基于Nod-Red的边缘计算网关在多系统中的通信连接

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在多系统中的通信连接
___□郑剑唐俊杰洪峰上海上实龙创智能科技股份有限公司
随着物联网通信技术的不断提高，在建筑内部各种机电
类设施设备通过直接或者间接的方式被接人智能楼宇监控系
统中。

传统意义上的智能楼宇中的设施设备类信息孤岛在不
断的被消灭，智能楼宇监控系统基本能够监视和控制建筑内
的各类设备。

近十年来随著计算机硬件、软件、网络连接等技术能力
的快速提升，企业内部基于IT技术的应用伴随着技术的发
展而迅速的渗透到企业的各个业务模块之中，与企业的各种
IT应用发展速度相比，智能楼宇监控系统发展明显较慢。

这
种速度差使得智能楼宇监控系统发展与“更高级”的企业的
各种IT应用不兼容。

原本的智能楼宇监控系统发展成了一
个系统级的信息孤岛，阻碍了智能楼宇监控系统为业主提供
更加快速、更人性化的服务。

在这种情况下我们应当利用基于Nod-R ed的边缘计算
网关所具有灵活配置、多种接口和图形操作方便等优势，在
不需要改变原有智能楼宇监控系统的同时，通过边缘计算网
关的各种软件接口使智能楼宇系统能快速和其他各个系统进
行信息的交互。

打破系统级的信息孤岛，从而让好智能楼宇
系统为各个相关方面的使用人员服务，从而达到提升智能建
筑以人为本的使用目的。

―、单一设备的信息孤岛到单一系统的信息孤岛
信息孤岛是指相互之间在功能上不关联互助、信息不共
享互换以及信息与业务流程和应用相互脱节的设备或者计算
机应用系统IU。

信息孤岛分为：
1、 设备通讯孤岛，在智能建筑系统中指不能被直接连接的设备。

2、系统信息交互孤岛，系统信息交互孤岛指多个系统之间，某个系统不能与其他的系统进行信息交互相互，从而
使该系统孤立与其他系统的现象。

3、 业务孤岛，因为系统信息交互孤岛的存在，各个业务流程无法跨系统自由流转，所以产生了业务孤岛。

4、 管控孤岛，因为业务孤岛的存在，各个在管控命令只能在本系统之间有效，无法跨系统控制，所以产生了管控
孤岛。

我们以建筑中的常用的排水井设备为例，该设备利用井
中的浮球位置的高低控制电机启动排水动作。

这套设备能够
独立运转，不需要接入任何系统，但是智能楼宇监控系统无
法知道排水井水位和电机运行状态，这就是设备数据信息孤
岛。

这一套设备如果出现浮球被卡住不能及时的启动电机，
就会出现排水井溢出造成水漫金山的后果。

所以排水井的水
位信息和电机的控制信息应该传送给智能楼宇系统，从而为
设备正常运转做监控保证。

现在我们使用通讯技术和传感器技术将排水井的水位
信息和排水井电机控制信息接入智能楼宇监控系统，系统能
够实时监控水位信息，在水位异常的状态下能够及时发出警
报使得人员能过快速的去处理这一事件避免产生进一步的灾
害。

