博客/社区

如何使用AWS IoT SiteWise Edge和Grafana收集和监控现场工业数据

2021年9月9日 8分钟

Tajammal热衷于开发愉快的0到1的体验。他目前是AWS IoT SiteWise的产品经理,专注于SiteWise Edge,为工业客户提供运营洞察力。你可以接通他的电话LinkedIn

AWS物联网SiteWise插件Grafana创建的目的是使AWS IoT SiteWise客户能够使用Grafana仪表板可视化和监控工业设备数据。工业客户使用AWS IoT SiteWise大规模收集、处理和监控其工业数据。该插件允许他们使用Grafana仪表板来监控这些数据,这些数据由AWS IoT SiteWise存储在AWS云中。我们现在正在为AWS IoT SiteWise插件添加对SiteWise Edge功能的支持,这将使Grafana用户能够监控AWS IoT SiteWise在本地(即在边缘)处理和存储的工业数据。

在这篇文章中,我将向您介绍AWS IoT SiteWise的一个功能SiteWise Edge,以及如何使用它来收集、处理和监控工业设备数据。

但首先介绍一些背景:制造业、消费品和包装商品(CPG)以及石油和天然气行业的工业客户正在寻找通过提高运营效率、减少产品缺陷和计划外设备停机时间来减少浪费的方法。他们希望通过近实时监控工业设备来深入了解他们的运营情况,以便在检测到问题后立即减少业务影响。他们希望在自己的限制条件下操作和监控自己的操作,比如工厂车间的间歇性连接和低带宽连接。这要求数据收集、处理和监控应用程序在云和本地几乎实时地无缝工作。

开发一个近乎实时的数据收集、处理和监控应用程序是相当具有挑战性的。开发人员需要编写数据收集应用程序,使用许多协议从各种来源收集数据。他们需要为这些数据添加上下文(例如,关联产生这些数据的资产,向数据添加度量单位),然后处理数据,使其具有人类可读性和可操作性。然后,开发人员必须创建应用程序来可视化这些数据。此外,他们需要建立基础设施来在本地和云中存储这些数据。对于具有操作优先级和有限资源的工业客户来说,开发和维护这种方法既昂贵又耗时。

AWS于2020年7月全面推出AWS IoT SiteWise,以满足客户的这些需求,减少工业开发人员为工业应用构建和维护自己的数据和分析基础设施的需求。AWS IoT SiteWise是一项托管服务,可轻松收集、存储、组织和监控大规模工业设备的数据,帮助客户做出更好的数据驱动决策。有了SiteWise Edge,客户现在可以在本地处理和监控数据。监控他们的本地数据,确保他们能够始终监控他们的工业设备数据,即使是断断续续的连接。他们还可以使用AWS IoT SiteWise api访问这些数据,以用于本地应用程序。SiteWise Edge可在AWS IoT SiteWise可用的所有地区使用。有关AWS IoT SiteWise可用的AWS区域的完整列表,请访问AWS区域表

AWS IoT SiteWise如何工作

监测工业设备数据的第一步是收集原始设备数据。您可以使用SiteWise Edge软件将本地服务器连接到AWS IoT SiteWise。您可以在AWS IoT SiteWise控制台中配置此软件,并下载SiteWise Edge软件的设备安装程序。支持安装在网关设备或安装Linux操作系统的工控机上。使用该软件,SiteWise Edge将收集、处理和存储本地工业数据。

下一步是为数据添加上下文,使其可读,并从中获得见解。背景信息包括设备信息、计量单位信息和状态码信息。一旦添加了该上下文,运营商就可以通过配置指标(如总体设备效率(OEE))从设备数据中获得业务指标。SiteWise使用上下文和提供的度量公式来定期从工业设备的原始数据中计算度量。使用AWS IoT SiteWise控制台,您可以通过定义资产模型来添加上下文和指定指标(以及临时数据转换)。您只需要配置您的资产模型一次,然后该配置(上下文、转换、度量)将应用于您从该资产模型创建的所有资产。AWS IoT SiteWise在默认情况下处理数据以计算云中的转换和指标,但您也可以通过资产模型上的边缘配置选项轻松地在内部移动数据处理。

一旦数据被收集和处理,客户通常希望与他们的操作技术人员和工厂经理共享这些数据和指标,以便在出现问题时采取行动。AWS IoT SiteWise提供了两个选项来可视化和监控云中或边缘的数据—AWS IoT SiteWise Monitor或Grafana。

