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2019-11

風(fēng)口上的邊緣計算,能推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應用深度變革嗎?

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風(fēng)口上的邊緣計算,能推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應用深度變革嗎?


進(jìn)入萬(wàn)物智能互聯(lián)的新時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)迎來(lái)了發(fā)展的巨大風(fēng)口,據前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數據統計,2018年底中國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場(chǎng)規模達到13603億元左右,同比增長(cháng)14.7%,未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)上漲空間可觀(guān)。

如此龐大的市場(chǎng)規模,帶來(lái)了海量的設備連接,數據量也因此成指數級爆炸。如果采用傳統的數據處理方式,把井噴式的數據全部聚集在云端,這不僅對帶寬有著(zhù)極高的要求,同時(shí)將會(huì )加大網(wǎng)絡(luò )負載,網(wǎng)路可能造成擁堵,造成數據處理延時(shí),與物聯(lián)網(wǎng)應用要求快速的響應時(shí)間需求背道而馳。面對這一困境,邊緣計算應運而生,它消除了互聯(lián)網(wǎng)在延遲和帶寬方面的限制,從而帶來(lái)了全新的應用類(lèi)別。

邊緣計算——用“腿”解決了問(wèn)題

在了解什么是邊緣計算時(shí),我們先來(lái)認識一下邊緣計算的“遠親”——章魚(yú)。作為無(wú)脊椎動(dòng)物中智商最高的一種動(dòng)物,章魚(yú)擁有巨量的神經(jīng)元,但其中60%分布在章魚(yú)的八條腿(腕足)上,腦部卻只有40%。也就是說(shuō)章魚(yú)是用腿來(lái)思考并就地解決問(wèn)題的。章魚(yú)在捕獵時(shí)非常靈活,腕足之間配合極好,從來(lái)不會(huì )纏繞打結,這主要歸功于它們類(lèi)似分布式計算的“多個(gè)小腦+一個(gè)大腦”。

而邊緣計算本質(zhì)上也是一種去中心化的分布式計算模型,在靠近數據源或用戶(hù)的地方分析處理數據,進(jìn)而減少網(wǎng)絡(luò )流量和響應時(shí)間。在工業(yè)現場(chǎng)的很多數據“保鮮期”很短,一旦處理延誤,就會(huì )迅速“變質(zhì)”,數據價(jià)值呈現斷崖式跌落,此時(shí)邊緣計算便發(fā)揮了不可替代的作用。海量的數據能夠就近處理,大量的設備也能實(shí)現高效協(xié)同的作用,諸多問(wèn)題迎刃而解。

據調研公司MarketsandMarhets聲稱(chēng),到2022年,邊緣計算市場(chǎng)的價(jià)值將達到67.2億美元,比2017年的14.7億美元大幅上升,年復合增長(cháng)率高達35.4%。邊緣計算已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。

邊緣計算優(yōu)勢顯著(zhù)

邊緣計算的核心是在靠近數據源或者用戶(hù)的地方提供計算、存儲等基礎設施,并為邊緣應用提供云服務(wù)和IT服務(wù)。邊緣計算不僅是5G網(wǎng)絡(luò )區別于3G、4G的重要標準之一,同時(shí)也是支撐物聯(lián)技術(shù)低延時(shí)、高密度等條件的具體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體現形式,具有場(chǎng)景化定制強等特點(diǎn)。

邊緣計算的優(yōu)勢

1、實(shí)時(shí)性、高快速響應性

很多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用需要亞秒級的響應時(shí)間來(lái)進(jìn)行安全關(guān)鍵和精準的操作。如自動(dòng)駕駛車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用,在復雜的運行環(huán)境,自動(dòng)駕駛車(chē)輛需要對實(shí)時(shí)出現的安全情況進(jìn)行快速的響應處理。如果此時(shí)還是將數據傳回云端處理,一旦發(fā)生數據擁堵情況,那么車(chē)輛的安全將無(wú)法得到保障。而邊緣計算分布式以及天然靠近設備端的特性決定了它可以實(shí)時(shí)快速處理、高速響應的優(yōu)勢。在車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用上,邊緣計算可以為自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)提供毫秒級的時(shí)延保證。

2、效率高

計算能力下沉到網(wǎng)絡(luò )的邏輯末端,使得邊緣計算可以直接對終端設備的數據進(jìn)行過(guò)濾和分析,不用請示遠在天邊的云計算,節能省時(shí)效率還高。

3、省流量、小帶寬

邊緣計算支持數據本地處理,大流量業(yè)務(wù)本地卸載可以減輕回傳壓力,有效降低成本。

4、智能更節能

人工智能+邊緣計算的組合,不止于計算,智能化特點(diǎn)更加明顯。且云計算+邊緣計算協(xié)同高效的分工,使得綜合成本只有單獨使用云計算的39%。

5、安全性更高

邊緣計算中的數據僅在源數據設備和邊緣設備之間交換,不再全部上傳至云計算平臺,降低了數據泄露的風(fēng)險。 基于以上優(yōu)勢,邊緣計算將率先在工業(yè)自動(dòng)化、公共事業(yè)、能源和交通運輸行業(yè)中得到廣泛應用。

