CN113886061A - 一种工业物联网运维平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业物联网运维平台，其包括关联的数据管理模块和应用管理模块；数据管理模块用于对各个数据资源池按照统一标准进行登记注册，数据管理模块包括数据注册中心、数据异常中心和数据权限中心；应用管理模块，用于对多种应用进行管理，并构建积木式应用接口API调用，其中，数据管理模块作为应用管理模块中管理的应用单元。该工业物联网运维平台对各个数据资源池按照设定的标准进行登记注册，实现了数据的分级管理以及资源池之间的关联，不仅提高了数据率的查询效率，而且还提高了数据库的管理性；并且开发者可以方便的对系统的应用进行模块化开发，极大的提高了开发效率，增强了系统的可扩展性，同时还极大地确保了平台的高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及工业物联网领域，具体涉及一种工业物联网运维平台。
背景技术
随着时代的更新进步，物联网技术在工业生产中已经得到了广泛应用，将物联网技术与传统工业相结合，可以有效地提高生产效率，对工业生产具有重要意义。随着信息技术的不断发展，对信息系统的易管理性、扩展性要求也越来越高。
但现阶段因工业物联网设备分散、人工效率低、数据难以整合、无法集中管理等因素严重制约了工业物联网的发展。并且传统的信息系统建设完成后，应用信息系统对软件开发者依赖性较强，一旦需求变化成为常态，系统的功能扩展问题就变得非常突出。
因此如何提升对工业物联网设备进行有效、集中管理的问题，如何解决平台的易扩展性，并保障数据的安全性已成为当今研究的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业物联网运维平台，以解决上述提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种工业物联网运维平台，其包括关联的数据管理模块和应用管理模块；
所述数据管理模块用于对各个数据资源池按照统一标准进行登记注册，数据管理模块包括数据注册中心、数据异常中心和数据权限中心；
应用管理模块，用于对多种应用进行管理，并构建积木式应用接口API调用，其中，数据管理模块作为应用管理模块中管理的应用单元。
进一步地，所述通过数据注册中心用于进行数据表的注册及关联，实现异构数据的分类、分级管理；
数据异常中心用于对有数据冗余时的数据一致性进行处理，包括数据维护，自适应管理，异常探测与处理，巡检，异常与冲突发现，同步处理，冗余处理，负载均衡；
数据权限中心用于对数据的安全存储、传输及应用授权进行管理，对数据实行加密授权的机制，将数据分成存储和传输时保持加密的数据态和在应用中授权使用时解密的应用态。
进一步地，所述数据管理模块对数据进行数据初始加密和授权使用，将数据由数据所有者授权给第二方进行使用，并监管约束第二方授权给其它方进行使用。
进一步地，所述数据管理模块对数据的溯源进行追踪，对数据的动态行为特征进行记录和跟踪，记录事件的摘要和时空参数；
其中，数据的动态行为特征记录包括数据的授权过程、数据的应用过程；在记录事件的摘要和时空参数时，事件的摘要、事件发生的时间戳和事件发生的空间位置等信息，按照预设格式，并按时间发生顺序进行记录。
进一步地，所述应用管理模块采用微服务架构，且微服务架构之间通信均采用标准的RestfulAPI接口调用，其中的每个微服务组件均以集群方式进行部署。
进一步地，关联的数据管理模块和应用管理模块间链接数据访问接口，所述数据访问接口包括数据的查找、检索、分类、视图、目录、索引、读、写以及权属、授权、加密、解密操作。
进一步地，数据管理模块还整合有边缘计算技术，利用边缘计算技术对边缘数据进行处理后，发送至后台进行实时监控与远程运维。
本发明的有益效果为：该工业物联网运维平台通过数据管理模块，对各个数据资源池按照统一的标准进行登记注册，实现了数据的分级管理以及资源池之间的关联，不仅提高了数据率的查询效率，而且还提高了数据库的管理性。其应用管理模块主要实现对应用的模块化管理，通过构建积木式应用接口API调用，开发者可以方便的对系统的应用进行模块化开发，极大的提高了开发效率，增强了系统的可扩展性。
附图说明
图1示意性给出了工业物联网运维平台的流程示意图。
图2示意性给出了工业物联网运维平台的框架应用示意图。
图3示意性给出了工业物联网运维平台的边缘计算的产品架构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解术语在本发明中的具体含义不做赘述。
