Kontextus
Egy energetikai IoT-környezetben az adat nem egyetlen rendszerből és nem egyetlen ritmusban érkezik. Terepi eszközök, szenzorok és mérési pontok folyamatosan állítanak elő állapot-, esemény- és idősoros adatokat. Ezekhez eszközleírások, földrajzi és hálózati kapcsolatok, valamint különböző forrásrendszerek adatai kapcsolódnak.
Ugyanaz a mérés több feladatban is értéket képviselhet. Az üzemeltetés az aktuális állapotot és a rendellenességeket keresi, az elemzés időbeli mintákat vizsgál, a riporting összehasonlítható mutatókat igényel, a későbbi automatizált megoldások pedig megbízható és értelmezhető adatalapra építenek.
A kihívás ezért nem egyszerűen a nagy mennyiségű mérési adat tárolása volt. Olyan közös adatút kellett, amely a gyors eseményeket és a hosszú távú összefüggéseket ugyanannak a rendszernek a részeként kezeli.
Egy szenzorérték önmagában csak jel. Az eszköz, a hely, az idő és a hálózati környezet együtt teszi értelmezhetővé.
Az architekturális kérdés
A központi kérdés az volt, hogyan kapcsolható össze a terepi, eseményvezérelt világ az elemzésekhez szükséges rendezett és historizált adatokkal.
Ehhez egyszerre kellett kezelni:
- a sokféle eszközről érkező eltérő mérési struktúrákat;
- a közel valós idejű eseményeket és a kötegelt feldolgozást;
- az azonos mérés több időbeli felbontását;
- az eszközök, portok, mérési pontok és hálózati elemek kapcsolatait;
- az adatkimaradást, a késést és az érvénytelen értékeket;
- valamint az operatív, riporting- és analitikai felhasználás eltérő igényeit.
A platformot ezért nem lehetett pusztán idősoros tárolóként vagy riportadatbázisként értelmezni. Az eszközöket, a telemetriát és azok üzleti jelentését egyetlen információs architektúrába kellett rendezni.
Megkötések
A tervezést több, egymással összefüggő körülmény alakította:
- az eszközpark és a mérési típusok fokozatos bővülése;
- eltérő protokollokon és forrásrendszereken érkező adatok;
- nagy gyakoriságú, időbélyeggel ellátott mérések;
- hálózati megszakítások és később beérkező események lehetősége;
- különböző felbontású nyers és aggregált adatok együttélése;
- az operatív rendszerek és az analitikai platform eltérő életciklusa;
- valamint a visszakövethetőség és a hosszú távú bővíthetőség igénye.
Az architektúrának úgy kellett új adatforrásokat fogadnia, hogy közben a már működő adatfolyamok és felhasználói nézetek jelentése stabil maradjon.
Megközelítés
Először az eszköz, utána a mérés
A közös modell középpontjába nem az egyes riportok, hanem a fizikai és logikai eszközök kerültek. Az eszköztípus, a funkció, a port, a mérési pont, a hely és a hálózati kapcsolat külön, egymással összefüggő kontextust alkotott.
Erre kapcsolódtak rá az áram-, feszültség-, teljesítmény-, állapot- és minőségi mérések. Így ugyanaz az eszközkontextus több mérési területen és több felhasználási helyzetben is következetesen használhatóvá vált.
Két sebesség, egy adatút
Az eseményalapú fogadás a friss állapotok és gyors reakciók igényét szolgálta. A tartós, historizált réteg ezzel párhuzamosan megőrizte a mérések időbeli összefüggéseit és az újrafeldolgozás lehetőségét.
A két út nem külön platformként működik. Közös azonosítók, időkezelés, metaadatok és minőségi szabályok kapcsolják össze őket, így az aktuális jel és a történeti elemzés ugyanarra a jelentésre támaszkodik.
A szemantikai modell megelőzi a riportot
A felhasználói felületek előtt közös elemzési modell készült. Az eszköz- és idődimenziókhoz kapcsolódó mérési tények egységes szűrést, összehasonlítható mutatókat és több mérési területre kiterjedő navigációt tettek lehetővé.
