互等。ServerSuperIO不僅僅是通訊框架，首先是以設備（感測器）為核心構建的框架，設備（感測器）的協議無關性，可以隨意掛載設備驅動在框架下運行。所以ServerSuperIO本質上協調設備驅動（協議）、IO通道（COM和NET）、運行機制（模式）之間的協調機制，使之無縫結合、運行。如下圖：
圖 採集與級聯結構
ServerSuperIO特點如下：
- 輕型高性能通信框架，適用多種應用場：輪詢模式、自控模式、併發模式和單例模式。
- 支持協議驅動器，可以按規範寫標準協議和自定義協議。
- 支持發送數據緩存器，支持命令緩存重發和按優先順序別發送。
- 支持協議過濾器，按規則篩選數據，並且可以承繼介面，自定義過濾方式。
- 支持接收數據緩存器，可以緩存不符合過濾器的數據，和下次接收數據進行拼接。
- 支持按設備命令優先順序別進行調度設備，保證有高級別命令的驅動及時發送。
- 支持一個設備驅動，同時適配串口和網路兩種通訊方式，可以監視IO通道數據。
- 支持一個設備驅動，在網路通訊時適配TCP Server和TCP Client兩種工作模式。
- 支持WebSocket，進行數據採集與轉發。
- 支持多設備共用同一個IO通道進行通訊。
- 支持定時清理超時的網路IO通道。
- 支持顯示視圖介面，滿足不同人機對話的需求。
- 支持服務組件介面，例如：4-20mA輸出、LED大屏顯示、簡訊服務、以及多功能網關服務。
- 設備驅動與設備驅動，設備驅動與伺服器（雲端）可以實時雙向交互，上傳數據和指令下發。
- 支持OPC Server和OPC Client。
- 支持創建多服務實例，完成不同業務的拆分。
- 支持跨平臺部署，可以運行在Linux和Windows系統。
- 支持SuperRTDB、eDna和CoreRT實時資料庫。
- 支持mysql、oracle、sqlserver和sqlite資料庫。
Designer IDE是在ServerSuperIO基礎開發的，支持掛載設備驅動和服務驅動、OPC Server/Client、數據轉發客戶端/服務端、支持標準的Modbus協議驅動等。以前專註於ServerSuperIO基礎框架的開發，側重於框架的性能、擴展性、功能等，Designer IDE使整個框架操作更簡單、易用。基於ServerSuperIO開發的設備驅動或服務驅動，可以掛載到IDE下運行。如下圖：
圖 主程式
通過ServerSuperIO OPC Client讀取數據信息，並把數據信息存儲到實時資料庫或關係資料庫。如下圖：
圖 OPC DA Client配置
把設備驅動或OPC Client讀上來的數據，通過OPC Server為其他系統提供可訪問的介面，可以選擇輸出數據的設備點表或OPC Client點表。如下圖：
圖 OPC DA Server輸出數據
數據轉發（客戶端）可以增加轉發任務，主動連接其他伺服器端，並且根據設備點表和OPC Client點表配置要轉發的數據，可以實現物聯網建設的級聯以及直接連接雲端。如下圖：
圖 數據轉發（客戶端）
數據轉發（服務端）支持遠程客戶端主動連接ServerSuperIO，並針對已經連接的終端設備（PC機、手機、Web業務系統等）轉發設備點表和OPC Client點表的數據，實現數據向終端的分發。如下圖：
圖 數據轉發（服務端）
5．SuperRTDB高性能實時資料庫
ServerSuperIO與SuperRTDB直接對接，作為存儲設備實時數據，是邊緣區域存儲利器，配置關係數據使用能夠達到很好的效果，不斷滿足用戶提出的業務需求。如下圖：
其特點如下：
（1）具有超大的記憶體管理能力，可以管理TB級的記憶體
（2）支持高併發秒級數據存儲
（3）時間戳解析度可以達到微秒級
（4）支持旋轉門壓縮演算法和可行域壓縮編碼
（5）伺服器（志強CPU2.4記憶體64g）支持300萬點同時寫入存儲
（6）強大的補寫歷史功能，同時支持隨機補寫歷史
（7）支持有損壓縮和無損壓縮，壓縮效率達1/50～1/100，壓縮效果可由參數設置
（8）系統支持整型、浮點型、布爾型等數據類型
（9）支持128位長點名，支持中文點名及描述
（10）支持數據備份和恢復，已有歷史數據移植
（11）完整的二次開發介面：C/C++ API；JAVA SDK；.NET SDK；Python SDK; Web API
（12）跨平臺運行，支持Windows和Linux平臺，X86和ARM的CPU框架。
SuperRTDB將來的發展方向是分散式的實時資料庫，為邊緣區域建設大數據平臺提供強有力的保障。
6．SuperView Web組態
SuperView主要用於HMI人機對話顯示的數據監測，可以部署在Super Link嵌入式網關內與採集服務進行交互、部署在主控室PC機或伺服器端與ServerSuperIO進行交互，用於完成不同層次的數據實時監測，支持數據秒級刷新。與傳統組態對比，如下圖：
圖 組態對比
SuperView擁有豐富的圖元，支持svg和canvas二次開發的圖元導入，滿足不同行業、領域、場景的快速組態顯示的需求。如下圖：
圖 組態圖元
圖 組態編輯界面
7．行業領域應用
針對行業領域應用要麼以技術為切入點、要麼以業務為切入點，業務需要長期積累的過程，很好的技術體系能夠支撐業務的快速發展，以及在項目中很好的控制項目進度、項目成本和項目風險。以上產品體系組成的解決方案，可以幫助各行各業在邊緣區域進行體系化建設以及進行業務開發，同時為將來連接“工業互聯網平臺”提供持續接入的能力。
為工業的冶金、電力、煤炭、加工製造等，以及為民用的智能家居、智能樓宇、智能社區、車聯網、環保、農業等領域提供綜合的解決方案。
8．接入雲端
接入雲端有兩種方式：Super Link網關直接連接雲端、企業部署ServerSuperIO統一整合數據連接雲端。如果雲端也部署了ServerSuperIO，那麼可以實現從底層到雲端的無縫級聯，從而實現一體化的解決方案。
接入雲端涉及到傳輸協議，一般協議包括：HTTP、MQTT和OPC DA/UA，azure支持OPC UA服務。不管什麼協議都會涉及到實時數據傳輸、數據的壓縮與加密、數據補傳，以及歷史數據上雲的問題，要求保證實時性、穩定性和安全性。
9．工業互聯網平臺
有人問：互聯網與工業互聯網有什麼區別？這個問題太大，可能只有專家才能回答。通俗易懂的解釋：“互聯網”可以拿PPT把故事講的很美，但是“工業互聯網”必須做實並且不是中小企業能夠建設的。
“工業互聯網”剛剛起步，類似當年“互聯網”起步階段，將來發展成什麼程度還無法預測。東方國信緊扣時代契機，成立“工業互聯網研究院”，並且積極推動“工業互聯網平臺”的建設與發展。最近東方國信中標工信部重點項目《信息物理系統關鍵技術測試驗證能力提升和行業試驗床建設》，是推動“工業互聯網平臺”建設過程中在具體行業的落地應用。
10．結束語
任何技術方案最終都是為用戶提供有價值的服務，對於企業來講宗旨是提高效率和降低成本。以上的技術方案，是為新時代的發展提供基礎支持。
物聯網&集成技術(.NET) QQ群：54256083
ServerSuperIO 3.0 開源地址：https://github.com/wxzz/ServerSuperIO
官方網站：http://www.bmpj.net/