参见图1～图3，以下结合实施例进行具体说明。
该工业物联网运维平台包括关联的数据管理模块和应用管理模块。
针对于现阶段对于工业物联网设备分散、人工效率低、数据难以整合、无法集中管理等因素严重制约了工业物联网发展的问题；提出一种基于平台与模块结合式的工业物联网运维平台，通过数据管理模块与应用管理模块，实现对数据的统一管理和应用模块化管理，极大的提高了系统的可扩展性。并利用边缘计算技术对边缘数据进行处理后，发送至后台进行实时监控与远程运维。
该工业物联网运维平台的数据管理模块用于对各个数据资源池按照统一标准进行登记注册，各个数据资源池需要按照相同的标准进行登记注册，数据管理模块包括数据注册中心、数据异常中心和数据权限中心。
通过数据注册中心用于进行数据表的注册及关联，实现异构数据的分类、分级管理，通过数据注册中心来构建逻辑的数据资源池，并管理数据和提供数据服务。
数据异常中心用于对数据异常控制中心对分布式环境下有数据冗余时的数据一致性进行处理，功能涉及但不限于：数据维护，自适应管理，异常探测与处理，巡检，异常与冲突发现，同步处理，冗余处理，负载均衡等。
数据权限中心用于对数据的安全存储、传输及应用授权进行管理，对数据实行加密授权的机制，将数据分成存储和传输时保持加密的数据态和在应用中授权使用时解密的应用态。
其从数据的角度出发，通过数据注册中心进行数据表的注册及关联，实现了异构数据的分类、分级管理，从而增强了数据库查询效率，便于后期的扩展。
为保障数据的安全性，通过数据权限中心，对数据的安全存储、传输及应用授权进行管理。对数据实行天生加密、授权使用的机制，将数据分成存储和传输时保持加密的数据态和在应用中授权使用时解密的应用态，充分保证数据的安全及使用的授权。
该工业物联网运维平台的应用管理模块用于对多种应用进行管理，并构建积木式应用接口API调用，其中，数据管理模块可作为应用管理模块中管理的应用单元。
通过应用管理模块对各种应用进行管理和服务，实现对应用的模块化管理，通过构建积木式应用接口API调用，开发者可以方便的对系统的应用进行模块化开发，极大的提高了开发效率，增强了系统的可扩展性。
在具体实施中，整个平台架构的作为平台层，集成数据管理模块和应用管理模块，进行应用层和数据层之间的关联，其中，应用模块包括但不限制与设备管理，报警管理，运维管理，系统管理和边缘计算模块，数据管理模块还整合有边缘计算技术。
而其关联的数据对于为设备管理数据、报警管理数据、运维管理数据，系统管理数据和边缘计算数据等。当然，具体设备管理还可细分为产品管理、产品类型管理、设备数管理、应用扩展等，具体不做具体限制。
在具体实施中，整个平台的架构是以数据为核心，建立了一种数据大平台与碎片化应用的数据生态系统。其实现了数据与数据、数据与应用、应用与应用之间有机关联，大大降低了系统的开发难度。
该技术不仅便于扩展，而且还可以与现有的物联网技术完美融合，实现了数据与数据、数据与应用、应用与应用之间有机关联，大大降低了系统的开发难度。从现有的平台技术实现角度看可以划分为IaaS层、容器云层、数据存储、数据处理、服务层和展示层技术，及三方接口层。
当然，数据管理模块可对数据进行数据初始加密和授权使用，将数据由数据所有者授权给第二方进行使用，并监管约束第二方授权给其它方进行使用。
其中，第二方即数据的使用者，或数据的生产者，或数据的代理者，而数据授权的目的，是在保证数据安全的基础上使数据得到其他人的使用。因此，对被授权方的约束就可以直接通过法律上的契约授权来保证，而防止第三方未经授权使用数据的约束，就可以直接采用不同于第二方授权方式约束，可采用技术上的数据授权来保证。
数据管理模块还用于对数据的溯源进行追踪，对数据的动态行为特征进行记录和跟踪，记录事件的摘要和时空参数，在数据的溯源上来保证平台整体数据的安全性。
其中，数据的动态行为特征记录包括数据的授权过程、数据的应用过程；在记录事件的摘要和时空参数时，事件的摘要、事件发生的时间戳和事件发生的空间位置等信息，按照预设格式，并按时间发生顺序进行记录。
作为本发明的优选实施例，该工业物联网运维平台的应用管理模块采用微服务架构，且微服务架构之间通信均采用标准的RestfulAPI接口调用，其中的每个微服务组件均以集群方式进行部署。
在优选实施中，可根据平台各组件功能划分，令每个功能组件都是一个独立的微服务；其采用微服务可充分运用分而治之思想，将一个传统单体项目根据模块、或者组件划分成若干个微服务，每个微服务都是高内聚、低耦合服务实体，有利于程序的升级。
