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作者︰唯笑志在  來(lai)源︰IT165收zhan)nbsp; 發布日(ri)期︰2020-02-21 21:31:31

1.自我介紹

      本人(ren)已經(jing)工作10年,一(yi)直(zhi)在工業領域。在一(yi)線干過實施,下過礦井;干過項目,帶過團隊;干過軟(ruan)件研發,出過產品(pin);干過項目群管理,售(shou)前(qian)和(he)市(shi)場也接觸過;期間在純軟(ruan)件公司也干過將近兩年的時間,熟悉軟(ruan)件開發流程(cheng)與管理。雖然(ran)沒(mei)有(you)取得多(duo)大成(cheng)績,也算(suan)經(jing)歷豐富了。

      互聯網“行業”如火(huo)如荼(tu)的發展,曾經(jing)也想過轉行去做“互聯網”,奈何猶豫太久,已然(ran)提(ti)不起(qi)太多(duo)興趣。憑借(jie)當年的沉澱與積累,有(you)個半(ban)成(cheng)品(pin)的框架(jia),在工作索然(ran)無味的情(qing)況下,毫不猶豫的投(tou)身(shen)到物(wu)聯網框架(jia)的開發與產品(pin)化(hua)的進程(cheng)中(zhong)。別(bie)人(ren)都說物(wu)聯網的時代來(lai)了,如果真的是這樣,也不知道是自己的選擇(ze)好,還是命(ming)好。

這方面的工作純屬個人(ren)愛好,業余(yu)時間在干,一(yi)般晚(wan)上21點(dian)到23點(dian)是自己的第二(er)個工作時間。這兩年積極的投(tou)身(shen)到新的框架(jia)開發中(zhong),提(ti)高性(xing)能、統(tong)一(yi)接口、跨平台(tai)……等(deng)方面的工作。也做了自己的基礎硬件產品(pin),智能網關。

      有(you)人(ren)會(hui)問,那你(ni)正(zheng)式工作是干什麼的?在某集團公司工業版塊負責大數據建設的相(xiang)關工作。在沒(mei)有(you)大數據、雲pin)窀拍畹氖焙潁 齬凍cheng)E服務相(xiang)關的項目。說實話,對于傳統(tong)行業來(lai)講(jiang),是很困(kun)難的一(yi)件事。但是作為企業來(lai)講(jiang),要麼等(deng)死(si),要麼在改變中(zhong)死(si),完全在于自己的選擇(ze)。

2.佔(zhan)領大腦和(he)丟了腳

      不知道lai)郵裁詞焙潁 wu)聯網、大數據、雲pin)瘛 萍撲suan)……等(deng)一(yi)批概念流行起(qi)來(lai)。大廠(chang)都在爭奪高制高點(dian),大數據、雲pin)瘛 髦直(zhi)曜hellip;…,做這些事lv)槎己苡you)意義。但是我在想,大家都去佔(zhan)領大腦,腳就不重要了嘛?!顯(xian)然(ran)不是,應該(gai)是同等(deng)重要。華為設備部、中(zhong)興儀器儀表(biao)……對于基礎物(wu)聯層,也是很頭(tou)痛的一(yi)件事,這是大廈的根基,特(te)別(bie)是工業領域。所以,我堅信對于我們的框架(jia)有(you)很大的市(shi)場應用空zhan)洌 叢斕鬧zhi)接價值那是另外一(yi)回事。

3.物(wu)聯的現實困(kun)難

      對困(kun)難理解的前(qian)提(ti)是對現實世(shi)界(jie)的認(ren)知,有(you)些傳統(tong)制造業都不具備物(wu)聯的基礎條件,更談不上物(wu)聯網、智能制造、智能工廠(chang),但是至因為落後,才有(you)廣闊的市(shi)場空zhan)洹>退suan)有(you)xing)wu)聯的基礎,條件比(bi)較落後,底子(zi)比(bi)較薄,面臨四個多(duo)樣性(xing)︰設備多(duo)樣性(xing)、協議多(duo)樣性(xing)、通訊機(ji)制多(duo)樣性(xing)、數據多(duo)樣性(xing)。這就是我們面臨的問題,難道問題有(you)多(duo)大嗎?為了生存,企業都說能做。但是結構化(hua)的多(duo)樣性(xing)問題,要用結構化(hua)的手段(duan)或框架(jia)來(lai)解決(jue),這是各方面保障(zhang)的前(qian)提(ti)。