这个就是设备打破信息孤岛的意义。

虽然设备的信息孤岛打破了，但是如果我们将视角拉远
我会就会发现新的问题。

天气因素是排水井控制逻辑的一个
重要参数，有了这个参数能够使迅速的对未来产生排水量做
出判断，提前启动排水井的排水井功能流出足够多的余量应
对暴雨的冲击。

可是天气因素这个参数对于智能楼宇监控系
统是外部参数，一般是由地方气象台进行实时发布。

这个信
息发布的格式、内容和参数是在随着科技的发展在不断的更
新中。

这样我们就产生系统孤岛智能楼宇监控系统无法与气
改变网络状态[51。

在大数据时代，传统网络处理爆炸性流量也为公众提供了安全、稳定、可靠、灵活的网络环境；为网
越来越力不从心。

SD N的出现，即时解决了传统网络的不足，络管理人员减轻了运行维护的压力、强化排故能力。

参考文献
[1]侯丽波.大数据时代泛关系下个人信息安全保护研究[J].网络安全技术与应用,2020(10)
[2}晃通[日]，宫永直树[日]，岩田淳[日].图解OpenFlow[ M].人民邮电出版社，2016
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[5]Hyojoon Kim,Nirk Feamster.Improving Network Management with Software Defined Networking[J].
IEEE Communications Magazine,2013
居翔（1993-)，男，江苏常州人，硕士生，主要研究方向：大数据技术、计算机网络；王奇（1997-)，男，江苏盐城人，硕士生，主要研究方向：大数 据技术；刘紫亮（1997-)，男，江西上饶人，硕士生，主要研究方向：大数据技术；黄逸翠（1996-)，女，江西上饶人，硕士生，研究方向：大数据技术；
张永芳（1997-)，女，河南郑州人，硕士生，研究方向：大数据技术.
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象系统对接获得气象信息。

管理人员意识到去操控排水电机， 可是在业务上需要上报和批准。

在授权后通过智能楼宇监控 系统去运转排水井中的电机。

这样就是业务孤岛和管控孤岛 的出现。

自控设备和控制系统通信的隔断与各个系统之间信息交 互的隔断会影响多系统联动的效率。

业务流程单系统需要向 其上级主管部门上报情况、接收上级的各种指令和计划、由 上级部门在进行跨系统数据的交换。

这种方式严重的降低了 数据交互的效率，也降低了突发事件的响应速度，信息孤岛 的问题已经严重地阻碍了企业信息化建设的整体进程。

所以 我们要利用信息化的手段打破了这种系统孤岛、业务孤岛和 管控孤岛，使得系统反应更加精确与快速。

二、利用基于Nod -R e d 的边缘计算网关打破信息孤岛上面例子说明了打破系统信息交互孤岛的必要性。

我们 也知道系统信息交互孤岛生成的原因。

消除系统信息交互孤 岛是提升楼宇智能化的必经之路。

从日常操作经验来看智能楼宇监控系统被我们当成是一 个孤立的系统，这个系统自成体系不和其他系统产生任何的 数据交换。

这虽然保证了智能楼宇系统运行的稳定性，但是 也阻止了智能楼宇系统的发展。

在其他系统不断发展的背景 下，智能楼宇监控系统失去了和其他系统的交流信息的功能。

智能楼宇监控系统逐渐成为了系统孤岛、业务孤岛和管控孤 岛。

我们不应升级智能楼宇监控系统达到消除信息孤岛的目 的，原因有三条：
1、 从系统内部观察原有系统还是十分健壮的。

如果我
们盲目的升级就会失去原有系统的健壮性，带来不可预知的
后果。

2、
外部更新迅速。

企业投人资金将某一系统进行升级， 在升级完成后此系统完成了和企业中其余系统信息的对接， 该系统所涉及的业务流程可以跨系统进行流程设计并按设计 流程进行跨系统执行。

