最终用户案例研究:使用 EdgeX Foundry 监控水处理系统

Technotects成立于1996年,是一家在工业用例领域拥有广泛专业知识的物联网技术咨询公司。当他们在水处理行业的一家客户独立地意识到EdgeX Foundry框架的强大功能时,Technotects计划并执行了一个概念验证(PoC),使用他们当前边缘平台ISV的专有解决方案,通过对比客户的一个典型用例。

本博客将介绍这个成功的PoC,包括解决方案所涉及的内容以及技术人员使用EdgeX平台的经验。我们看到在EdgeX Foundry “1.0”爱丁堡版本发布之后,越来越多的此类实际应用程序在社区中公开。

用例

PoC的用例是监测用于水处理的工业化学加药橇的传感器和泵信息,如下图所示。Technotects的目标是证明EdgeX Foundry平台与生态系统的商业增值相结合,可以为客户当前的边缘解决方案提供与之相当或更好的功能,同时通过与专有的、单一供应商的解决方案解耦,让他们有选择的自由。反过来,这将允许他们的客户改进他们的整体解决方案体系结构、上市时间和降低运行时使用费。

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“EdgeX Foundry通过提供一个架构良好、高性能、开源的平台,解决了物联网边缘的许可证栈不断增加的成本问题,该平台可用于当今的工业解决方案。” - Mike Malone,Technotects公司副总裁

最终客户对EdgeX Foundry最初的兴趣是开放生态系统提供的灵活性,以及基于供应商专有的边缘应用程序框架、边缘工程师以及南向和北向连接的结合,降低每个已部署主机节点的运行时许可费用的潜力。此外,他们还被EdgeX的功能所吸引,即不用为连接或应用程序增值服务的任何特定选择锁定,就可以使用EdgeX做出构建或购买决策。

PoC的背景知识

在PoC里,Technotects利用了戴尔边缘网关3002、Photo OS和VMware Pulse IoT Center、IOTech的Edge Xpert、Redis实验室的RedisEdge、Inductive Automation的Ignition、RSA实验室的Project Iris、微软的Azure(托管Redis进行数据备份)和最终客户自己的后端控制台。有关设置的框图,请参考下图,并继续阅读有关如何完成这些工作的详细信息。

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解决方案的深入了解

对于EdgeX堆栈的基础,Technotects选择使用IOTech提供的的Edge Xpert技术 — 开放源代码的一个商业支持发行版,开放源代码可以从Linux基金会的GitHub项目获得。他们使用Edge Xpert使他们能够专注于与客户首选的增值集成,而不是处理开放源代码。他们发现IOTech的文档非常清晰,初始安装非常快速和直观 — 使用具有附加硬化和打包功能的商业版本的好处。当然,使用一个商业支持的变体,而不是简单地下载开放源代码,是个人偏好的问题。

EdgeX对于操作系统、底层硬件、协议和编程语言都是完全中立的,对于这个PoC, Technotects选择利用Dell 边缘网关3002,以及Canonical的Ubuntu和Photon OS。Photon OS是一个开源的、容器优化的Linux发行版,嵌套在VMware的vSphere中有一段时间了。Technotects能够在这两种操作系统的Docker容器中运行控制台、Ignition、Edge Xpert和所有其他引用的增值工具,所有这些都没有问题。他们发现,根据客户需求灵活地部署在该领域的任何硬件(x86或ARM)和操作系统(Linux或Windows)的组合上是很有价值的。

对于南向连接,Technotects利用了混合模型。他们的客户的水处理设备利用Allen Bradley CompactLogix PLC进行加药控制,而在这个PoC,Technotects使用Inductive Automation的Ignition以太网/IP驱动程序与之通信。然后,他们将这个现成的、授权的驱动程序包连接到EdgeX原生的OPC-UA设备服务。为了连接其他设备,Technotects使用了IOTech的Edge Xpert提供的Modbus TCP协议,该协议使用原生EdgeX设备服务SDK编写。使用插件设备服务模型,随着客户需求的发展可以随时添加任何设备和协议的组合。

