革命性工业数据整合：UNS 方法
I4.0 Insight
3分钟
2024年2月7日
从传统的普渡模型到无等级/无分层模型的转变是工业数字化领域中的一个老生常谈的话题。几乎所有在该领域中的供应商都使用类似于下面的示意图：
我们梦想有一天，企业内的任何系统、设备和人员都能够与单一真实来源进行交流，实现无与伦比的数据流动性和互操作性。
然而，传统IT工具如RESTful API、杂乱的OPC堆栈、繁琐的ETL过程和当前商业软件中普遍存在的基于SQL的解决方案，达到单一真实来源仍然难以实现。
（来自OPC基金会官方）
大约在2015年，一位名叫沃克·雷诺兹的北美IIoT爱好者开始使用消息代理作为构建三层架构的核心。他在社区中传播自己的做法，这种简洁的方法出乎意料地证明了极高的效率。它迅速在社区中流行，并被一些前沿企业采纳。
构建 UNS 的核心
实际上，UNS 的核心是 MQTT Broker。简单来说，UNS 使数据源和消费者能够通过集中式 MQTT Broker双向订阅。
如何创建一个 UNS？
1. 定义数据建模框架和 MQTT 主题
ISA95 第 2 部分和 SparkPlugB 是定义 MQTT 主题格式的流行架构。前者用于企业级数据集成，而后者用于设备级数据集成。方法论和研究在这个过程中至关重要。
2. 数据处理/上下文化
例如，当通过网关盒连接热电偶时，它会发送一个由盒子本身定义的有效载荷，其中包括整数值 00355。这个值 00355 对应于 35.5 摄氏度。为了处理这个数据，您必须使用工具将 00355 转换为 35.5，按照要求重新格式化 JSON 有效载荷，然后将其发布到 MQTT 代理。这一过程始终是 IIoT 平台或像 NodeRED 这样的软件的工作。
3. 建立连接 - 订阅 & 发布
在 MQTT 代理中定义主题 Site1/Unit1/ThermoCouple1，并使用 NodeRED 将前一步的热电偶数据发布到该主题。任何希望获得该热电偶实时值的系统只需订阅该主题。
完成这三个步骤即可建立最简单的 UNS。这种方法使跨软件层进行实时数据交换成为可能。
UNS 的特点
简单且轻量
这是 UNS 最关键的特点。
UNS 可以用一千字的文章进行全面解释。相比之下，详细阐述 OPC UA 中的伴随规范可能需要一万字，而对于 IIoT 平台，您在那个时候可能仍在阅读前言。
部署和连接 MQTT 代理比使用 Kepware 简单得多，这也是为什么 Mosquitto 在家庭自动化中被广泛使用的原因。
事件驱动，边缘驱动
基于 MQTT 代理的 UNS 是一种典型的事件驱动架构。通过利用在事件发生时触发操作的概念，我们可以轻松定义和开发工业应用。
所有人都接受 MQTT 有效载荷，允许发布者随时自定义和修改他们的消息和逻辑。这将主动权和数据处理去中心化给访问 UNS 的设备和节点。结合像 NodeRED 这样的边缘级数据工具，企业可以显著扩展 UNS，而不妥协安全性、性能或容错能力。
异常报告
许多控制系统和软件系统中的数据在很长一段时间内保持不变。使用传统的周期性轮询方法将导致带宽浪费。在大型企业中，这种浪费可能会加剧，并妨碍建立统一的单一数据源。然而，UNS 使得 "异常报告 " 的机制成为可能，让我们的生活变得轻松许多。
高度可扩展
EMQX 和 HiveMQ 这两个商业代理已将其产品完善至云原生标准。当我们连接到 MQTT 地址时，它可以由一个高可用集群支持。这与向分层、高可用性和可扩展性发展的趋势一致。
实时快照
如前所述，UNS 仅包含实时数据。工业数据集成自然涉及 OLTP 和 OLAP 以利用历史数据。
下一步
在下一篇文章中，我们将讨论开源时间序列数据库和NodeRED如何颠覆性地解决这个问题，以及Balena的“MING Stack”。
如今，大型机构和供应商，如Gartner、SAP、ARC、Wipro等，刚开始讨论UNS（统一命名空间）。然而，初创企业正在真正实施或产品化这种方法。
凭借其灵活性和简洁性，UNS最终将战胜繁琐且老化的OPC。小团队可以依靠热情和毅力超越只关心编织概念的大公司。
这标志着数字时代的新趋势。
