基于边缘计算的KNX应用

Posted 2021-12-18 边缘计算社区

内容来源：2021年10月23日，由边缘计算社区主办的全球边缘计算大会·上海站圆满落幕。会上，上实龙创边缘计算研发总监唐俊杰受邀发表了主题为《基于边缘计算的KNX应用》的演讲。

分享嘉宾：上实龙创 唐俊杰

整理编辑：北京理工大学  侯彪

出品：边缘计算社区

唐俊杰：先简单介绍一下，我来自上海上实龙创智能科技股份有限公司，公司主要从事边缘计算软硬件一体化的整体解决方案。我今天分享的题目是：基于边缘计算的KNX应用，主要介绍实际的边缘计算应用场景。

1.

边缘计算

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谈及边缘计算，我们认为边缘计算是基于物联网的大环境应运而生的。在物联网时代，我们提出了万物互联，设备联网，全面感知等概念。物联网产生大量的数据需要及时处理，传统云计算模式无法满足海量数据的处理需求，因而将计算能力下沉到边缘，基于此动机，边缘计算顺势而生。谈到感知，我们认为感知是金字塔模式，如同人类认知过程一样，从最基本的符号型象形文字开始，逐步从低级模式走向高级模式，最终发展成为智慧。感知的基础是数据。

通过回答who，what，where和when等问题，掌握一些信息，然后回答how的问题，就逐渐理解知识的概念。逐步向上提问，当提问why的时候就开始学会思考，意识到智慧了。在感知金字塔模式下，逐步由“less Important”走向“More Important”，到达顶峰，变得智慧。如同形容小孩子一样，这个小孩子很聪明，但用“智慧”形容小孩子感觉就完全不一样了。透过现象看本质，从不同角度去理解数据，使数据更有价值，产生智慧，展现其优势。

在这里，我要和大家分享一些边缘计算的数据。数据来源于著名咨询调研公司Marketandmarkets和赛迪顾问，从数据可知，2025年全球边缘计算的市场规模达到157亿美元，2021年中国的边缘计算市场规模将达到325亿人民币。这些数据备受关注，去年整个行业对边缘计算的市场规模年复合增长率是26%左右，但今年已经突飞猛进到34.1%。它基本涵盖了整个边缘计算行业，包括产品形态的划分：硬件，软件，服务，以及边缘计算平台等。随着越多越多性能各异的智能设备涌现，比如边缘网关、边缘控制器，边缘智能传感器等，边缘计算硬件产品将逐渐占据最大的市场份额。

我们使用边缘计算社区的吉祥物“章鱼”来做说明，可以形象地描述边缘计算，让人印象深刻。

章鱼拥有巨量的神经元，但60%分布在章鱼的八条腿（腕足）上，脑部仅有40%。章鱼在捕猎时异常灵巧迅速，腕足之间配合极好，从不会缠绕打结。这得益于它们类似分布式计算的“多个小脑+一个大脑”。

边缘计算就像章鱼的各个触手，在独立地完成边缘侧的数据存储、计算、处理任务的同时，将有用必要的数据传输到云端，云端亦可下达各类数据与指令到边缘侧执行。章鱼就是通过多小脑加一大脑的思考模式，将计算能力下沉，达到云边协同的目的。

接下来向大家分享最新的边缘计算成熟度曲线图，来源于Gartner。

从图中可知，未来2-5年内成熟的主要技术有：边缘侧低代码开发、边缘分析、边缘的AI软硬件以及5G技术；在未来5-10年内成熟的主要技术有：分布式云、边缘安全、数据传输和边缘设备、以及边缘P2P等内容。此外，边缘侧协同也是非常重要的范畴。

边缘计算的优势是什么呢？

首先，因为末端设备数量庞大，边缘计算能够有效降低成本与功耗。其次，边缘计算支持实时交互，效率高，可以极大地提升用户体验。最后，边缘位于最接近数据的末端，在互动性、延时性以及数据安全性方面具有无可比拟的优势。边缘计算无处不在，结合企业优势和情况，我们展示了一些边缘计算的应用场景，诸如数字楼宇、医药制造、水务环境、智能家居与数据中心等应用。

2.