4.效率與成(cheng)本

     接觸一(yi)家上海公司,有(you)專人(ren)負責網關層的數據采集,有(you)專人(ren)負責服務(雲)端(duan)的對接,不太穩定(ding)、經(jing)常出現問題。解決(jue)細節問題,不能用細節的思維方式去解決(jue),而是qie) you)更廣闊的思維、結構化(hua)思路才能夠徹(che)底的、更好的解決(jue)問題。網關層、服務端(duan)是否可以使用同一(yi)套(tao)框架(jia)?並且(qie)框架(jia)之(zhi)間是否可以無縫(feng)對接?如果可以實現,應用同一(yi)套(tao)框架(jia),開發效率會(hui)提(ti)高,用人(ren)成(cheng)本和(he)時間成(cheng)本會(hui)降低。好的組織結構、好的框架(jia)總之(zhi)要解決(jue)效率和(he)成(cheng)本,否則(ze)沒(mei)有(you)任(ren)何價值。

5.逆向(xiang)思維

     大廠(chang)都在搞雲平台(tai)、協議標準……,當bi)ran)他們有(you)資本和(he)實力這樣搞,軟(ruan)件用他們的、硬件用他們的,對于他們來(lai)講(jiang),養這麼多(duo)人(ren),反而成(cheng)本是最低的。他們奉行一(yi)流企業定(ding)標準,用這種思維模式去整合(he)資shi)矗 赫bi)的就是佔(zhan)領資shi)吹畝duo)少(shao)。我們認(ren)真考慮(lv)一(yi)下,對于傳統(tong)企業來(lai)講(jiang),本來(lai)生存就很困(kun)難,和(he)房地產、互聯網拿投(tou)資的沒(mei)法比(bi),他們有(you)xin)芰σyi)下子(zi)完全統(tong)一(yi)化(hua)的更新換代嘛?!參加(jia)上海工業博覽會(hui),也進行了市(shi)場調查,簡直(zhi)是qiang) 嫘ΑN頤竊偃ren)真考慮(lv)一(yi)下,用框架(jia)性(xing)的東西去解決(jue)設備多(duo)樣性(xing)、協議多(duo)樣性(xing)、通訊機(ji)制多(duo)樣性(xing)、數據多(duo)樣性(xing)的問題,在物(wu)聯網和(he)集成(cheng)系統(tong)的建設中(zhong)是否也是整合(he)資shi)吹囊yi)種手段(duan)?!先解決(jue)企業互聯監(jian)控的問題,再解決(jue)企業標準化(hua)的問題,這樣是否也是qie)yi)種思維模式?!是的,我們就先ri)庋桑/p>

5.智能網關,跑Windows 10 IOT和(he)Ubuntu Mate

     網關在物(wu)聯網和(he)集成(cheng)系統(tong)建設中(zhong)是重要的一(yi)個環節,實現數據的初步整合(he)(采集),再進行數據的轉發,形(xing)成(cheng)體系層次清晰的級聯網絡系統(tong)。市(shi)場的網關大至分為兩類(lei)︰純硬件接口的轉換、搭載操作系統(tong)的小型(xing)機(ji)。當bi)ran)也有(you)xing)謨布∩洗鈐刈約旱娜ruan)件框架(jia),但是不多(duo)見。在我們的智能網關上可以實現搭載我們ServerSuperIO物(wu)聯網框架(jia),使軟(ruan)件和(he)硬件無縫(feng)結合(he),設備驅動的接口統(tong)一(yi),可以開發一(yi)套(tao)驅動跑在不同的嵌入(ru)式jiang)僮饗低tong)上,Windows 10 IOT和(he)Ubuntu Mate,對于系統(tong)建設的方案選擇(ze)更靈活。

     智能網關的硬件配置︰

l  四核1.2GHz Broadcom BCM2837 64位CPU。

l  1GB RAM。

l  板(ban)載BCM43143 WIFI和(he)藍牙低功能耗(BLE)。

l  40引腳擴展GPIO。

l  4個USB接口。

l  全盡寸HDMI,並且(qie)yi)GA接口。

l  微型(xing)SD卡端(duan)口,用于運行操作系統(tong)和(he)存儲數據的介質。

l  升級切(qie)換的微型(xing)USB電(dian)源,高達2.5A。

l  可搭載的操作系統(tong)︰Ubuntu Mate、Windows 10 IOT。

     智能網關實體機(ji)照片︰

 

