南潮科技:还原工业级智能网关的开发过程

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截止目前,Ruff 南潮科技工业级智能网关RGWi5110已经实现累计出货量10000台,接入数据点超一百万个。在使用场景方面,主要聚焦在工业制造业、环境监测、能源监控等领域。那么,作为一款工业级且具备边缘计算的物联网网关,Ruff 5110究竟为何被设计生产出来?该网关又如何与红海市场中的其他网关品类做差异化竞争?带着这样的疑问,我们专访了南潮科技负责网关开发及产品化的技术总监杨工。

Ruff 网关最早仅用于公司内部项目使用

2017年,Ruff 南潮科技正式下沉到工业物联网领域,推出了针对中小型工厂设备及生产数字化的业务系统Ruff Plant Insight(中文:设备宝),设备宝聚焦解决两个痛点:设备底层数据采集及生产过程数字化分析,从而解决客户在设备管理层及生产工艺监测层的信息孤岛和工艺优化的问题。

在产品的研发早期阶段,当我们想要从市面上的网关中寻找一台工业级的智能网关的时候,我们发现了几个核心问题:

  1. 当前市面上的网关接入能力有限(接口能力,多协议多品牌设备支持有限)
  2. 边缘侧缺乏数据过滤和处理能力,只能简单作为数据的桥梁
  3. 二次开发和运维成本较高
  4. 基本符合要求的网关,性价比低

这是我们当时遇到的主要问题,因为我们的客户都是连续型或者离散型的制造业工厂,这就意味着在设备类型及接口数量方面,根本无法提前预测,可能有的工厂里只有几种PLC设备,也可能有的工厂有数十种不同类型的设备,而相同的是,它们都需要统一联网数字化。
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找不到符合要求的网关,我们就想到了自己设计研发。首先我们有技术优势,公司内有软硬件完整的设计开发团队,而Ruff OS也是最适合开发者实现二次开发的操作系统,因此,2016年中旬,我们就开始投入研发力量,打造一台具备丰富接口、开箱即用、安全稳定的工业级智能网关。

Ruff 网关的三大目标:兼容、易用、稳定

从2016年投入研发到2017年内部项目开始使用,Ruff网关的目标一直都是兼容、易用、稳定,同时价格还要友好。因为很多批量化使用的场景中,客户对于硬件成本的性价比尤为看重。

“而究竟要支持多少种协议和设备呢?”

这是我们自己在定义网关的时候想过的问题,就是要不要把网关的基本特性给标准化掉?简单来说,就是这款网关的标准功能是什么,支持多少种协议,能接多少台设备等等。而后在实际做项目的时候,我们推翻了这样的定义,因为想要实现兼容可扩展,就必须将扩展能力上限扩展到最大,大到满足每一个客户的基本需求,这也是网关在之后的产品化中,很大的一个目标和亮点。

在2017-2018年,Ruff网关都处于内部项目验证和迭代的过程中,同时,也有一些“铁杆”粉丝客户在跟我们共同努力。我们的目的也很简单,就是实现网关在多种场景中的友好使用及稳定运行。

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图注:Ruff RGWi5110工业级智能网关早期原型

目前可批量化生产的Ruff网关可以支持的PLC厂商包括:西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、松下、通用电气、台达、罗克韦尔等;CNC厂商——发那科、兄弟、SYNETC新代等;机器人厂商——KUKA、ABB等;焊接机厂商——菲尼斯、福尼斯;同时可支持modbus-RTU/TCP、其他私有协议设备——锦浪、华为、kotal、捷龙;DLT645-2007公约、IEC104(华为逆变器)、变频器——易能、张力控制、富士变频器、蓝海华腾、汇川;

到了2018年底,我们基本上完成了网关的所有功能迭代、配置工具设计、远程explore管理,让客户可以在技术指导下,自行完成网关的配置、数据的采集及上报、物联网软件应用的二次开发等等。

Ruff 网关的宗旨:授人以鱼不如授人以渔

2019年初,我们网关就开始正式批量产品化了,包括工业制造业、新能源、环境灾害监测以及交通领域,都开始上线我们的网关,而在实际客户部署过程中,我们也慢慢发现了不同客户的相同需求——即客户自己可以独立完成网关接入和数据管理。

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比如工业制造业的客户,就是典型的求“独立”型代表。因为工业领域的设备类型最为复杂,所以客户的问题也最为集中:协议适配和可扩展。你的网关是否能接入客户工厂内所有的设备类型,这是基本门槛;其次你的网关是否可以将各种开放的功能给对方,让客户可以仅采购网关,就完成设备的数据电表配置、数据上报、软件端功能可扩展、网关的状态管理等等。

所以,在前期的一些客户孵化中,我们做了大量的用户教育工作,就是免费教对方的工程师如何一步一步完成这些,与此同时,我们也会对自己的配置工具、远程explore等进行不断迭代,以满足客户自己动手,省钱省力的目的。

截止目前,Ruff 5110网关已经具备了九大核心特性:

• 开放性行业应用软件:根据网关不同的行业应用,用户可以任意下载并修改行业硬件驱动,例如:下载光伏逆变器、电表的驱动即完成了该行业设备的驱动连接以及连接和采集测量等信息,并且通过修改配置模板完成各种适合的特殊场景;
• 网络健康监测和自恢复:实时监测网络健康状态,根据不同网络环境,快速适配切换至稳定的网络模式;
• 快速配置:通过本地配置工具快速完成网关基础配置、采集配置、上报配置等;
• 远程管理:可以远程查看网关信息、状态、查看日志、重启网关等;
• OTA 更新:远程更新配置文件、APP、网关 OS;
• 告警监控:监控网关活跃状态,发生告警及时通知;
• 边缘计算:实现数据到达网关这一层就能完成聚合、优化、筛选等数据处理,将设备的大量状态数据过滤、优化掉,减少海量数据上传的网络压力,;
• 二次开发APP:结合 Ruff OS物联网操作系统,可使用 JS 语言进行二次开发网关应用
• 安全性:网关具有 TLS 证书验证、数据加密、固件防护等功能。

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图注:Ruff在地质灾害监测中的架构图

除此之外,Ruff 网关在覆盖场景方面,也会根据客户的需求定制化一些功能在软件端。比如我们有个做地质灾害的客户,他们的很多场景都是偏远的山区,Ruff 网关主要承担的工作是采集他们各类传感器的数据,传输到平台端,这里有个问题就是网关的状态监测,因为地理位置偏远,故障维修等成本过高,所以客户的侧重点就是网关的状态管理和远程维护诊断。在给客户提供硬件采购的同时,我们也会把网关的独立管理平台交付给客户,客户只需要通过Ruff Gateway Explore平台就能实时监控他们监测产品的运行状态是否正常。

未来计划:结合设备SaaS云平台覆盖更多场景

目前越来越多的客户开始对设备底层的数据采集和传输提出更多的软件端需求,Ruff 今年的迭代工作就主要集中在了设备端的SaaS云平台管理方面,通俗来说就是客户先利用网关实现底层设备数据采集和上报,然后使用我们提供的SaaS端组件功能,将采集上报的设备数据实现价值分析及管理,从而用最小的成本,实现数据从采集到传输,最后到分析使用的闭环。

值得一提的是,我们将网关的状态管理与采集设备的状态监测完全打通,实现了同一维度的运维管理,这样就可以让客户在同一个系统中,既实现了网关侧的远程维护管理又实现对设备数据及生产过程数据的实时监测与分析。

在网关后续的迭代计划中,我们将会把网关的配置工具及软件端的功能更多的优化,实现客户在自行使用的时候,可以尽可能低成本且快速的上手。

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