同时，可令每个微服务都是运行在独立的进程中，有利于模块与模块或者组件与组件之间互不干扰，也便于后期维护；微服务之间通信都采用标准的RestfulAPI接口调用，实现微服务之间的若依赖。
当然，还可优选采用容器技术，通过容器管理和编排工具对容器进行编排、管理和监控，令每个微服务都是以2n+部署，每个微服务组件均是以集群方式进行部署，确保整个平台服务是高可用，并还可结合实际访问量需要，对集群进行动态伸缩容。
采用微服务体系架构的形式，可支持线性平滑扩展，可动态地增加系统组件服务器来满足用户不断增加的需求，不同的系统组件可以部署到不同服务器上，多台服务器同时处理、均衡负载，而系统性能基本与硬件的投入成线性关系。
在实际操作中，可优选采用Spring Cloud微服务框架。在采用微服务框架同时，还可结合服务网格，将服务注册、服务调用、服务通信、连接、传输、安全等基础性服务抽取出来交由服务网格管理。
当然，还可扩展采用开源DevOps技术，提供基于流水线的敏捷交付体系，覆盖微服务开发、构建、测试、交付、部署、运维的全生命周期，通过自动化、标准化的方式加速交付速度。通过无侵入设计，开发人员只需专注于业务开发，通过简单配置即可将应用接入微服务平台，实现微服务治理能力。
作为本申请的另一优选实施方式，本平台在实际使用时，为了便于管理，整个平台可采用应用分层而设计，分为物联网运营平台，即运营端、物联网租户平台，即租户、以及物联网客户平台，即客户，通过数据管理模块和应用管理模块进行数据的管理和应用的管理。
其中运营管理员添加租户主要是为租户设置租户名称、租户的有效期限、租户可以添加的设备台数、云存储量、登录租户端的主账号、密码等基本信息。
租户根据运营管理员提供的主账号、密码登录租户端后，可以去账户中心维护好自己的企业信息提交给运营端认证。
运营端添加认证流程主要是为了确保平台的客户是真实存在的，以便于规划平台的后续发展方向。如果运营管理员设置的添加设备数不满足租户需要添加的，平台也可提供租户申请设备，运营端审核授权的流程，当审核通过后租户就可以继续添加设备。
该工业物联网运维平台的关联的数据管理模块和应用管理模块间链接数据访问接口，数据访问接口包括数据的查找、检索、分类、视图、目录、索引、读、写以及权属、授权、加密、解密操作。
数据管理模块还整合有边缘计算技术，利用边缘计算技术对边缘网络进行实时监控，其利用边缘计算技术对边缘数据进行处理后，发送至后台进行实时监控与远程运维。
物联网边缘计算是物联网平台能力在边缘端的拓展，它继承了平台云安全、存储、计算、人工智能的能力，可部署于不同量级的智能设备和计算节点中，通过定义物模型连接不同协议、不同数据格式的设备，提供安全可靠、低延时、低成本、易扩展、弱依赖的本地计算服务。
同时，物联网边缘计算可以结合大数据、AI学习、语音、视频等能力，便于后续扩展打造出云边端三位一体的计算体系。
边缘实例提供一种类似文件夹的管理功能，可以通过实例的方式管理边缘端相关的网关、子设备，同时也可以管理场景联动、函数计算、流数据分析和消息路由内容，通过部署实例，将边缘实例中的资源部署至网关中。
在具体实施中，物联网边缘计算核心功能主要有：设备接入、场景联动、函数计算、流数据分析、消息路由、断点续传等。
物联网边缘计算提供设备接入SDK，让设备轻松接入边缘计算节点。可以通过可视化的方式定义设备之间联动规则，将规则部署至云端或者边缘端；拖拽可视化组件即可实现多设备的本地管理、联动及控制。
函数计算是一种运行时框架，遵循事件驱动模型；可以使用本地函数计算框架，完成设备接入到边缘网关的开发以及基于设备数据、事件的业务逻辑开发。如在本地对设备数据进行单位换算、在本地对数据进行过滤、在本地将数据转发至本地存储或应用、在本地访问其他服务接口。边缘流数据分析是对流计算的扩展，解决物联网场景特有问题。
物联网需要高频采集数据，数据量大变化小，原始数据价值较低，流数据分析可先对数据进行清洗、加工、聚合之后再上云端，大大减少数据传输成本和存储成本。物联网边缘计算提供消息路由的能力。通过设置消息路由路径，控制本地数据在边缘计算节点中的流转，从而实现数据的安全可控。
边缘计算节点在断网或弱网情况下提供数据恢复能力，在配置消息路由时设置服务质量，从而在断网情况下将设备数据保存在本地存储区，网络恢复后，再将缓存数据同步至云端。
该工业物联网运维平台还整合的物联网边缘计算主要涉及端、边、云三个部分：
设备端：开发者使用设备接入SDK，将非标设备转换成标准物模型，就近接入网关，从而实现设备的管理和控制。