但是也会发生因为某一系统升级导致 原本未升级的系统不能与新升级的系统通信。

如此循环往复， 不断出现信息孤岛，造成企业费用升高。

3、
投入费用巨大。

新的智能楼宇监控系统的费用不仅 包括新系统的研发费用，还包括新的接口的开发费用，这些 费用一般由单个项目中消化，其成本是可以想象的。

既然我们不盲目的升级智能楼宇监控系统，那么如何迅 速、低成本的打破系统级信息孤岛？我认为就是弥合智能楼 宇监控系统和外部系统的信息交互差。

首先，我们先总结信息交互差的种类：1、
接口不匹配的信息交互差。

这种信息交互差指两个 系统之间都有同一个功能数据出入口，但是这种数据出入口 所需要的软件数据格式各不相同。

十年前我们的系统数据最 多数的格式是XML 型，但是现在的主流数据格式是JASON 型。

这个接口型信息交互差也成为数据异构。

2、
内容不匹配的信息交互差。

这种信息交互差指两个 系统之间对同一个数据内容理解不一样。

例如气象系统同发 布的暴雨预警，如何在智能楼宇监控系统进行理解成为暴雨 信号。

3、 业务流程的信息交互差。

这种信息交互差指两个系统之间对同一个数据所要触发的业务流程不一样。

例如气象 系统同发布的暴雨预警，如何能在智能楼宇监控系统进行触 发排水井排水的一个信号，并执行相应的动作。

针对信息交互差的特点，我们认为基于Nod -R ed 的边 缘计算网关是一种快速、有效的弥合信息交互差的手段。

利
用基于Nod -R ed 的边缘计算网关有以下几个优势：
1、 开发成本低廉。

使用边缘计算网关不涉及两个系统 的升级工作，只涉及两个系统接口工作。

2、
载体多样性。

基于Nod -R ed 的边缘计算网关可以是
一个独立的硬件，也可以将Nod -Red 的边缘计算网关的软件 抽出部署在一个现有系统所在的服务器上。

3、
开发迅速且功能不断累积。

对于系统信息差的开发
目标十分明确，且两边系统的参数、功能十分明确，这样为 开发的速度提供了前期的保证。

此外开发时两个系统的接口 是分开开发的，降低了开发的耦合度。

在新的需求产生时， 如存在这种系统接口我们就不必重复的开发。

4、
逻辑功能的自由定义。

由于使用者的数量较多且要
求不一样，所以产生的逻辑需求是不一样的。

比如暴雨信号 和排水井控制逻辑：这个逻辑所牵涉的系统是两个气象发布 系统和智能楼宇控制系统，但是具体到某一建筑、园区和酒 店他们的具体的流程和逻辑不尽相同。

有的要求在接到信息 后立即运行，有的因为流程需要二次确认后运行等等不尽相 同。

我们可以利用边缘计算网关进行逻辑上的编辑，满足不 同的需求。

三、基于Nod -R e d 的边缘计算网关介绍
Node -RED 是今年来出现的一个基于物联网应用的多系
统接入编程的新型工具，其重点是拋开复杂的代码级编程，
它以可视化编程方法降低中间系统连接程序开发者的使用难
度，允许开发人员将包含特定功能及代码的节点进行业务流
程的连接，从而使系统按照节点连接顺序执行任务。

连接的 节点，通常是输人节点、处理节点和输出节点的组合，当它 们连接在一起时就能够完成整个程序的设计，不需要设计人 员进行程序编辑。

Node -RED 使用节点作为开发应用的基础，以降低应用 的开发难度。

Node -R ED 现有将近3000个节点，这些节点
包含了十分丰富的应用功能，比如Modbus 节点就包含了和
Modbus 相关的各种读写功能，这个节点可以帮助使用者很
容易地对Modbus -RTU 和Modbus IP 等设备进行链接和读写 操作。

上海上实龙创智能科技股份有限公司是一家立足于楼宇 智能控制20余年的企业。

在过去的五年中立足与研发基于 Node -R E D 的边缘计算网关。

不仅有可靠基于Node -R ED 的
硬件类网关，还有可部署在Umix 服务器系统上基于Node -
RED 的软网关。

并且在云端有一套类似于安卓应用商店节点 应用管理中心的服务器，方便用户根据业务需求找寻相应用
节点并下载使用和图形化的便面对逻辑运算模块进行类图形 化的编程工作。

综上所述于Node -R E D 的边缘计算网关是一个能够迅速 弥合多个系统因为各种因素所产生的各种信息差的工具。

在 降低开发成本的同时能够有效的提升智能楼宇监控系统和其
他系统的融合度，使智能化楼宇的智能化水平更高。

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