物業(yè)管理云平臺結(jié)構邊緣網(wǎng)關運用
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引言：
大型物業(yè)公司管理的物業(yè)面積和附屬的機電設備伴隨著規(guī)模效應不斷的增長。打破原有物業(yè)管理以項目形式對物業(yè)設備的管理方式，利用物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)、云平臺技術進行大數(shù)據(jù)分析計算的方式對物業(yè)中各種設備進行集中高效管理將成為未來物業(yè)管理趨勢。這種管理方式能夠統(tǒng)一物業(yè)公司所管轄項目的管理水平，綜合籌劃機電設備管理的日程，降低物業(yè)公司的運營成本。物業(yè)管理云平臺對與設備管理有低時延（設備不應處于失控狀態(tài)）、大帶寬（設備接入點數(shù)量巨大）、高并發(fā)（數(shù)據(jù)刷新速度快）和本地化等需求。早期云端直連協(xié)同計算的方式無法滿足用戶需求。云、邊、端三體協(xié)同是適用于物業(yè)管理的最佳解決方案，但是該方案需要有高效、實時、安全特性的邊緣計算網(wǎng)關作為此方案中的基礎設施。開放性結(jié)構的邊緣網(wǎng)關在云、邊、端的模式中不僅起到了舊網(wǎng)關的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，還起到邊緣側(cè)根據(jù)既有控制策略經(jīng)行實時控制功能。因此滿足云平臺需要低時延、大帶寬、高并發(fā)和本地化的網(wǎng)關的要求。
一、物業(yè)管理行業(yè)向頭部集中的發(fā)展趨勢
根據(jù)公開數(shù)據(jù)2019年有15家物業(yè)管理企業(yè)管理面積突破—億平米。排名靠前的5家企業(yè)管理面積均在3億平米以上。中部的幾家企業(yè)管理面積介于2-3億平米。這15家排名靠后的幾家物業(yè)公司其管理的面積均超過或接近1.5億平米。而且隨著本次疫情的發(fā)生，中小型物業(yè)加速關閉。物業(yè)管理公司的頭部集中效應越加顯現(xiàn)。雖然物業(yè)管理公司管理的項目越來越多管理面積越來越大,但是由于管理項目的分散,物業(yè)還是處于單個物業(yè)由分公司或者以項目部的形式形式經(jīng)行運行和管理的階段。物業(yè)公司對物業(yè)管理會存在以下的問題：1、單一物業(yè)的管理水平取決于分公司或項目部對物業(yè)公司總部所制定的管理項目和維護項目所做的執(zhí)行程度，但是總公司無法實時監(jiān)督分公司或項目部的執(zhí)行情況。造成同一物業(yè)管理公司在不同項目中的管理水平參差不齊，對管理品牌是一種傷害。2、由于每個項目人員只對本項目內(nèi)的設備負責。小項目會產(chǎn)生人員配置完整但是管理成本上升，造成該公司或項目部出現(xiàn)虧損和人員配置不全，造成物業(yè)管理水平低下兩個極端現(xiàn)象的出現(xiàn)，不利于小微物業(yè)管理的健康化。3、數(shù)據(jù)的割裂使得總公司新的科學管理方法不能迅速的復制，產(chǎn)生新的經(jīng)濟效益。
二、云邊端架構在物業(yè)中的應用
近幾年一些意識超前的物業(yè)公司建立了自己的云平臺，但是這些云平臺的運用只解決了業(yè)主、從業(yè)與物業(yè)公司人與人互相溝通的問題。沒有解決在物業(yè)管理占有很大比重的物業(yè)設備管理問題。物業(yè)管理中有著各種為業(yè)主生活提供服務的公用機電設備，這些設備包括物業(yè)中的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等。這些機電系統(tǒng)種中有著數(shù)量龐大的傳感器和控制執(zhí)行器，這些設備在運行中會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。在原先的管理方式中由分公司或項目部通過樓宇自動化系統(tǒng)對單個物業(yè)中機電系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制。這種管理方式雖然能夠滿足單一物業(yè)管理的需求，但是這樣做有以下幾個弊端：第一，對設備的管理水平取決于直接管理者的水平高低，從全局看不能使整個物業(yè)對于設備管理處于一個相同的水平。第二，這些由設備在運行中產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)有著二次利用價值。但是，單一的分公司沒有能力對這些數(shù)據(jù)經(jīng)行挖掘。