什么是KNX

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1999年5月，KNX由欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA联合提出。该协议以EIB为基础，兼顾了多种配置模式中的优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。KNX总线是独立于制造商和应用领域的系统，所有的总线设备均可连接KNX介质进行信息交换，不需要额外的控制中心，支持预先设置的控制参数实现相应的系统功能。

KNX拓扑结构多元化，支持灵活组网，是唯一全球性的住宅和楼宇控制标准，普及范围广。与其他行业标准不同，KNX由协会组织的。目前全球拥有超过30000名KNX认证的工程师分布在110个国家。此外，KNX组织认证成员也有一些业内著名的公司，如ABB、施耐德、罗格朗等。当然，上实龙创公司也是KNX组织的成员之一。

统一技术标准有助于推动行业发展。目前，KNX已经是智能行业的世界性标准，包含欧洲、美国与中国的标准等。KNX是一个组织，所有相关活动都是由KNX协会负责，比如产品测试、工程师认证等；所有KNX产品均执行一个KNX标准，验证达标后方可销售；统一使用ETS软件调试KNX产品。

KNX具备哪些优势呢？

首先是稳定性，目前KNX在欧洲成功应用了20多年，在全球积累了上万个项目的经验，因此是非常稳定的。其次，KNX系统特别灵活，容易修改和扩展。KNX是分布式的，结合边缘计算概念将KNX程序部署在产品面板、传感器与执行器等边缘位置就能实现远程控制，是一个不依赖于云的分布式的就近处理的闭环系统。

此外，就兼容性而言，KNX无厂家之间的兼容性问题，部署新产品非常容易，不会受品牌绑定影响。最后，KNX还具有开放性、广泛性等优势，作为一个住宅楼宇控制领域世界性的开放标准，行业里有近三百多家厂商能提供全兼容性产品，将近七千多种，所有产品能够完全兼容互联互通。

如何做好KNX与边缘计算融合的工作？

以大家熟悉的微信为例，微信是解决人与人之间的联网。那么能否将微信的思维模式用到KNX应用中，通过SD-WAN技术组网，打造一个物与物之间连接的物联网，形成快速的设备组网模式。就像身份证一样，每个设备拥有唯一的网络ID，可以连接到任意设备。P2P技术赋能设备之间进行随意组网，形成简单安全可靠的组网环境。

传统KNX虽然只有一套软件，一个标准，但是对于工程师来说，仍要面临调试的问题。如何用边缘计算优化这个问题？我们提出了ID组网解决方案，将其数字化，像微信组网方式一样进行设备区域组网，实现快速远程调试。我们与战略合作伙伴合作共同实现该应用，实现“天涯若比邻”的概念。基于SD-WAN的物联网KNX使得无论设备身在何处，都可随意组网，无需改变，平滑升级，实现KNX远程控制和ETS远程调试服务，无需工程师上门服务。

考虑边缘侧的数据安全问题，我们引入了区块链技术。将边缘计算和区块链技术结合，运用设备地址（C2PKH）方法整合了区块链与边缘计算概念，建立去中心化的设备之间的相互链接，支持上链的设备安全可靠的互联互通，实现高效协同。目前我们采用开源生态的方式，对行业内主流框架进行裁减整合，形成一套边缘计算和区块链结合的ID组网的解决方案。

通过将边缘计算概念融入KNX产品，我们倾向于建立端边云模式的整体架构。我们公司主要做边缘控制器和边缘网关等产品，通过结合区块链和ID组网技术赋能KNX产品，在北向采用MQTT和Restful API作为云边对接接口，同时网关产品运用边缘低代码技术，维护边缘侧部署的大量KNX产品，减轻工程师的调试工作。

3.

应用案例

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在上实龙创公司本部，我们运用了自己开发的边缘计算网关实现了环控、照明等实际场景的应用部署，欢迎大家前来参观。另外，还有位于嘉定的上实龙创智慧实验中心，也是用公司产品打造的一个边缘计算创新应用的体验场景。在这里，实现了许多边缘计算的应用，比如物流仓储环控，办公室控制等。我们发现非常有趣的一点是：使用边缘计算技术的项目落地周期特别快，与传统项目相比，周期能减少三分之二左右。

北京的万科大都会项目，我们也是利用边缘计算结合KNX产品去实现。基于KNX的应用，利用边缘网关将所有KNX产品进行有效组网连接，便于高效管理。苏州的万科玲珑湾项目，也是如此。

采用KNX与边缘计算集合构思应用场景，我们也是抛砖引玉地向大家分享自己的一些思考。比如基于KNX边云协同的智能家居，利用现有的KNX传感器、控制器等产品，结合边缘计算与区块链的概念，将它们上链组网。此外，利用KNX边缘计算协同的概念打造智慧办公、智慧病房、酒店客控等方案，打破传统RCU概念的解决方案。当然，也可以考虑混合模式扩展应用场景。

谢谢大家！

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