雾计算：IT 计算堆栈满足开放架构控制

雾计算越来越流行，并且作为部署工业物联网的概念正在取得突破。 OpenFog Consortium 将雾计算定义为“一种系统级水平架构，可将计算、存储、控制和网络的资源和服务分布在从云到物的连续统一体中的任何地方。”进一步研究该定义，其目的是提供低延迟、近边缘的数据管理和计算资源，以支持自主和上下文感知的智能系统。

特别是，雾计算为支持边缘分析、本地监控和控制系统的点对点、可扩展计算系统提供了一个开放的互联网架构。我认为是后一种控制应用程序特别有趣。控制系统已经在多个行业应用了几十年，最近这些行业中的一些已经转向创建可互操作的开放控制架构。在这篇博文中，我们将了解一些与 Fog 相似的现有开放架构框架，以及 Fog 计算和这些框架计划如何从交叉授粉中受益。

开放架构控制

早在 2004 年，海军就开始开发其海军开放式架构。为了降低成本并提高系统采购的速度和灵活性，国防部推动行业建立和使用开放式架构。目的是通过明确定义将子系统或系统“粘合”在一起的基础设施软件和电子设备，使系统集成变得更简单、更便宜。海军选择 DDS 作为其发布订阅标准，用于在其软件背板中实时移动数据（下图 1）。

图 1. Navy 开放架构功能概述。分发适配中间件，其核心是集成分布式软件应用。

快进到现在，我们发现 OpenFog Consortium 的参考架构看起来非常像海军在 2004 年为开放架构控制而整合的基于 IT 的现代版本。鉴于这种海军开放式架构已在多艘舰艇上成功部署和运行，我们可以确信雾计算作为一种架构模式对于现实世界的系统是有意义的。此外，我们可能会从海军架构的开发和部署中吸取的经验教训中受益。

OpenFMB

开放式现场消息总线 (OpenFMB) 是用于智能电网应用的更新的边缘智能、分布式控制框架标准。它由 SGIP（智能电网互操作性小组）开发。能源公用事业公司正在寻找方法，以利用清洁能源和高科技解决方案来创建更高效​​、更具弹性的电力输送系统。

分布式能源 (DER) 不再是燃烧化石燃料或使用核能驱动旋转涡轮机和发电机的大型集中式发电厂，而是作为无需传输电力的更环保的本地（位于电网边缘）替代方案而出现远距离。 DERs 通常是清洁能源解决方案（太阳能、风能、水力、地热），用于本地发电、存储和消耗电力。但分布式能源是间歇性的，需要在本地进行管理和控制，而不是集中管理，这在当前的电网中是可用的。

分布式智能和边缘控制是解决方案。 OpenFMB 框架正在智能电网测试平台和现场系统中进行部署和验证。查看 OpenFMB 架构（下图 2），您可以清楚地看到软件集成总线的概念。

图 2. OpenFMB 架构通过中央实时发布-订阅总线集成子系统和应用程序。

与海军开放架构一样，OpenFMB 分布式智能架构看起来非常像雾计算环境。由于 OpenFMB 仍在开发中，我敢打赌 OpenFog Consortium 和 OpenFMB 项目团队将从合作中受益。

OpenICE

患者监护，尤其是在重症监护室和急诊室，是一个具有挑战性的过程。一个病人身上可能有十多个设备——而且它们都不能互操作。为了整合对患者福利和安全做出明智决策所需的数据，有人必须阅读每个设备的前端，并在他们的头脑中或与另一个人口头进行“传感器融合”。

OpenICE，即开源集成临床环境，由医疗保健 IT 社区创建，旨在提供支持医疗设备互操作性和智能医疗应用程序开发的开放架构框架。 OpenICE（下图 3）提供了一个中央数据总线来集成软件应用程序和医疗设备。

图 3. OpenICE 分布式计算架构，带有基于 DDS 的数据总线，促进了医疗设备和软件应用程序的集成。

同样，OpenICE 架构支持分布式、本地监控、集成和控制，看起来非常像雾架构。

现在开放流程自动化

最近，埃克森美孚和其他流程自动化客户通过开放流程自动化论坛聚集在一起，开始定义开放架构流程自动化框架。如果您查看埃克森美孚运营的各种炼油厂，您会发现来自多个供应商的分布式控制系统。过程自动化系统或分布式控制系统的每个主要供应商都有自己的协议、管理接口和应用程序开发生态系统。

在这个围墙花园环境中，集成最新最好的子系统、传感器或设备更具挑战性。集成成本更高，设备制造商必须支持多种协议，软件应用开发必须针对每个生态系统。开放流程自动化论坛的机会是开发一个基于 IIoT 的单一架构，以促进创新和简化集成。

查看下面的 Exxon-Mobil 图表，我们再次发现了一种以集成总线为中心的架构，他们将其称为实时服务总线。目的是提供一个开放架构的软件应用和设备集成总线。

图 4. 埃克森美孚关于以实时服务总线为中心的开放式流程自动化架构的愿景。

同样，我们看到了一种与 IIoT 中正在开发的雾计算非常相似的架构。

机会

这些开放架构计划中的每一个都希望将现代工业物联网技术、技术和标准应用于其特定的监控、分析和控制挑战。好处是通过开放的生态系统促进创新，并简化与开放架构的集成。

在每种情况下，架构的核心元素都是软件集成总线（在许多情况下是 DDS 数据总线），它充当软件背板，促进分布式控制、监控和分析。每个小组还在解决（或需要解决）雾计算的其他方面，如端到端安全、系统管理和供应、分布式数据管理以及功能性雾计算架构的其他方面。他们有机会利用工业物联网无法控制的其他功能。

我们有机会从每一次努力中学习，交叉传播最佳实践，并开发一个跨越多个行业和应用领域的通用架构。这些架构对我来说似乎都有非常相似的雾计算需求。