隨著大數(shù)據(jù)匯總、人工智能分析、物聯(lián)網(wǎng)和5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g的快速發(fā)展，我們可以利用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術將這些海量數(shù)據(jù)上傳至物業(yè)總公司的云平臺，云平臺先將所管理項目中的各種機電設備的信息進行分析、歸類，并采用人工智能技術歸納、計算得出設備最佳的運行參數(shù)，最有效率的檢修和保養(yǎng)周期。隨后再利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術將這些控制算法下發(fā)各個系統(tǒng),對各系統(tǒng)設備進行最優(yōu)化的監(jiān)控和管理,使項目中機電設備處于高效、有序、節(jié)能和可監(jiān)管的狀態(tài)下運行。在創(chuàng)造出一個高效、舒適、安全的工作環(huán)境的同時,降低各系統(tǒng)能耗和日常管理的各項費用。在保證系統(tǒng)穩(wěn)定且節(jié)能運行同時,延長了設備使用壽命，降低了業(yè)主對設備的更換成本，提高了物業(yè)對設備綜合管理的水平，體現(xiàn)了物業(yè)公司現(xiàn)代化管理和服務,降低了物業(yè)管理對設備的運維成本。物業(yè)公司使用云平臺有以下優(yōu)點1、透明設備數(shù)據(jù)和云平臺的建立能夠物業(yè)公司能用較少量的人員管理更多的面積與設備。2、根據(jù)數(shù)據(jù)合理安排所管理設備檢修計劃，發(fā)揮檢修人員的最大價值。3、通過大數(shù)據(jù)的累計，并應用人工智能技術的歸納與計算得出各種設備最佳的運行參數(shù)和最有效率的檢修和保養(yǎng)計劃，合理分配人員的工作安排。雖然云平臺對物業(yè)公司的集中管理有著各種優(yōu)勢。但是在物業(yè)運用場景中有著低時延、大帶寬、高并發(fā)和本地化等需求，云、端協(xié)同計算可能無法滿足物業(yè)運用場景運用需求。云、邊、端協(xié)同控制維護設備成為解決物業(yè)管理場景中的最佳解決方案。但是該方案需要有高效、實時、安全特性的邊緣計算網(wǎng)關作為此方案中的基礎設施。邊緣計算網(wǎng)關需要有以下幾點去滿足物業(yè)運用場景中云、邊、端協(xié)同計算的場景：1)邊緣計算網(wǎng)關要實時或更快的進行數(shù)據(jù)處理和分析，讓數(shù)據(jù)處理更靠近設備，而不是由數(shù)據(jù)中心或者云去處理這些數(shù)據(jù)。2)邊緣計算網(wǎng)關由于將一些計算和控制布置在邊緣端，降低了云端的計算壓力。所以企業(yè)所花費的云端運維成本會比云端直連模式低。3)通過邊緣計算網(wǎng)關對設備數(shù)據(jù)進行一定的清洗和過濾，降低了數(shù)據(jù)的上傳負荷，減少網(wǎng)絡流量。這在物業(yè)公司在管理設備數(shù)量的不斷增加，數(shù)據(jù)生成成倍增長的情況，邊緣計算的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢尤其顯得重要，有效避免在云端由于帶寬原因出現(xiàn)的數(shù)據(jù)瓶頸。4)提高應用程序效率。通過降低延遲級別，應用程序可以更高效、更快速地運行。5)通過邊緣計算和云端大數(shù)據(jù)分析可以持續(xù)進行優(yōu)化，根據(jù)平臺的需求調(diào)整模型，帶來設備運行算法不斷的優(yōu)化。6)邊緣計算網(wǎng)關需要更強的設備鏈接能力，去鏈接和覆蓋更多的物業(yè)中的設備。邊緣計算網(wǎng)關具有低時延、高帶寬、高可靠、海量連接和異構匯聚等特點的物業(yè)設備應用場景存在非常突出的優(yōu)勢。邊緣計算網(wǎng)關將更多的數(shù)據(jù)清洗、過濾和計算從云平臺側(cè)下沉到更接近設備的邊緣側(cè)。一些對于設備的控制命令不必再經(jīng)過網(wǎng)絡到達云端再返回設備進行控制，由邊緣計算網(wǎng)關根據(jù)在邊緣網(wǎng)關既有的數(shù)據(jù)模型做出及時的控制，從而降低設備控制時延和減輕網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的負荷。
三、開放性結(jié)構的邊緣網(wǎng)關
3.1從網(wǎng)關到邊緣網(wǎng)關
