Сбор данных с помощью облачных сервисов и мобильных устройств

Опубликовано в номере:
PDF версия
К «Интернету вещей», или IoT, интерес растет с каждым днем. Увеличивающееся количество устройств определяет то, как данные будут создаваться и храниться в этой сети. В виртуальной среде все приложения, начиная домашним управлением и заканчивая коммерческой системой контроля и управления зданием, промышленностью и автоматизацией, будут объединены в единую систему. Главная концепция облака заключается в удешевлении стоимости хранения и повышении количества данных с устройств IoT. С помощью облака можно легко подключиться к данным для жилой, коммерческой и промышленной сферы, что позволяет объединить все системы в одно целое. Объединение IoT и облака позволяет датчикам, хранилищам, управляющим устройствам и дисплеям находится географически в разных местах. Именно это и подразумевает компания Advantech под понятием A-P-P (data Acquisition, data Processing, data Publishing), которое переводится как «сбор, обработка и отображение данных».

Гибкие веб-интерфейсы для кроссплатформенной и операционной работы

Для того чтобы большие данные имели бесшовную связь, необходимо, чтобы их работа не зависела от платформы или операционной системы. Веб-интерфейсы являются самым распространенным методом для подключения к практически всем устройствам. Совместимые с компонентами на базе платформы .NET, веб-интерфейсы имеют меньше ограничений, поскольку не привязаны к конкретной платформе и операционной системе, что позволяет обеспечивать бесшовную связь.

 

HTML 5

HTML 5 — это единый язык разметки, используемый для структурирования и представления веб-контента. HTML 5 заменил собой HTML 4, XHTML и даже ранее широко распространенную технологию FLASH.

WISE IoT-модули Advantech поддерживают конфигурацию с помощью веб-интерфейса, построенного на базе технологии HTML 5. В современных браузерах, таких как Microsoft IE, Google Chrome, Mozilla Firefox или Apple Safari, реализована данная технология, поэтому пользователь может подключиться к WISE-модулям с любого устройства или платформы, предусматривающей наличие HTML 5.

WISE-4012

Рисунок. Беспроводной модуль IoT WISE Advantech: серия WISE-4000

 

Мобильные устройства в качестве HMI

Поколение, называемое «миллениум», выросло вместе с мобильными устройствами. Большинство пользователей смартфонов и планшетов все меньше обращается к ПК или ноутбукам. Все чаще мобильные устройства употребляются в качестве основных интерфейсов для доступа к IoT. И люди тоже становятся частью «Интернета вещей». Гаджет, который легко помещается в кармане, но при этом достаточно мощный, чтобы применяться в качестве HMI- или IoT-устройства, дает свободу. Это позволяет людям управлять системами вне офиса и диспетчерских.

Мобильные устройства будут использоваться для взаимодействия с IoT- и облачными сервисами. WISE-модули Advantech имеют расширенные возможности для подключения в частности, непосредственно с помощью WLAN. Полная информация может быть отображена на мобильном устройстве благодаря встроенному веб-серверу.

Существует два режима доступа. При подключении по Wi-Fi через смартфон пользователь может подсоединить мобильное устройство к ближайшей точке доступа. Модуль WISE также может подключиться к этой точке доступа, которая в таком случае будет работать в роли Ethernet-коммутатора для обоих устройств. Данный режим называется режимом инфраструктуры.

В случае если устройство конфигурируется или проводится диагностика, WISE-4000 серия предоставляет второй режим, называемый режимом ограниченной точки доступа. Можно сконфигурировать смартфон или Ethernet-устройство так, чтобы они имели прямой доступ к WISE без сторонних средств. Данный режим позволяет WISE-модулю работать в качестве самостоятельной точки доступа, а пользователь имеет возможность найти идентификатор сети SSID-модуля и подключиться к нему. Это помогает легко настроить и провести диагностику модуля.

 

Веб-сервис на базе REST

Технология REST (передача состояния представления) стала одной из основных технологий для веб-приложений. По мере того как приложения развиваются в сторону API-архитектуры, REST будет использоваться все чаще. REST является архитектурой для гипермедийных приложений и обычно применяется для построения небольших, легко поддерживаемых и масштабируемых веб-приложений. Другими словами, веб-серверы на базе REST идеальны для IoT и стали самыми популярными веб-сервисами Advantech.

Архитектура REST широко внедряется в IoT-приложениях. Она основана на протоколе передачи гипертекста (HTTP) и предусматривает такие команды, как Get, Post, Put, Delete, для загрузки страниц или получения данных с удаленного сервера. Данные могут быть собраны устройством, например, в формате JSON. Для доступа технология REST использует унифицированный идентификатор ресурса (URI).

REST веб-API больше распространены среди IT-приложений, чем в области автоматизации, где предпочтение отдается протоколу Modbus. В сфере IT гораздо удобнее применять REST, особенно вместе с облачными сервисами.

REST веб-API основаны на HTTP, который поддерживает шифрование HTTPS и работает в глобальной компьютерной сети WAN, увеличивая возможности IoT-приложений и облачных сервисов. Стандартный Modbus-протокол не имеет встроенной безопасности и работает только в рамках локальной сети LAN. Кроме того, Modbus может только опрашивать устройства, в то время как REST-приложения способны еще и создавать уведомления.

Серия WISE-4000 имеет три уровня безопасности, гарантирующих сохранность данных IoT:

  • Шифрование Wi-Fi WPA2: все данные, передаваемые по Wi-Fi, шифруются при передаче.
  • Безопасный канал HTTPS: этот протокол, используемый для передачи данных, предотвращает перехват и взлом информации.
  • Пользовательская авторизация: для доступа на веб-страницу необходимо ввести логин и пароль. Список разрешенных пользователей задается через веб-конфигурацию и позволяет запретить не авторизованные IP-адреса.

