雾计算与开放架构控制融合:跨行业协同效应

雾计算正成为部署工业物联网(IIoT)的关键范式。根据开放雾联盟的定义,它是一种“系统级水平架构,将计算、存储、控制和网络资源分布在从云到边缘的连续体上。”其目标是将低延迟、上下文感知的智能直接交付到需要的地方。
除了边缘分析,雾计算开放、以互联网为中心的设计对控制系统尤为引人注目。国防、能源、医疗和流程自动化等众多行业正迈向互操作的开放架构控制框架。本文将探讨呼应雾计算概念的现有举措,并分析它们如何相互借鉴。
国防领域的开放架构控制
2004年,美国海军率先推出海军开放架构,以降低采购成本并加速系统集成。通过定义清晰的软件和电子接口——以数据分发服务(DDS)发布-订阅标准为核心——海军实现了子系统间无缝、实时的数据交换。

- 图1. 海军开放架构功能概览。分发与适配中间件集成分布式软件应用。
如今的OpenFog参考架构与海军设计相呼应,证明了雾计算风格的分布式控制方法在复杂、任务关键型环境中行之有效。海军现场部署的经验可指导雾计算标准的演进。
智能电网的开放现场消息总线(OpenFMB)
智能电网互操作性小组(SGIP)正在开发OpenFMB,这是一个面向电网应用的现代边缘智能框架。分布式能源(DERs)如太阳能、风能、水能和地热能实现本地供电,省去了长距离输电。然而,DERs具有间歇性,需要去中心化控制。
OpenFMB通过一个实时发布-订阅总线解决这一需求,该总线统一了子系统和应用。其架构如下图所示,实质上是一个为能源分布量身定制的雾计算环境。

- 图2. OpenFMB架构通过中央实时发布-订阅总线集成子系统。
开放雾联盟与OpenFMB团队的合作可加速共享标准和最佳实践的采用。
OpenICE:重症监护中的互操作性
重症监护室(ICU)常使用数十台设备监测患者,但这些设备缺乏原生互操作性,迫使临床医生手动整合数据。OpenICE(开源集成临床环境)提供基于DDS的数据总线,连接医疗设备和软件应用,实现传感器融合和智能决策支持。

- 图3. OpenICE分布式计算架构,基于DDS数据总线,促进医疗设备与软件集成。
与其他框架一样,OpenICE展示了本地分布式控制架构的威力——这是雾计算的核心原则。
开放流程自动化论坛
埃克森美孚等流程自动化领军企业正召集建立炼厂控制系统的开放架构框架。现有装置包含多供应商异构设备,各自拥有专有协议和接口,推高了集成成本并限制创新。
该论坛的愿景是一个实时服务总线,统一IIoT中的设备与应用,呼应雾计算的集成总线概念。

- 图4. 埃克森美孚的开放流程自动化架构,以实时服务总线为中心。
跨行业机遇
每个倡议——国防、能源、医疗和流程自动化——都利用软件集成总线(常基于DDS)实现分布式控制、监控和分析。它们还在解决端到端安全、系统部署和分布式数据管理等雾计算关键方面。
通过分享经验教训并汇聚共同标准,这些社区可创建超越行业界限的统一开放架构框架。这种协作将释放新层级的创新,降低集成成本,并加速弹性智能系统的部署。
物联网技术