在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構中網(wǎng)關是一重要的連接設備。傳統(tǒng)機電設備行業(yè)中的網(wǎng)關網(wǎng)關(Gateway)又稱協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關在協(xié)議層以上實現(xiàn)設備互連，是鏈接各個設備通信的基礎。這種網(wǎng)關基本用于局域網(wǎng)互連，服務于該項目所在的局域網(wǎng)中。這種網(wǎng)關是一種多協(xié)議的翻譯器，通過網(wǎng)關能夠鏈接不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言的設備。這種網(wǎng)關需要對收到的信息要重新打包，以適應目的系統(tǒng)對報文、數(shù)據(jù)等格式需求。但是這種網(wǎng)關的配置對于調(diào)試工程師有著極高的要求，而且不利于后期的二次維護與二次迭代更新。依托芯片快速發(fā)展帶來的運算能力的提高，邊緣網(wǎng)關在傳統(tǒng)網(wǎng)關的基礎上加入了數(shù)據(jù)計算和實時控制等功能。邊緣側(cè)相比云端更靠近控制對象，所以邊緣側(cè)在云邊端的系統(tǒng)中對控制對象的實時數(shù)采與實時控制顯得尤其重要。邊緣側(cè)相比云端有更快的反應速度，相比控制對象又有一定范圍內(nèi)的信息優(yōu)勢，所以邊緣網(wǎng)關是一個承上啟下的重要節(jié)點。
3.2開放性結(jié)構的邊緣網(wǎng)關
邊緣網(wǎng)關的重要性決定了邊緣網(wǎng)關需要有一個開放性的軟件結(jié)構。這種開放性的軟件結(jié)構一方面能夠滿足云端大數(shù)據(jù)側(cè)數(shù)據(jù)格式、控制策略不斷的變化，另一方面也要滿足接入設備多樣性的要求?；谶@兩方面的要求，Node-RED是一個必然的選擇。Node-RED是構建物聯(lián)網(wǎng)應用程序的一個強大新型工具，其重點是簡化代碼塊的"連接"以執(zhí)行任務。它以可視化編程方法降低最終使用者的使用難度，允許開發(fā)人員將預定義的代碼塊（也叫做"節(jié)點"）連接起來執(zhí)行任務。連接的節(jié)點，通常是輸入節(jié)點、處理節(jié)點和輸出節(jié)點的組合，當它們連接在一起時就能夠完成整個程序的設計，不需要設計人員進行程序編輯。Node-RED開發(fā)人員社區(qū)已經(jīng)迅速成長為一個重要的、用戶不斷增長和一個活躍的開發(fā)社區(qū)，開發(fā)人員不斷的開發(fā)、迭代并上傳各種的節(jié)點，這些節(jié)點有的能夠翻譯以前在Node-RED環(huán)境中未開發(fā)的通信協(xié)議，有的能更好對設備數(shù)據(jù)處理，有的對設備運行的進行優(yōu)化。Node-RED使用節(jié)點作為開發(fā)應用的基礎，以降低應用的開發(fā)難度。Node-RED現(xiàn)有將近3000個節(jié)點，這些節(jié)點包含了十分豐富的應用功能，比如Modbus節(jié)點就包含了和Modbus相關的各種讀寫功能，這個節(jié)點可以幫助使用者很容易地對Modbus-RTU和ModbusIP等設備進行鏈接和讀寫操作。
3.3開放開放性結(jié)構的邊緣網(wǎng)關對于物業(yè)行業(yè)的意義
1）物業(yè)云平臺數(shù)據(jù)上傳的格式統(tǒng)一性的便利。將上傳云平臺的數(shù)據(jù)格式建立成一個Node-RED節(jié)點，一旦云平臺的上傳格式需要更新時，就對這一個Node-RED節(jié)點進行統(tǒng)一更新，底層邊緣側(cè)的網(wǎng)關在收到節(jié)點更新信息后，自動將網(wǎng)關本身原有的節(jié)點進行更新。這樣既滿足了云平臺擺脫底層束縛不斷更新的需求，又滿足了底層邊緣網(wǎng)關統(tǒng)一快速無遺漏的快速迭代的要求。2）底層設備多樣性的滿足。云平臺的開發(fā)人員根據(jù)設備的技術說明書在Node平臺上新建設備的Nose節(jié)點，現(xiàn)場調(diào)試人員在調(diào)試時不需要了解這個設備的原理，只需要從平臺上調(diào)取這個設備的Node節(jié)點，就能使邊緣網(wǎng)關快速的和設備建立連接。3）控制策略統(tǒng)一更新。在Node-RED的架構下除了節(jié)點的概念，還有流概念。這個流是一個類似PLC梯形圖的可視化運行方式。控制策略在云平臺用Node的流編程方式，快速的落地實現(xiàn)。編輯完成后通過云平臺能做統(tǒng)一的下發(fā)與更新。上海上實龍創(chuàng)智能科技股份有限公司是一家立足于樓宇智能控制20余年的企業(yè)。在過去的五年中立足與研發(fā)基于Node的邊緣型網(wǎng)關，并將自己在樓控行業(yè)中積累的對于設備控制的經(jīng)驗不斷轉(zhuǎn)化成為相關Node節(jié)點。物業(yè)公司在購買龍創(chuàng)網(wǎng)關后，就能在云平臺調(diào)用這些含有龍創(chuàng)豐富控制經(jīng)驗的Node節(jié)點，去控制相應的樓控設備。從而使物業(yè)公司不僅能快速的連接其物業(yè)管理所管控的設備，還能利用龍創(chuàng)經(jīng)驗對設備進行節(jié)能控制、故障預警等管理目標。
作者：張振凱 徐賢明 朱效敏 單位：上海上實龍創(chuàng)智能科技股份有限公司