Когда REST веб-сервисы скомбинированы с HTML 5, встроенная веб-страница в APP может быть открыта с помощью любого поддерживающего HTML 5 браузера.

Модули WISE-4000 компании Advantech используют REST веб-сервисы и HTML 5. Новая веб-конфигурация автоматически изменяет свой внешний вид при работе на различных устройствах. Мобильное устройство требует вертикального макета, а если используется планшет или ноутбук, то страница автоматически изменит свой макет на горизонтальную верстку.

Доступ к конфигурационной странице WISE-модуля осуществляется через авторизацию. Пользователям необходимо ввести логин и пароль, например root, admin или guest, которые имеют различные уровни доступа к модулю.

 

Управление облачным сервером: стандартный и облачный сервис — облако WISE

Компания Advantech является одним из главных производителей систем сбора данных в мире, имея более чем 30-летний опыт в этой области. Стандартные системы сбора данных подключаются к датчикам и хранят сведения локально, до тех пор пока они не будут скачаны локально или по сети.

Иначе происходит сбор информации облачными сервисами. Если опция локального хранения включена, то данные могут быть запрошены пользователем, как и в случае обычной системы сбора. Но, кроме этого, данные могут быть отправлены в облако автоматически. Как только система сбора информации достигает определенного критерия, данные в текстовом формате посылаются в облачное хранилище, например в Dropbox. В облачном сервере сведения хранятся в самом удобном формате — *.csv. Пользователь синхронизируется с облаком с помощью стандартных приложений. Благодаря мобильным устройствам доступ к облаку возможен в любое время, из любого места и любыми уполномоченными пользователями. Посредством REST веб-API данные могут быть загружены в облачный сервер по запросу или автоматически в форме JSON. Можно настроить свое частное облако, развернув REST веб-API на собственной платформе. Система сбора данных на основе облака является очень гибким решением для хранения. Применяя модули WISE, пользователи находятся лишь в одном шаге от полноценной облачной системы сбора информации.

Другие опции предусматривают:

  1. Снижение проблем благодаря беспроводному интерфейсу: WISE-модули используют беспроводную связь. Но даже несмотря на то, что новое поколение Wi-Fi-интерфейсов действует очень стабильно, пользователи беспокоятся о том, что беспроводной сигнал может пропасть или ухудшиться. В данном случае WISE-модули поддерживают локальное хранение данных. Сведения с точек ввода/вывода и системные события сохраняются во внутренней Flash-памяти. Таким образом, получить данные можно после того, как связь с сервером будет восстановлена.
  2. Уменьшение времени связи и увеличение пропускной способности. В архитектуре IoT периодические опросы занимают много времени и снижают пропускную способность. Поскольку данные сохраняются в модули, пользователь запрашивает сразу группу данных, а не получает каждое значение индивидуально. В данном случае существует возможность упростить механизм опроса и снизить плату за связь.
  3. Хранение данных с метками. Данные не только определяются состоянием какой-либо величины, но и содержат временную метку или информацию о месторасположении. Встроенные часы реального времени (RTC) позволяют WISE-модулям хранить данные с временными метками и MAC-адресом устройства. Внутренние часы реального времени RTC могут синхронизироваться с сервером через протокол SNTP. В случае если питание модуля пропадет, внутреннее время будет поддерживаться благодаря запасной батарее часов. При запросе данных временные метки также включены в передаваемые сообщения.
  4. В локальной памяти предусмотрено хранение до 10 000 экземпляров. Внутренняя память WISE-модуля может содержать до 10 000 экземпляров, включающих временные метки. Данные с точек ввода/вывода сохраняются периодически или по изменению состояния. Пользователь может выбрать, что произойдет при полном заполнении памяти: сведения перезаписываются, начиная с самого раннего, или запись останавливается. Если питание модуля отключится, все данные будут сохранены. После восстановления питания пользователь решает, будут ли данные стерты или их сбор продолжится.

Программное обеспечение HMI/SCADA на базе веб-браузера, например Advantech WebAccess 8.0, который поддерживается любым устройством от смартфона до ПК, модули WISE и другие устройства сбора данных Advantech, промышленные протоколы и ODBC-интерфейс способны создать полноценную облачную HMI- и SCADA-системы.

WebAccess поддерживает три типа интерфейсов. Первый интерфейс представляет собой веб-сервис, разработанный для партнеров, позволяющий интегрировать собственные приложения. Второй интерфейс — это сменный набор виджетов, который формируется программистами самостоятельно. И наконец, третий интерфейс содержит DLL-библиотеки для разработки собственных приложений Windows. WebAccess может выступать в качестве IoT-платформы и помогает создавать приложения для «Интернета вещей» широкого спектра вертикальных рынков.

Литература
  1. HTML5Introduction. www.geekchamp.com/html5-tutorials/1-html5-overview
  2. HTML5andJavaScript. www.geekchamp.com/html5-tutorials/6-html5-and-java-script
  3. RESTIntroduction. www.code.tutsplus.com/tutorials/a-beginners-guide-to-http-and-rest—net-16340
  4. ModbusIntroduction. www.simplymodbus.ca/FAQ.htm
  5. Modbus/TCP. www.simplymodbus.ca/TCP.htm
  6. Dropbox API. www.dropbox.com/developers
  7. AdvantechWebAccess 8.0Browser BasedHMI/SCADASoftware. www.webaccess.advantech.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *