南潮科技：還原工業(yè)級智能網(wǎng)關(guān)的開發(fā)過程

來源：Ruff

截止目前，Ruff 南潮科技工業(yè)級智能網(wǎng)關(guān)RGWi5110已經(jīng)實現(xiàn)累計出貨量10000臺，接入數(shù)據(jù)點超一百萬個。在使用場景方面，主要聚焦在工業(yè)制造業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、能源監(jiān)控等領(lǐng)域。那么，作為一款工業(yè)級且具備邊緣計算的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，Ruff 5110究竟為何被設(shè)計生產(chǎn)出來？該網(wǎng)關(guān)又如何與紅海市場中的其他網(wǎng)關(guān)品類做差異化競爭？帶著這樣的疑問，我們專訪了南潮科技負責(zé)網(wǎng)關(guān)開發(fā)及產(chǎn)品化的技術(shù)總監(jiān)楊工。

Ruff 網(wǎng)關(guān)最早僅用于公司內(nèi)部項目使用

2017年，Ruff 南潮科技正式下沉到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，推出了針對中小型工廠設(shè)備及生產(chǎn)數(shù)字化的業(yè)務(wù)系統(tǒng)Ruff Plant Insight（中文：設(shè)備寶），設(shè)備寶聚焦解決兩個痛點：設(shè)備底層數(shù)據(jù)采集及生產(chǎn)過程數(shù)字化分析，從而解決客戶在設(shè)備管理層及生產(chǎn)工藝監(jiān)測層的信息孤島和工藝優(yōu)化的問題。

在產(chǎn)品的研發(fā)早期階段，當(dāng)我們想要從市面上的網(wǎng)關(guān)中尋找一臺工業(yè)級的智能網(wǎng)關(guān)的時候，我們發(fā)現(xiàn)了幾個核心問題：

1. 當(dāng)前市面上的網(wǎng)關(guān)接入能力有限（接口能力，多協(xié)議多品牌設(shè)備支持有限）

2. 邊緣側(cè)缺乏數(shù)據(jù)過濾和處理能力，只能簡單作為數(shù)據(jù)的橋梁

3. 二次開發(fā)和運維成本較高

4. 基本符合要求的網(wǎng)關(guān)，性價比低

這是我們當(dāng)時遇到的主要問題，因為我們的客戶都是連續(xù)型或者離散型的制造業(yè)工廠，這就意味著在設(shè)備類型及接口數(shù)量方面，根本無法提前預(yù)測，可能有的工廠里只有幾種PLC設(shè)備，也可能有的工廠有數(shù)十種不同類型的設(shè)備，而相同的是，它們都需要統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化。

找不到符合要求的網(wǎng)關(guān)，我們就想到了自己設(shè)計研發(fā)。首先我們有技術(shù)優(yōu)勢，公司內(nèi)有軟硬件完整的設(shè)計開發(fā)團隊，而Ruff OS也是最適合開發(fā)者實現(xiàn)二次開發(fā)的操作系統(tǒng)，因此，2016年中旬，我們就開始投入研發(fā)力量，打造一臺具備豐富接口、開箱即用、安全穩(wěn)定的工業(yè)級智能網(wǎng)關(guān)。

Ruff 網(wǎng)關(guān)的三大目標(biāo)：兼容、易用、穩(wěn)定

從2016年投入研發(fā)到2017年內(nèi)部項目開始使用，Ruff網(wǎng)關(guān)的目標(biāo)一直都是兼容、易用、穩(wěn)定，同時價格還要友好。因為很多批量化使用的場景中，客戶對于硬件成本的性價比尤為看重。

“而究竟要支持多少種協(xié)議和設(shè)備呢？”

這是我們自己在定義網(wǎng)關(guān)的時候想過的問題，就是要不要把網(wǎng)關(guān)的基本特性給標(biāo)準(zhǔn)化掉？簡單來說，就是這款網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)功能是什么，支持多少種協(xié)議，能接多少臺設(shè)備等等。而后在實際做項目的時候，我們推翻了這樣的定義，因為想要實現(xiàn)兼容可擴展，就必須將擴展能力上限擴展到最大，大到滿足每一個客戶的基本需求，這也是網(wǎng)關(guān)在之后的產(chǎn)品化中，很大的一個目標(biāo)和亮點。

在2017-2018年，Ruff網(wǎng)關(guān)都處于內(nèi)部項目驗證和迭代的過程中，同時，也有一些“鐵桿”粉絲客戶在跟我們共同努力。我們的目的也很簡單，就是實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)在多種場景中的友好使用及穩(wěn)定運行。

圖注：Ruff RGWi5110工業(yè)級智能網(wǎng)關(guān)早期原型

目前可批量化生產(chǎn)的Ruff網(wǎng)關(guān)可以支持的PLC廠商包括：西門子、三菱、歐姆龍、施耐德、松下、通用電氣、臺達、羅克韋爾等；CNC廠商——發(fā)那科、兄弟、SYNETC新代等；機器人廠商——KUKA、ABB等；焊接機廠商——菲尼斯、福尼斯；同時可支持modbus-RTU/TCP、其他私有協(xié)議設(shè)備——錦浪、華為、kotal、捷龍；DLT645-2007公約、IEC104（華為逆變器）、變頻器——易能、張力控制、富士變頻器、藍海華騰、匯川；