Ezzel a riportok nem egymástól elszigetelt lekérdezésekként születtek meg. Egy közös modell különböző nézeteivé váltak: az eszközáttekintéstől és az adatminőségtől az idősoros görbéken át a határértékek és rendellenességek vizsgálatáig.
Az architektúra
A platform öt, egymásra épülő állomásban szervezte az adat útját:
- 01Terepi eszközök és szenzorok
- 02Edge adatfogadás és eseménykezelés
- 03Streaming és tartós historikus tárolás
- 04Közös eszköz- és mérési modell
A terepi réteghez közeli adatfogadás leválasztotta az eszközök kommunikációját a központi feldolgozás belső működéséről. Az eseményközvetítés skálázható és ellenőrizhető utat adott a friss adatoknak, miközben a tartós tárolás megőrizte a nyers és feldolgozott mérések történetét.
A közös eszköz- és mérési modell ehhez adta hozzá a jelentést. Erre épülhettek az operatív áttekintők, az idősoros és adatminőségi elemzések, a vezetői riportok, valamint a későbbi fejlettebb analitikai felhasználások.
Kulcsdöntések
Az eszköznyilvántartás és a telemetria külön életciklust kapott
Egy eszköz leírása, kapcsolatai és elhelyezkedése más ütemben változik, mint a róla érkező mérések. A két terület szétválasztása tisztább modellt és ellenőrizhetőbb változáskezelést adott, miközben stabil azonosítók kapcsolták őket össze.
A felbontás az adat tulajdonsága lett
A különböző gyakoriságú nyers és aggregált mérések nem különálló jelentést kaptak. A felbontás explicit módon a mérés részévé vált, így ugyanazon fogalmak mentén lehetett rövid időszakot részletesen és hosszabb időszakot összesítve vizsgálni.
Az adatminőség üzemi információ
A hiányzó mérés, az elavult eszközadat, a hibás koordináta vagy az ismeretlen mértékegység nem pusztán technikai hiba. A platform ezeket látható állapotként kezeli, mert a felhasználhatóság és a döntés megbízhatósága múlik rajtuk.
A vizualizáció a felhasználási helyzetből indul
Az első nézet az eszközök és állapotuk áttekintését adja, innen lehet a részletes eszköz-, port- és mérési adatok felé haladni. A riportstruktúra így a felhasználó gondolkodását követi: először kiválasztja, mi történik és hol, majd megvizsgálja a hozzá tartozó időbeli jeleket.
Eredmény
A kialakított platformszemlélet közös szerkezetbe rendezte a korábban eltérő nézőpontból kezelt eszköz- és mérési adatokat.
- A terepi adatfogadás és az analitikai feldolgozás világos rétegekre vált szét.
- Az eszközök, portok, funkciók és mérések közös kontextusban váltak elérhetővé.
- Ugyanaz a szemantikai alap több mérési típus és felhasználói nézet mögött is használható lett.
- A friss események és a historikus elemzés nem egymással versengő, hanem egymást kiegészítő képességgé váltak.
- Az adatminőség a háttérben futó ellenőrzésből látható üzemeltetési információvá lépett elő.
- Az új szenzorok és felhasználási területek ismételhető mintákon keresztül kapcsolhatók a platformhoz.
Az érték így nem egyetlen dashboardban vagy mérési görbében jelent meg. Olyan közös adatút jött létre, amely többféle jelenlegi és későbbi felhasználást is képes kiszolgálni.
Tanulságok
Az IoT-adatplatform legfontosabb építőeleme nem maga a szenzoradat. A tartós értéket az a kontextus adja, amely megmutatja, melyik eszköz mit, hol, mikor és milyen állapotban mért.
Ha az eseményalapú működés, a historikus adatkezelés és a közös szemantika már az architektúra elején összekapcsolódik, akkor ugyanaz az adat egyszerre tudja támogatni az üzemeltetést, az elemzést és a későbbi automatizált döntéseket.