邊緣計算+人工智能——組合成就“最強小腦”

如果將云計算定義為數據處理中心的大腦,那么邊緣計算則是章魚(yú)異常發(fā)達的“腿部小腦”。

人工智能(AI)芯片首先是在云端服務(wù)器市場(chǎng)中得到了應用,隨后向終端領(lǐng)域擴展。在5G商用的大浪潮下,越來(lái)越多的邊緣服務(wù)器被鋪設,人工智能在邊緣側的應用也逐漸展開(kāi)。預計在未來(lái)一段時(shí)間內,邊緣計算將成為AI芯片發(fā)展最為快速的領(lǐng)域。這也意味著(zhù),人工智能最終將在“云-邊-端”的全產(chǎn)業(yè)鏈條上實(shí)現覆蓋。

人工智能+物聯(lián)網(wǎng)+邊緣計算,打破了傳統IoT數據中心不在邊緣設備上的弊端,能夠讓人工智能在邊緣設備上變得更智能、更敏捷、滿(mǎn)足更多的場(chǎng)景應用的需求。而邊緣設備上的本地計算意味著(zhù)大量的數據需要被有效的推理、分析和提取,對計算能力的要求非常高,同時(shí)要求低延遲低功耗,人工智能的賦能讓這一切成為可能。

甚至基于用戶(hù)的歷史軌跡數據,人工智能技術(shù)還可以高效預測用戶(hù)未來(lái)短期內的運動(dòng)軌跡,從而實(shí)現預測性邊緣服務(wù)遷移決策,進(jìn)一步提升系統的服務(wù)性能。在預測性維護領(lǐng)域,人工智能+邊緣計算也是大有可為。

邊緣控制器

邊緣計算的出現基于云計算,可以說(shuō)邊緣計算就是運營(yíng)技術(shù)(OT)中的云計算,相比較于信息技術(shù)(IT)中的云計算,邊緣計算對實(shí)時(shí)性和安全性提出了更高的要求,而邊緣控制器作為數據通往云端的最后一層物理實(shí)體,是機器層OT和云端IT解決方案的接口。

基于人工智能算法,邊緣控制器有可能識別出程序檢測不到的,或者人眼無(wú)法分辨的異常狀況,從而實(shí)現對設備行為較為全面準確的學(xué)習理解。

研華WISE-5000邊緣控制器便是其中的杰出代表。WISE-5000邊緣計算一體化控制器是集計算機運算處理功能、網(wǎng)關(guān)通訊功能、PLC控制功能及數據上云功能于一體的解決方案。

1、體積小巧,節省空間

研華邊緣控制器WISE-5000系列作為業(yè)界最小、速度最快的開(kāi)放式平臺之一,它結構緊湊,高度為10厘米,插片式I/O模塊全部安裝在標準DIN導軌上,安裝在設備控制柜中時(shí)無(wú)需額外的鉆孔或機械裝置,不僅節省了空間,而且允許工業(yè)設備跨越邊界。

2、高速處理,提高機械效率

同時(shí)WISE-5000系列配備Intel第六代Skylake Core處理器?刂破鞯膬蓚炔捎脴藴蔖CI Express高速接口和EtherCAT通信協(xié)議設計,可提供高達100 Mbps的傳輸速度。它可以大大提高WISE-5000在傳輸和處理大數據時(shí)的實(shí)時(shí)性和準確性。

3、高度整合信息化與自動(dòng)化技術(shù)

在整合了傳統的PLC與PC平臺優(yōu)勢上,WISE-5000可以在一個(gè)平臺中運行自動(dòng)化的高速數據采集,運動(dòng)控制,機器視覺(jué),邏輯控制;同時(shí)實(shí)現信息化的數據庫,云平臺交互,兼顧第三方軟件集成,使設備制造商更容易整合IT與OT的應用。

4、靈活擴展,滿(mǎn)足多元化需求

WISE-5000采用模塊化EtherCAT I/O和PCI Express接口的設計,為用戶(hù)進(jìn)行數據采集、控制、傳輸提供多樣的I/O和通信模塊。在保持可擴展性,準確匹配的同時(shí)滿(mǎn)足實(shí)際需求,避免額外的設備資源浪費。

結論

雖然邊緣計算優(yōu)勢顯著(zhù),也切實(shí)解決了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用中的一些關(guān)鍵問(wèn)題。但推動(dòng)邊緣計算的進(jìn)一步發(fā)展,仍然需要深入了解客戶(hù)及業(yè)務(wù)需求,否則邊緣計算只能是空中樓閣。

邊緣控制器WISE-5000則是研華深深扎根用戶(hù)群中的匠心代表之作,其針對不同細分應用行業(yè)的需求特點(diǎn),對癥下藥,讓客戶(hù)真正體會(huì )到從自動(dòng)化到信息化整體工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的優(yōu)勢及宏利。