到了2018年底，我們基本上完成了網(wǎng)關(guān)的所有功能迭代、配置工具設(shè)計、遠程explore管理，讓客戶可以在技術(shù)指導(dǎo)下，自行完成網(wǎng)關(guān)的配置、數(shù)據(jù)的采集及上報、物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用的二次開發(fā)等等。

Ruff 網(wǎng)關(guān)的宗旨：授人以魚不如授人以漁

2019年初，我們網(wǎng)關(guān)就開始正式批量產(chǎn)品化了，包括工業(yè)制造業(yè)、新能源、環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測以及交通領(lǐng)域，都開始上線我們的網(wǎng)關(guān)，而在實際客戶部署過程中，我們也慢慢發(fā)現(xiàn)了不同客戶的相同需求——即客戶自己可以獨立完成網(wǎng)關(guān)接入和數(shù)據(jù)管理。

比如工業(yè)制造業(yè)的客戶，就是典型的求“獨立”型代表。因為工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備類型最為復(fù)雜，所以客戶的問題也最為集中：協(xié)議適配和可擴展。你的網(wǎng)關(guān)是否能接入客戶工廠內(nèi)所有的設(shè)備類型，這是基本門檻；其次你的網(wǎng)關(guān)是否可以將各種開放的功能給對方，讓客戶可以僅采購網(wǎng)關(guān)，就完成設(shè)備的數(shù)據(jù)電表配置、數(shù)據(jù)上報、軟件端功能可擴展、網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)管理等等。

所以，在前期的一些客戶孵化中，我們做了大量的用戶教育工作，就是免費教對方的工程師如何一步一步完成這些，與此同時，我們也會對自己的配置工具、遠程explore等進行不斷迭代，以滿足客戶自己動手，省錢省力的目的。

截止目前，Ruff 5110網(wǎng)關(guān)已經(jīng)具備了九大核心特性：

· 開放性行業(yè)應(yīng)用軟件：根據(jù)網(wǎng)關(guān)不同的行業(yè)應(yīng)用，用戶可以任意下載并修改行業(yè)硬件驅(qū)動，例如：下載光伏逆變器、電表的驅(qū)動即完成了該行業(yè)設(shè)備的驅(qū)動連接以及連接和采集測量等信息，并且通過修改配置模板完成各種適合的特殊場景；

· 網(wǎng)絡(luò)健康監(jiān)測和自恢復(fù)：實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)健康狀態(tài)，根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，快速適配切換至穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)模式；

· 快速配置：通過本地配置工具快速完成網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)配置、采集配置、上報配置等；

· 遠程管理：可以遠程查看網(wǎng)關(guān)信息、狀態(tài)、查看日志、重啟網(wǎng)關(guān)等；

· OTA 更新：遠程更新配置文件、APP、網(wǎng)關(guān) OS；

· 告警監(jiān)控：監(jiān)控網(wǎng)關(guān)活躍狀態(tài)，發(fā)生告警及時通知；

· 邊緣計算：實現(xiàn)數(shù)據(jù)到達網(wǎng)關(guān)這一層就能完成聚合、優(yōu)化、篩選等數(shù)據(jù)處理，將設(shè)備的大量狀態(tài)數(shù)據(jù)過濾、優(yōu)化掉，減少海量數(shù)據(jù)上傳的網(wǎng)絡(luò)壓力，；

· 二次開發(fā)APP：結(jié)合 Ruff OS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，可使用 JS 語言進行二次開發(fā)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用

· 安全性：網(wǎng)關(guān)具有 TLS 證書驗證、數(shù)據(jù)加密、固件防護等功能。

圖注：Ruff在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中的架構(gòu)圖

除此之外，Ruff 網(wǎng)關(guān)在覆蓋場景方面，也會根據(jù)客戶的需求定制化一些功能在軟件端。比如我們有個做地質(zhì)災(zāi)害的客戶，他們的很多場景都是偏遠的山區(qū)，Ruff 網(wǎng)關(guān)主要承擔(dān)的工作是采集他們各類傳感器的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)狡脚_端，這里有個問題就是網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測，因為地理位置偏遠，故障維修等成本過高，所以客戶的側(cè)重點就是網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)管理和遠程維護診斷。在給客戶提供硬件采購的同時，我們也會把網(wǎng)關(guān)的獨立管理平臺交付給客戶，客戶只需要通過Ruff Gateway Explore平臺就能實時監(jiān)控他們監(jiān)測產(chǎn)品的運行狀態(tài)是否正常。

未來計劃：結(jié)合設(shè)備SaaS云平臺覆蓋更多場景

目前越來越多的客戶開始對設(shè)備底層的數(shù)據(jù)采集和傳輸提出更多的軟件端需求，Ruff 今年的迭代工作就主要集中在了設(shè)備端的SaaS云平臺管理方面，通俗來說就是客戶先利用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)底層設(shè)備數(shù)據(jù)采集和上報，然后使用我們提供的SaaS端組件功能，將采集上報的設(shè)備數(shù)據(jù)實現(xiàn)價值分析及管理，從而用最小的成本，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從采集到傳輸，最后到分析使用的閉環(huán)。

值得一提的是，我們將網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)管理與采集設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測完全打通，實現(xiàn)了同一維度的運維管理，這樣就可以讓客戶在同一個系統(tǒng)中，既實現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)側(cè)的遠程維護管理又實現(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與分析。

在網(wǎng)關(guān)后續(xù)的迭代計劃中，我們將會把網(wǎng)關(guān)的配置工具及軟件端的功能更多的優(yōu)化，實現(xiàn)客戶在自行使用的時候，可以盡可能低成本且快速的上手。