使用SiteWise Monitor功能,您可以在AWS IoT SiteWise控制台中设置仪表板。您可以通过简单地拖放您想要查看的属性来可视化数据,而不需要任何代码或开发工作。这些仪表板在AWS云中的AWS IoT SiteWise控制台中配置,但也可以在本地查看。内部部署的仪表板在间歇性连接期间继续工作。这种简化的设置体验赋予操作角色中的工作人员权力,并使他们能够提高工作效率,而不必依赖其IT团队成员来创建门户和可视化。

可视化和监控数据的第二个选择是使用Grafana仪表板。Grafana为您的所有数据提供了一种灵活的基于插件的方法,并为涵盖不同用例的各种可视化提供了本地支持。内置的流功能通过Grafana生活是实时应用程序的额外好处。Edge上的自我管理的Grafana实例还提供了对用户管理、升级和维护的细粒度控制。您可以使用用于Grafana的AWS IoT SiteWise插件连接到AWS IoT SiteWise,并在Grafana仪表板中查看存储在AWS中的资产和数据。使用Grafana监控AWS IoT SiteWise数据的另一个好处是能够在一个仪表板中监控所有数据-来自AWS IoT SiteWise、其他AWS源和企业资源规划(ERP)系统等第三方源。例如,您可以在一个仪表板中查看设备的状态(来自AWS IoT SiteWise数据)以及活动作业列表(来自ERP系统)。这简化了运营商从分布在不同数据存储的数据中获得见解的过程。

随着AWS IoT SiteWise for Grafana插件的新更新,您可以将Grafana仪表板直接连接到SiteWise Edge软件,并访问存储在本地的资产数据。这使您能够使用Grafana的实时监控仪表板可视化和监控您的工业数据。

如何使用SiteWise和Grafana监控您的数据

只需四个步骤,您就可以使用AWS IoT SiteWise和Grafana监控工业数据。

  1. 配置和设置网关。您可以在AWS IoT SiteWise控制台中配置网关,并将其安装在工业计算机上。您可以将网关连接到本地服务器(如OPA-UA服务器)进行数据收集。
  1. 创建资产模型和资产。下一步是使用资产模型和资产在AWS IoT SiteWise中构建设备的虚拟表示。您可以在AWS IoT SiteWise控制台中构建模型,并关联属性、度量、转换和度量。一旦建立了模型,就可以向其中添加资产。资产模型的所有属性都应用于资产。然后,您可以将资产与网关收集的数据进行映射,并开始处理它。

资产模型配置:

资产配置:

  1. 为Edge配置。一旦建立了资产模型和资产,就有三种方法来配置用于处理边缘数据的模型。

    1. 计算所有属性并将所有数据保存在云中。
    2. 计算所有属性并将所有数据保存在边缘。
    3. 混合搭配。选择哪些属性要发送到云端,哪些要保留在边缘。

edge的配置资产模型:

  1. 创建监控器门户。一旦在云和边缘收集和处理数据,您就可以使用AWS IoT SiteWise插件在Grafana中可视化它。通过使用AWS IoT SiteWise插件在Grafana中添加一个新的数据源,您可以连接到安装在工业计算机上的SiteWise Edge软件。您可以添加本地网关凭据,选择“边缘”作为区域,并为本地网关添加SSL证书。一旦Grafana连接到本地网关,您就可以设置仪表板来可视化您的AWS IoT SiteWise数据和设备属性。

Grafana的数据可视化:


这样就做完了。您可以在Grafana使用AWS IoT SiteWise查看监控风电场的实时演示仪表板在这里

对于工业客户来说,数字化之旅并不仅限于收集、处理和监控工业数据。使用api和连接器,客户可以将数据路由到任何AWS服务。SiteWise Edge软件充当所有其他AWS云服务的网关。例如,客户可以配置软件,将数据路由到Amazon S3中的数据湖,以便更长时间地存储工业数据。他们还可以使用Amazon QuickSight来运行报告,并设置仪表板来查看历史数据和趋势。客户可以将数据路由到Amazon SageMaker,以运行机器学习模型来检测趋势、优化流程并减少停机时间。他们可以使用AWS IoT SiteWise api与其他第三方工具集成,如维护或ERP系统。

要了解更多信息或开始学习,请访问AWS IoT SiteWise网站