6.SuperIO到ServerSuperIO發展歷程(cheng)和(he)解決(jue)的實現問題

      SuperIO&ServerSuperIO最早的雛形(xing)于2010年開始開發,當時主要是解決(jue)公司內部硬件產品(pin)眾多(duo)、協議眾多(duo)、以前(qian)的軟(ruan)件經(jing)常出問題、維護成(cheng)本高、搞集成(cheng)系統(tong)時各方面都很累。經(jing)過兩三年的發展,確實解決(jue)了公司內部的產品(pin)體系問題,所有(you)硬件產品(pin)都可以掛載到平台(tai)下運行。離開公司之(zhi)後,感覺這個平台(tai)從代碼(ma)、應用等(deng)方面還有(you)很大發展空zhan)洌014年逐步jiang)pin)化(hua)後才形(xing)成(cheng)了SuperIO(SIO)這個平台(tai)。

     但是SIO也只(zhi)是解決(jue)了設備驅動(眾多(duo)協議)插件式掛載的問題,不過只(zhi)限于運行xing)indows系列操作系統(tong)下,一(yi)般性(xing)的PC機(ji)和(he)工控機(ji)上數據采集完全沒(mei)有(you)xing)侍狻5 竊讜誦行 史矯婊褂you)很大提(ti)升空zhan)洹?璞蓋 慕涌諢箍梢越yi)步標準化(hua)(為了各層級都可以應用)、跨平台(tai)運行必須攻克、設備(驅動)之(zhi)間信息交互與控制必須實現、框架(jia)在不同層級應用的級聯與控制必須實現、多(duo)服務實例的應用等(deng)等(deng),一(yi)系列的框架(jia)和(he)技術性(xing)問題還可以進一(yi)步完善。從整體物(wu)聯網建設的框架(jia)性(xing)方面考慮(lv),從2015年初開始,基于SIO的核心(xin)思想重新開發新一(yi)代物(wu)聯網框架(jia),也就是現在的ServerSuperIO(SSIO)框架(jia),經(jing)過兩年多(duo)的發展,搭載在智能網關的基礎上,可以形(xing)成(cheng)綜合(he)性(xing)的解決(jue)方案。

7.一(yi)套(tao)設備驅動,支持多(duo)種IO通訊

     不管是zigbee、wifi、有(you)線網絡,還是RS485、RS232、RS422,總之(zhi)主要分為兩種硬件接口︰he)諍he)串口。至于OPC協議,可以用SSIO服務接口的形(xing)成(cheng)間接實現,形(xing)成(cheng)服務插件的一(yi)部分。如果不結構化(hua)的設計IO,網口和(he)串口獨(du)立存在,隨(sui)著產品(pin)越來(lai)越多(duo),是很頭(tou)痛的一(yi)件事,也不一(yi)定(ding)運行xing)榷ding)。對于ServerSuperIO框架(jia),在此基礎上開發一(yi)套(tao)設備驅動可以分zhi)鶚迪滯 諢虼 謨胗布璞福  釁鰨┘薪換? fei)常方便。有(you)人(ren)認(ren)為通訊很簡單,其實deng)綣閻詼duo)問題都考慮(lv)進去,那麼將變得很復雜。也有(you)很多(duo)純網絡通訊框架(jia),業務場景、通訊機(ji)制的不同,純網絡通訊框架(jia)也未必能夠完全的適用于現場環境。根據多(duo)年的工作經(jing)驗(yan),針(zhen)對SSIO增加(jia)了通訊機(ji)制與應用場景,參見︰《連載 物(wu)聯網框架(jia)ServerSuperIO教程(cheng)》1.4種通訊模式機(ji)制。

     示意圖如下︰

8.一(yi)套(tao)設備驅動,統(tong)一(yi)接口,多(duo)種平台(tai)掛載運行

     針(zhen)對ServerSuperIO框架(jia)的設備驅動接口進行標準化(hua)設計,另外針(zhen)對ServerSuperIO框架(jia)本身(shen)進行了跨平台(tai)運行的移植工作,所以一(yi)次開發設備驅動,可以在多(duo)種平台(tai)下掛載運行。現在支持的平台(tai)包括︰Windows xp SP3以上的版本操作系統(tong)(包括Server)、Windows 10 IOT嵌入(ru)式jiang)僮饗低tong)、Ubuntu&Ubuntu Mate操作系統(tong)。

     示意圖如下︰

 

9.物(wu)聯通訊的級聯

      如果單單是采集硬件的數據與控制,也只(zhi)能算(suan)是本地的系統(tong),但是在物(wu)聯網和(he)集成(cheng)系統(tong)建設中(zhong),必須形(xing)成(cheng)體系化(hua)、網絡化(hua)框架(jia)。所以ServerSuperIO在采集本範duan) 詰氖菪畔  ?僕猓 掛 xing)成(cheng)與上一(yi)級的ServerSuperIO進行數據交互,以及接收zhang)亂yi)級的ServerSuperIO的交互數據,那麼ServerSuperIO之(zhi)間就形(xing)成(cheng)了級聯的關系,主要完成(cheng)兩大職責︰數據的級聯上傳和(he)反向(xiang)控制,進而對設備本身(shen)進行級聯控制。

