تسجيل البيانات دون اتصال بالإنترنت وتخزينها وإعادة توجيهها في بوابات IoT الصناعية

لماذا تعتبر القدرة دون اتصال بالإنترنت مهمة؟

غالبًا ما تعتمد محطات الطقس والزراعة والهيدرولوجيا وجودة المياه النائية على الشبكات الخلوية التي يمكن أن تنقطع بسبب ضعف الإشارة أو صيانة المشغل أو مشاكل الطاقة. يمكن أيضًا أن يكون خادم العميل غير متصل بالإنترنت. بدون الاحتفاظ المحلي، قد يفقد نظام المراقبة البيانات اللازمة لتحليل عاصفة أو حدث فيضان أو خطأ في المعدات.

تسجيل البيانات المحلية مقابل ذاكرة التخزين المؤقت دون اتصال

أين يتم تخزين البيانات

تستخدم فئات البوابة المختلفة فلاشًا داخليًا أو بطاقات TF خارجية أو محركات أقراص USB أو قواعد البيانات المضمنة. لا تفترض أن مواصفات الذاكرة الرئيسية تساوي المساحة المتاحة للبيانات التاريخية؛ نظام التشغيل والتقسيم يقلل من القدرة القابلة للاستخدام. وبالمثل، قد تستخدم البوابة التي تدعم USB محرك الأقراص USB للنسخ الاحتياطي بدلاً من الدفق المستمر في الوقت الحقيقي.

ملفات قاعدة البيانات مقابل ملفات CSV

تقوم بعض البرامج الثابتة بتخزين السجلات في ملف قاعدة بيانات محلي بنمط SQLite. يعد هذا فعالاً بالنسبة للبوابة ولكنه قد يتطلب أداة قاعدة بيانات لتصدير ملف CSV. يمكن لمنتجات تسجيل البيانات أو إصدارات البرامج الثابتة الأخرى تصدير ملف CSV مباشرةً. بالنسبة للشراء، يجب التعامل مع "تخزين USB المدعوم" و"USB يقوم بتصدير ملف CSV مباشرة" كمتطلبين مختلفين.

يعد ملف CSV جذابًا للبحث والصيانة لأنه يمكن فتحه بواسطة برنامج جداول البيانات واستيراده إلى أدوات التحليل. غالبًا ما يكون تخزين قاعدة البيانات أفضل للنظام المضمن لأنه يتعامل مع السجلات المفهرسة وعمليات الكتابة المتزايدة بشكل أكثر موثوقية.

كيفية تقدير مدة التخزين

لا يتم تقدير الاحتفاظ إلا من خلال عدد أجهزة الاستشعار. تعتمد الصيغة المفيدة على حجم السجل والفاصل الزمني لأخذ العينات. يمكن أن يكون لسجل JSON الذي يحتوي على خمسة عشر اسمًا للحقل القصير حجمًا مختلفًا تمامًا عن السجل الثنائي المضغوط أو سجل قاعدة البيانات. الطريقة الأكثر أمانًا هي إنشاء سجل حقيقي واحد من التكوين المقصود وقياسه.

صيغة التخطيط التقريبية هي: مدة التخزين = البايتات القابلة للاستخدام ÷ البايتات لكل سجل ÷ السجلات في اليوم. السجلات في اليوم = 86,400 ثانية ÷ الفاصل الزمني لأخذ العينات بالثواني. أضف هامشًا للفهارس وبيانات التعريف والحمل الزائد لنظام الملفات.

مثال: أخذ العينات لمدة 10 دقائق مقابل أخذ العينات لمدة 15 دقيقة

وفي فاصل زمني مدته 10 دقائق، تقوم مجموعة القنوات الواحدة بإنشاء 144 سجلًا يوميًا. وفي فاصل زمني مدته 15 دقيقة، يقوم بإنشاء 96 سجلًا يوميًا. وبالتالي فإن زيادة الفاصل الزمني يؤدي إلى تمديد فترة الاحتفاظ بشكل كبير، ولكن الفاصل الزمني الصحيح يجب أن يعتمد على العملية الفعلية. قد يتطلب مستوى الفيضانات أو الأحداث الجوية السريعة فترات زمنية أقصر من مراقبة رطوبة التربة أو مراقبة الاتجاه البيئي على المدى الطويل.

