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技术干货丨MixIOT智慧工业核心引擎 —— 边缘计算

2020/12/24 15:04
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【摘要】:
关于边缘计算的话题满处都有,好像现在大家都认为,不跟边缘计算沾点边,就不算高科技。智物联在边缘计算方面做了一些尝试,比如前面介绍过的动态配载,动态配载可以部署在如来方略柜的Apieco上,这就是边缘计算的形式。

关于边缘计算的话题满处都有,好像现在大家都认为,不跟边缘计算沾点边,就不算高科技。智物联在边缘计算方面做了一些尝试,比如前面介绍过的动态配载,动态配载可以部署在如来方略柜的Apieco上,这就是边缘计算的形式。

 

边缘计算的准确定义我们就不去纠结了,但其核心的意思,就是把计算放到对象尽可能近的地方,不是放在云端或者远端。先说一下MixIOT的边缘计算是怎么回事,首先要分清楚两个要点:
第一,边缘计算是针对某个特定对象、围绕一个特定目标或特定要求的计算;
第二,这个计算对这个特定对象来说,是一个外部的计算。

 

怎么理解边缘计算是外部的计算?首先得弄明白什么是内部计算。比如,一台燃气热水锅炉负责给整个酒店提供热水,锅炉有自己的控制器。控制器负责采集锅炉传感器的数据,对锅炉燃烧室的温度、压力、进水、储水、出水、水温、压力、引风机频率、风量、燃气蝶阀开度多少等形成一个闭环的控制。司炉工只需要在锅炉控制器上设定好锅炉的工作参数,例如水位要到多高、水温要烧到多少度等,控制器就根据这个设定的参数来计算什么时候需要进水,炉温要烧到多少度,燃气阀门要开到多大等。

 

请注意,在上述过程中,控制器是通过司炉工在控制器上的设定值来计算出其他的数据,所以,锅炉控制器做的事情就是完成一个自身闭环的控制,这个计算就是内部的计算。它有自己的逻辑,控制器就照这个逻辑来计算就行了。控制器的计算,是不会去管司炉工为什么会这样设定水位炉温,以及这样设定对不对这些问题的。

 

但是,酒店供应热水的实际情况是很复杂的,入住了多少客人、入住率多少、每个房间住了几个人、这些人什么时候用热水、是洗脸还是洗澡、是泡澡还是淋浴、是洗三分钟还是洗半小时、每个客人洗澡的时候是用多少度的热水等,这些问题别说司炉工了,就是酒店经理也没法全都知道。

 

那么,到底应该把水位和水温设定到多少,才能既保证任何时候任何情况下客人都有足够的热水用,又能最大程度地节省燃气呢?假如能通过计算得到答案的话,那么这些计算又该由谁来承担呢?很显然,锅炉自己不可能进行这些计算,至少目前是不可能的。这个计算,需要在锅炉之外进行,但是又不能离开锅炉太远,这就是所谓的边缘计算了。

 

边缘计算结果:
还是接着上面的例子来说。我们用一个Apieco来作为边缘计算的载体,如图-1所示。

边缘计算



图-1 Apieco对接锅炉控制器

Apieco对接锅炉控制器,从控制器采集锅炉的运行参数和控制器的设定参数。我们先不去管怎么计算,来看看计算的结果是什么。计算的结果,其实就是一个让锅炉控制器调整的方案,如图-2所示。这里说的调整,是调整两个东西:一个是控制器的设定值,一个是控制器的运行参数值。

边缘计算


图-2 锅炉控制器调整的方案

 

 

也就是说,边缘计算的结果,就是告诉锅炉控制器说,我(边缘计算)重新算了一下,有个更好的方法来调节参数,你(锅炉控制器)按这个来调整。

 

这就是边缘计算的结果了。边缘计算的目的,就是把计算结果变成一个反向控制指令,让对象执行这个指令。现在你应该明白了,为什么计算要在“边缘”了吧,因为计算的结果需要马上要用起来。

 

与边缘计算结果相关的反向控制范围,我们在前面的章节里也做过介绍,边缘计算最终落脚到反向控制,而这个控制仍然是干涉型的,并不会改变对象自身原来的控制逻辑。

 

边缘如何计算:
在刚才这个例子里面,边缘计算是这样做的:
1、把对象当前的设定弄清楚,如水位,水温等;
2、把对象当前的运行参数弄清楚,如风机频率、阀门开度等;
3、把计算依据弄清楚;
4、把计算目标弄清楚,最节省燃气;
5、把约束条件弄清楚,保证任何时候任何情况都有足够的热水;
6、把输出结果弄清楚,水位、水温、阀门开度、风机频率等。

 

剩下的,就是需要确定两个很重要的东西:计算周期和计算结果输出周期。

 

计算周期和计算结果输出周期,这两个可以是一回事,也可以不是一回事。所谓计算周期,比如30分钟,并不是指30分钟计算一次,而是计算的时候,只用到最近30分钟的数据,像两个小时前的那些数据就不去管了;计算结果输出周期,比如5分钟,就是说,不管用多久以来的数据,不管怎么算,每5分钟输出一次计算结果。
 

边缘计算载体:
上面说的边缘计算是个外部计算,那就一定需要一个能计算的载体,Apieco就是这样的一个载体。边缘计算载体的形式没有什么硬性规定,只要有算力,能跟对象交互就可以。

 

那么,我们重新来定义边缘计算的话,就可以这样说:一个对象,使用与之相连的计算载体,来实现围绕某个特定目标的外部计算。

 

边缘计算的MixIOT支持:
边缘计算本身是一个独立的东西,就是在边缘计算载体上的一个或一组计算程序,这个载体放在这个对象旁边,这样方便跟这个对象的数据交互。我们只需要记住四句话:
● 所有的数据都来自对象;
● 所有计算的依据就是这些数据;
● 所有的计算都在载体里面完成;
● 所有的计算结果都反馈给对象。

 

这差不多就是边缘计算应用的全貌了。

 

一个边缘计算项目的难度,其实就是它计算的难度。而一个边缘计算的客观限制,就是这个计算载体算力和算法的限制、数据来源的限制。智物联MixIOT体系下的边缘计算,是可以提供MixIOT支持的,这里说的支持,是数据的支持,或者是承担一部分计算结果。

 

我们回到前面那个燃气热水锅炉的例子。假如这个城市里面有100家酒店的燃气热水锅炉都用了MixIOT物联网,那么每个锅炉的数据就都在MixIOT里面。

 

如果说,边缘计算自己可以算出下面的数据(见图-3):

边缘计算


图-3 边缘计算得到的数据

 


那么,如果边缘计算有MixIOT支持,它就可以得到这些数据(见图-4)


图-4 有MixIOT支持后得到的数据

 

所以,MixIOT的边缘计算,完全是可以利用好MixIOT这个大资源的。

 

边缘计算与控制:
前面说了,边缘计算的目的是为了给对象控制器反馈计算结果。那么,当结果到了对象的控制器,控制器是否要接受这个结果呢?在之前我们介绍过“干涉型”控制这个概念。边缘计算的结果到底是不是非要对象控制器接受照办,这就需要具体应用具体分析了。

 

简单地说,如果别人相信你,那就会听你的。所以,这其中关键,还是边缘计算是否靠谱。边缘计算是个新东西,需要我们大家一起不断地努力。随着边缘计算能解决更多的实际问题,计算也逐步成熟,那就一定会有很好的前途。