      結構示意圖如下︰

 

10.設備之(zhi)間的通訊、控制

      采集與控制單個設備,在實際應用中(zhong)還遠遠不夠,還要能夠設備與設備之(zhi)間進行信息傳遞(di)與控制,並且(qie)返(fan)回給(gei)發送控制源設備確認(ren)信息。例如︰在監(jian)測(ce)流量計嚴重報警的情(qing)況下,是否應該(gai)調節或控制液體源頭(tou)fan)姆 men)。類(lei)似的例子(zi)很多(duo)。

     在ServerSuperIO最新的3.1版本中(zhong)(還沒(mei)有(you)發布),支持設備向(xiang)另一(yi)個設備發起(qi)傳遞(di)信息和(he)控制後,被控制設備是否立即返(fan)回確認(ren)信息,還是自主異(yi)步決(jue)定(ding)返(fan)回確認(ren)信息。增加(jia)了異(yi)步返(fan)回確認(ren)信息的功能,因為控制命(ming)令只(zhi)是發給(gei)了另一(yi)個設備驅動,設備驅動還會(hui)進一(yi)步與實際的硬件設備進行交互,與實現硬件交互成(cheng)功後,再返(fan)回確認(ren)信息給(gei)發起(qi)的源設備驅動。

     示意圖如下︰

 

11.與雲端(duan)的交互、控制

     ServerSuperIO提(ti)供(gong)了服務驅動的接口,一(yi)些除設備驅動類(lei)的功能以外,都可以以服務驅動的方式存在,例如︰多(duo)設備采集的數據的融合(he)模型(xing)計算(suan)、與其他平台(tai)或上層進行交互等(deng)等(deng),在此僅以與服務端(duan)進行交互為實例進行介紹。與設備驅動之(zhi)間的交互與控制不同的是,設備驅動主動把采集的數據信息傳遞(di)給(gei)服務驅動,服務驅動與雲端(duan)進行交互,在接收雲端(duan)指令後,發起(qi)傳遞(di)信息或控制設備驅動,設備驅動再返(fan)回確認(ren)信息給(gei)服務驅動。

     示意圖如下︰

 

12.未來(lai)的規劃

     從大環境來(lai)講(jiang),肯定(ding)是有(you)很廣泛的應用;從本公司來(lai)講(jiang),將來(lai)在工業基礎物(wu)聯層面,肯定(ding)也會(hui)用的上;從個人(ren)興趣來(lai)講(jiang),也樂意能夠繼續做這方面的工作,當bi)ran)是除正(zheng)式工作之(zhi)外。

     從ServerSuperIO本身(shen)來(lai)講(jiang),3.1版本(未發布)對代碼(ma)進行優化(hua)以及增加(jia)了異(yi)步返(fan)回確認(ren)信息的交互能力。後期會(hui)增加(jia)對數據安全方案的驗(yan)證機(ji)制,以保障(zhang)xian)詮?盜 蠐τ檬萁換? ?頻陌踩 xing)。另外從體系結構來(lai)講(jiang),以ServerSuperIO框架(jia)為基礎,增加(jia)雲端(duan)的建設能力,例如︰數據分布式持久mei) deng)。從嵌入(ru)式應用為講(jiang),要增加(jia)遠程(cheng)可配置能力等(deng)。

13.結束語

     在現在的社(she)會(hui),長(chang)期堅持做一(yi)件事很不容易(yi),做成(cheng)產品(pin)級以及配合(he)體系方案更不容易(yi)。慢慢往下走吧,希望(wang)機(ji)會(hui)會(hui)眷(juan)顧那qie)┤?怠?蹈傻娜ren)。天(tian)道酬勤!!!


1.[連載]《C#通訊(串口和(he)網絡)框架(jia)的設計與實現》

2.[開源]C#跨平台(tai)物(wu)聯網通訊框架(jia)ServerSuperIO(SSIO)介紹

2.應用SuperIO(SIO)和(he)開源跨平台(tai)物(wu)聯網框架(jia)ServerSuperIO(SSIO)構建系統(tong)的整體方案

3.C#工業物(wu)聯網和(he)集成(cheng)系統(tong)解決(jue)方案的技術路線(數據源、數據采集、數據上傳與接收、ActiveMQ、Mongodb、WebApi、手zhi)ji)App)

5.ServerSuperIO開源地址︰https://github.com/wxzz/ServerSuperIO

物(wu)聯網&集成(cheng)技術(.NET) QQ群54256083

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