كيف يجب أن يعمل نظام التخزين وإعادة التوجيه

سير العمل القوي هو: تقوم البوابة باختبار أجهزة الاستشعار، وتحاول التحميل، وتكتشف أن الشبكة أو الخادم غير متاح، وتكتب السجل غير المرسل إلى وحدة التخزين المحلية، وتستمر في التجميع، ثم تعيد الاتصال تلقائيًا وتعيد إرسال الأعمال المتراكمة عند عودة الاتصال. قد تقوم التطبيقات الميدانية بإعادة إرسال السجلات بسرعة واحدًا تلو الآخر.

إذا كان الترتيب الزمني الصارم أو إلغاء البيانات المكررة أو النشر المتزامن في الوقت الفعلي مهمًا لقاعدة بيانات العملاء، فتحقق من هذه التفاصيل باستخدام البرنامج الثابت الدقيق. لا يحدد "دعم ذاكرة التخزين المؤقت دون اتصال" كل سياسة إعادة التشغيل تلقائيًا.

قد يختلف سلوك MQTT وHTTP دون اتصال بالإنترنت

يتم تطبيق التخزين وإعادة التوجيه بشكل شائع للقياس عن بعد، ولكن يمكن أن يختلف مسار إعادة المحاولة الفعلي باختلاف البروتوكول. إذا كان المشروع يتطلب على وجه التحديد تخزين بيانات HTTP POST مؤقتًا وإعادة إرسالها بعد انقطاع الخدمة، فاختبر مسار البرنامج الثابت لـHTTP بالضبط بدلاً من افتراض أن ميزة ذاكرة التخزين المؤقت MQTT التي تم التحقق منها تتصرف بشكل مماثل.

البحث والتسجيل الميداني دون الاتصال بالإنترنت فقط

بعض المشاريع لا تحتاج إلى أي شبكة خارجية. قد يقوم معهد الأبحاث بتوصيل أجهزة الاستشعار بمسجل بيانات، وترك المحطة تعمل لأسابيع، واسترداد البيانات بشكل دوري باستخدام وحدة تخزين USB أو TF. في هذه الحالة، تتغير أولوية التحديد من أداء 4G إلى موثوقية التخزين المحلي، ودقة الطابع الزمني، وقوة المستشعر، وتنسيق البيانات، وسهولة التصدير.

أسئلة يجب وضعها في RFQ

1. ما هي وسيلة التخزين المستخدمة للتاريخ العادي وذاكرة التخزين المؤقت غير المرسلة؟
2. ما مقدار مساحة التخزين القابلة للاستخدام المتوفرة للتطبيق؟
3. هل يقتصر الاحتفاظ بالأيام أو السجلات أو البايتات أو النسبة المئوية للتخزين؟
4. ما هو تنسيق الملف/قاعدة البيانات المستخدم محليًا؟
5. هل يمكن للمستخدم تصدير ملف CSV مباشرة أم أن التحويل مطلوب؟
6. هل يتم إعادة الاتصال بالبوابة تلقائيًا بعد فشل خدمة 4G أو الخادم؟
7. هل تتم إعادة إرسال السجلات المخزنة مؤقتًا تلقائيًا بعد الاسترداد؟
8. ما هو ترتيب إعادة التشغيل وكيف يتم التعامل مع السجلات المكررة؟
9. هل يمكن للبوابة الاستمرار في أخذ العينات أثناء إعادة إرسال الأعمال المتراكمة؟
10. هل يمكن للعميل تركيب بطاقة TF الخاصة به أو محرك USB وما التنسيق المطلوب؟

اختبار القبول للوثوقية دون اتصال بالإنترنت

1. قم بتشغيل النظام عبر الإنترنت وتأكد من الطوابع الزمنية العادية وقم بالتحميل.
2. افصل الوصلة الصاعدة للشبكة الخلوية/الشبكة مع ترك المستشعرات والبوابة قيد التشغيل.
3. السماح لعدة دورات أخذ العينات أن تتراكم محليا.
4. قم باستعادة الاتصال والتحقق من إعادة الاتصال التلقائي.
5. قارن قاعدة بيانات الخادم بالطوابع الزمنية المحلية للتأكد من استرداد الفترة المفقودة.
6. قم بتدوير الطاقة للبوابة أثناء انقطاع التيار إذا كانت مرونة فقدان الطاقة مطلوبة.
7. تصدير التاريخ المحلي للتحقق من الوصول إلى الصيانة وتنسيق الملف.
8. قم بتوثيق البرنامج الثابت ووسائط التخزين وسلوك الاحتفاظ/إعادة التشغيل الذي تم اختباره للتسليم.