边缘计算端：设备连接到具备边缘计算能力网关后，网关可以实现设备数据的采集、流转、存储、分析和上报设备数据至云端，同时网关提供规则引擎、函数计算引擎，方便场景编排和业务扩展。
云端：设备数据上传云端后，可以结合如大数据、AI学习等，通过标准API接口，实现更多功能和应用。
物联网边缘计算网关提供快速接入、低延迟、低成本、安全性高、弱依赖、高智能服务能力，典型应用场景有：车联网、工业生产、风力发电效率提升等。
就如何提升对工业物联网设备进行有效、集中管理已成为当今研究的热点问题，本申请建立的一套规范化的工业物联网运维平台，来对数据的统一管理和应用模块化管理，极大的提高了系统的可扩展性，并且还极大的提升了数据的安全性，同时，该平台数据具有安全共享、授权应用、功能可方便扩展等特点。
该工业物联网运维平台不仅满足了当前对工业物联网设备管理的需要，还考虑未来的易管理性、可扩展性。另外，该平台整合了主流的边缘计算技术，以实现对边缘网络的实时监控。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种工业物联网运维平台，其特征在于：包括关联的数据管理模块和应用管理模块；
所述数据管理模块用于对各个数据资源池按照统一标准进行登记注册，数据管理模块包括数据注册中心、数据异常中心和数据权限中心；
应用管理模块，用于对多种应用进行管理，并构建积木式应用接口API调用，其中，数据管理模块作为应用管理模块中管理的应用单元。
2.根据权利要求1所述的工业物联网运维平台，其特征在于：所述通过数据注册中心用于进行数据表的注册及关联，实现异构数据的分类、分级管理；
所述数据异常中心用于对有数据冗余时的数据一致性进行处理，包括数据维护，自适应管理，异常探测与处理，巡检，异常与冲突发现，同步处理，冗余处理，负载均衡；
所述数据权限中心用于对数据的安全存储、传输及应用授权进行管理，对数据实行加密授权的机制，将数据分成存储和传输时保持加密的数据态和在应用中授权使用时解密的应用态。
3.根据权利要求1所述的工业物联网运维平台，其特征在于：所述数据管理模块对数据进行数据初始加密和授权使用，将数据由数据所有者授权给第二方进行使用，并监管约束第二方授权给其它方进行使用。
4.根据权利要求1所述的工业物联网运维平台，其特征在于：所述数据管理模块对数据的溯源进行追踪，对数据的动态行为特征进行记录和跟踪，记录事件的摘要和时空参数；
其中，数据的动态行为特征记录包括数据的授权过程、数据的应用过程；在记录事件的摘要和时空参数时，事件的摘要、事件发生的时间戳和事件发生的空间位置等信息，按照预设格式，并按时间发生顺序进行记录。
5.根据权利要求1所述的工业物联网运维平台，其特征在于：所述应用管理模块采用微服务架构，且微服务架构之间通信均采用标准的RestfulAPI接口调用，其中的每个微服务组件均以集群方式进行部署。
6.根据权利要求1所述的工业物联网运维平台，其特征在于：关联的数据管理模块和应用管理模块间链接数据访问接口，所述数据访问接口包括数据的查找、检索、分类、视图、目录、索引、读、写以及权属、授权、加密、解密操作。
7.根据权利要求1所述的工业物联网运维平台，其特征在于：所述数据管理模块还整合有边缘计算技术，利用边缘计算技术对边缘数据进行处理后，发送至后台进行实时监控与远程运维。
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| CN202110974786.7A Pending CN113886061A (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 一种工业物联网运维平台 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114363378A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-15 | 上海交通大学 | 一种面向工业异构网络管理的微服务系统架构和管理方法 |
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- 2021-08-24 CN CN202110974786.7A patent/CN113886061A/zh active Pending
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