ЖУРНАЛ СТА №3/2021

тектурами IoT. В классической системе автоматизации граница обычно опреде- ляется как место, где реальный мир встречается с виртуальным. Это точка, где датчики и приборы взаимодей- ствуют со SCADA-системой (или лю- бым другим программным обеспечени- ем, подходящим для конкретного рас- сматриваемого приложения). С момен- та, когда данные достигают этой грани- цы, вся система работает в рамках тра- диционной иерархии сбора данных и управления. Обычно все данные пере- даются вверх по стеку в точку, где при- нимается решение, а результирующие команды управления передаются обрат- но на границу (рис. 2). Появление про- граммируемых логических контролле- ров (ПЛК) и интеллектуальных удалён- ных терминальных блоков (Remote Terminal Unit – RTU) позволило управ- лять локальными процессами на самой границе, передавая по цепочке только сводную информацию о процессе и воз- вращая в него управляющие команды, например, для изменения уставки алго- ритма, регулирующего локальный по- ток. В этом случае архитектура и соот- ветствующие потоки данных остаются практически неизменными. Крайне важно, что фактические данные, пере- даваемые по кругу, всё равно остаются в своём необработанном состоянии, за- ставляя центральную систему считать, например, что двоичное число, посту- пающее с сенсорного интерфейса, на самом деле трактуется в терминах фи- зического измерения как изменение точки касания экрана, и оставляя гра- ничному устройству задачу интерпрети- ровать то, что означает с точки зрения его локальной работы изменение значе- ния, полученного в виде двоичной пе- ременной. Мир Интернета вещей не может по- хвастаться простотой архитектуры: гиб- кость и взаимосвязанность, которые обусловливают мощность и преимуще- ства системы IoT, приводят к гораздо менее чёткому распределению функций между физическими устройствами. Чтобы ответить на вопрос о том, где на- ходится пограничный интеллект, нам нужно разобраться с некоторыми ос- новными характеристиками систем IoT. А РХИТЕКТУРА СИСТЕМ I O T В качестве примера рассмотрим кон- ференц-зал компании Advantech с тер- мостатом и обогревателем. Термостат регулярно собирает данные и обмени- вается ими c другими авторизованными системами. В среде Интернета вещей недостаточно отправить сообщение «регистр 123 имеет значение 456» и пре- доставить вышестоящим системам са- мим интерпретировать его. Вместо это- го требуется отправить исчерпывающие данные, фактически имеющие вид «температура в конференц-зале Эйнд- ховенского здания Advantech по адре- су… в 10:05 17 февраля 2020 года равна 21,5 градуса по Цельсию». Такая инфор- мация может быть использована любым авторизованным приложением без ка- ких-либо дополнительных знаний о си- стеме, которая её произвела. Принци- пиальная характеристика системы IoT состоит в том, что порождаемые её ком- понентами данные должны быть пред- ставлены в виде, пригодном для по- требления любыми авторизованными системами. Это означает, что данные не могут передаваться в виде простых двоичных значений, для интерпретации которых требуется знание параметров исходной среды. Любая текущая или будущая система, потребляющая дан- ные, должна иметь возможность ис- пользовать их без каких-либо глубоких знаний о том, как они были созданы. Формат данных должен быть пригоден для свободной передачи от производи- теля к потребителю, не следует пола- гаться на согласование в режиме «опрос-ответ» со стороны некой цент- ральной системы. Производитель дан- ных также должен контролировать при- чину и момент выдачи данных: на цик- лической основе, в ответ на какое-то локальное событие, либо, чаще всего, и на то и на другое. Следует обратить внимание на то, что эти режимы работы не исключают того факта, что данные могут запрашивать- ся приложениями в рамках архитекту- ры асинхронно по требованию, но фун- даментальное правило состоит в том, что ни один ресурс в системе не являет- ся 100% принадлежащим какому-либо другому. Нет понятия главной системы и подчинённых (или принадлежащих ей) устройств. Системы рассматривают- ся с точки зрения производителей и по- требителей данных, причём любое от- дельное устройство в каждый момент времени может являться либо тем, либо другим (рис. 3). Устройства и системы взаимодействуют, чтобы обеспечить требуемый сейчас результат, а не нахо- дятся под руководством всеобъемлю- щей центральной системы. Таким обра- зом, устройства не определяются их функцией. Например, два процесса остаются независимыми, но могут быть связанными. Вопрос о том, находятся ли они на одном и том же или на разных физических устройствах, становится неуместным. Устройство определяется его физическими атрибутами, а его функциональность определяется загру- женными в него приложениями. В классической архитектуре цент- ральная система будет регулярно извле- кать информацию из термостата, опре- делять, как это соотносится с заданной уставкой, и выдавать команду нагрева- телю на включение или выключение со- ответственно. В мире Интернета вещей термостат публикует значение темпера- туры без какого-либо представления о том, где или как оно будет использо- ваться. Нагреватель является одним из потребителей этих данных и использует их (возможно, совместно с данными из других источников, такими как время суток или занятость помещения), чтобы определить для себя, включать или вы- ключать отопление в помещении. Он, в свою очередь, может публиковать свой статус и информацию о времени выпол- нения действий или аналогичные пока- затели для потребления другими устрой- ствами в других местах. Информация, публикуемая термостатом, вполне мо- жет быть использована устройствами и системами, которым необходимо значе- ние температуры в комнате, но это уже никак не зависит от отношений, уста- новленных между термостатом и нагре- вателем. В этом примере вполне воз- можно, что программный код, получаю- щий исходное значение термостата и создающий результирующие опублико- ванные данные, может находиться на том же физическом устройстве, что и код, потребляющий его и управляющий нагревателем через физические выходы. В этом случае соединение будет осу- ществляться через внутреннюю служеб- ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ СТА 3/2021 Рис. 3. Система автоматизации на основе IoT 19 www.cta.ru