الأسئلة الشائعة

Q1: ما هو التخزين وإعادة التوجيه في بوابة IoT؟?

A1: أ1. إنها عملية تخزين القياس عن بعد محليًا عند فشل التسليم وإعادة إرسال الأعمال المتراكمة تلقائيًا بعد استعادة الاتصال.

Q2: هل تسجيل البيانات المحلية هو نفس ذاكرة التخزين المؤقت غير المتصلة بالإنترنت؟?

A2: أ2. لا. التسجيل المحلي هو تاريخ مستمر؛ تعمل ذاكرة التخزين المؤقت دون اتصال على حماية السجلات التي لا يمكن تحميلها على وجه التحديد.

Q3: هل يمكن لبوابة IoT تخزين البيانات دون الوصول إلى الإنترنت؟?

A3: أ3. نعم، إذا كان الطراز المحدد يوفر التسجيل المحلي لـFlash أو بطاقة TF أو USB أو أي وسيلة تخزين أخرى. يجب أن يوثق ملف تشغيل تسجيل البيانات دون اتصال بالإنترنت وتخزينها وإعادة توجيهها في بوابات IoT الصناعية النطاق المتفق عليه واستجابة الإنذار وفحص الواجهة ودليل الصيانة المطلوب للتسليم.

Q4: هل يمكن استخدام USB لإخراج البيانات في الوقت الفعلي؟?

A4: ليس بالضرورة. في العديد من البوابات، تم تصميم USB للنسخ الاحتياطي أو التصدير التاريخي يدويًا بدلاً من التدفق المستمر في الوقت الفعلي.

Q5: هل ستكون البيانات المحلية بتنسيق CSV دائمًا؟?

A5: أ5. لا. تستخدم بعض البرامج الثابتة ملف قاعدة بيانات وتتطلب تصدير ملف CSV لاحقًا. تحديد التنسيق المطلوب في المشروع. ملاحظة التكامل الخاصة بـ تكامل نظام المستشعرات: يجب أن يوثق ملف تشغيل تكامل نظام المستشعرات النطاق المتفق عليه واستجابة الإنذار وفحص الواجهة ودليل الصيانة المطلوب للتسليم.

Q6: كيف يمكنني حساب عدد الأيام التي يمكن للبوابة تخزينها؟?

A6: أ6. قم بقياس حجم السجل الحقيقي، وحساب السجلات يوميًا من الفاصل الزمني لأخذ العينات، ثم قم بتقسيم التخزين القابل للاستخدام على حجم البيانات اليومي وقم بتضمين الهامش الزائد.

Q7: هل سيتم إرسال البيانات المخزنة مؤقتًا تلقائيًا بعد عودة الشبكة؟?

A7: أ7. عندما يتم تمكين وظيفة التخزين المؤقت دون اتصال ودعمها بواسطة البروتوكول الذي تم تكوينه، يمكن للبوابة إعادة الاتصال وإعادة إرسال السجلات المخزنة.

Q8: هل يجب علي اختبار انقطاع الخادم وانقطاع خدمة 4G بشكل منفصل؟?

A8: أ8. نعم. يمكن أن يتوقف كلاهما عن التسليم، ولكن قد يختلف سلوك إعادة الاتصال وإعادة المحاولة ويجب التحقق منه بشكل مستقل.

الخلاصة

بالنسبة إلى تسجيل البيانات دون اتصال بالإنترنت وتخزينها وإعادة توجيهها في بوابات، يجب أن تربط مواصفات المشروع بين ظروف الموقع وإعدادات الواجهة وفحوص التشغيل وسجلات الصيانة. سجل نقطة القياس لـ تكامل نظام المستشعرات: أكّد هذه الحدود قبل اعتماد الطراز واحتفظ بأدلة القبول المقاسة لاستكشاف الأعطال والتوسعة اللاحقة.