这解决方案的架构是一个很好的例子:1)如何在混合模型中与原生EdgeX设备服务一起使用现有的连接堆栈;2)在EdgeX模型中,使用开放的EdgeX设备服务SDK编写的连接也可以商品化赚钱。商业支持的EdgeX设备服务的发行版很可能对最终用户具有吸引力,这些用户的关键任务用例涉及定制和/或专有协议,支持这种南向连接通常需要从逆向工程中收集制度知识。

与此同时,最终客户可以受益于社区中提供的越来越多的开源设备服务选项,和越来越多由传感器制造商为全新应用程序提供支持的设备服务,就像键盘与PC驱动程序一起提供一样。(附注:EdgeX生态系统中还有许多额外的开发机会,尽管在公开之前我必须对NDA非常敏感)。结果是,开放的、与供应商中立的EdgeX生态系统,其价值在于为开发者和最终用户提供基于对其业务最有价值的选择。

Technotects利用VMware的Pulse IoT Center管理和监控底层网关硬件、OS和上面的EdgeX应用程序框架。VMware Pulse是一个可大规模扩展的、独立于平台和应用程序的解决方案,用于启用、管理、保护和监视物联网设备和网关。系统更新活动可以批量应用,管理员可以收到部署在现场的设备的任何问题发出的实时警报。虽然VMware Pulse可以独立地与其嵌入式设备代理一起使用,但当它与EdgeX框架一起使用时,功能尤其强大。任何管理应用程序和底层主机系统的控制台都可以与EdgeX框架一起使用,通过利用EdgeX系统管理代理(System Management Agent,SMA)增强应用程序级功能。

Technotects发现,IOTech的Edge Xpert的北向连接可以很容易地配置到Azure和AWS。这突出了EdgeX框架的一个关键好处 - 将南向数据摄取的投资与任何给定的云解耦,以支持长期的选择,包括在边缘实现真正的多租户。最近的1.0爱丁堡版本支持多种应用程序服务,基础设施监视和管理的相关数据可以发送到他们选择的管理控制台(在本例中是VMware的Pulse IoT Center),而数据分析的过程和采取行动的相关数据可以发送到他们选择的本地或基于云的应用程序栈的任意组合。

对于本地数据持久性,Technotects选择RedisEdge,而不是MongoDB数据库,直到最近的1.0 Edinburgh版本,MongoDB数据库一直是项目的基线。Technotects发现用RedisEdge替换MongoDB非常容易,而且没有任何功能上的差异,这要感谢Redis Labs使其成为EdgeX生态系统中可用的插件方面所做的工作。这是EdgeX真正开放和与供应商无关的另一个例子,使用户能够利用他们选择的任何增强功能。

最后,PoC研究了RSA实验室的Project Iris主动威胁监控方案。Iris是一个容器,它插入EdgeX框架(以及支持容器的任何其他堆栈),分析堆栈和连接设备的基线行为,然后使用机器学习检测异常。Iris之后链接回RSA的Netwitness产品创建警报。

“我们的客户喜欢EdgeX Foundry,因为它提供了一个良好的架构和开源路径,以消除其物联网边缘软件堆栈中的专有和昂贵的替代品。” - Mike Malone,Technotects公司副总裁

总结

最后,Technotects发现EdgeX Foundry易于使用,并且能够成功地复制客户的水处理监控用例,方法是利用IOTech的商业支持框架和Canonical、戴尔、Inductive Automation、Redis、RSA和VMware的增值功能。简单地将增值功能插入开放的、与供应商无关的EdgeX 基础的灵活性,将在未来为Technotects及其客户提供更多的选项,并有助于减少昂贵的运行时授权费用和支持契约的锁定。

EdgeX项目在过去两年已经成熟到当前的1.0状态,如果你是成千上万的最终用户之一,一直在悄悄地构建原型平台,我们欢迎你前来,在项目网站上分享你的故事,可以通过博客或简单的语句。越来越多的人站出来分享他们的成功故事,EdgeX就会更快地成为物联网前沿事实上的标准互操作性框架,我们就能更多地关注创新而不是再创造!

感谢你的时间,现在是你下载代码或联系生态系统中的任何供应商并构建一些伟大的东西的时候了!也许,正如许多人所做的那样,甚至可以围绕EdgeX框架创建自己的业务模型 — 可以想想Android为移动设备扩展应用程序和服务生态系统所做的事情。

请继续关注来自最终用户的更多类似的故事,他们欣赏EdgeX Foundry 的强大功能!

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