桥梁安全管理
1.行业背景
中国在过去二十年期间，通过大量投资基建设施，作为拉动经济的火车头，在这个期间建设了大量的基建设施。 随着这些基建的基本完成，中国基本不会再进行基建设施的大量投资了，而这些大量的基础设施却进入了维护阶段。 其中，由于建筑自身的特点，在建筑问题爆发之前，通过 安全监测 提前发现潜在隐患，防范于未然，就成了维护工作的重中之重。 所以，这些基建设施会安装一些物联网监测设备，监测这些建筑的结构和性质变化，对这些建筑进行 生命周期管理 。
1.1 生命线工程
下列词条引自百度百科：
生命线工程（lifeline engineering）主要是指维持城市生存功能系统和对国计民生有重大影响的工程， 主要包括供水、排水系统的工程；电力、燃气及石油管线等能源供给系统的工程；电话和广播电视等情报通信系统的工程； 大型医疗系统的工程以及公路、铁路等交通系统的工程等，涵盖燃气、桥梁、热力、电梯、轨道交通、综合管廊等基础设施。 研究“生命线工程”的基本目标是实现生命线工程的抗灾设计与智能化控制，通过实时监测、动态预警、精准溯源、协同处置等技术手段提升安全隐患预警和事故应急处置能力。
1.2 桥梁建筑
桥梁是基建中的重要组成部分，当它们出现安全问题的时候，对人民群众的生命财产安全的影响是特别严重的，它们是安全监测中的重要领域。
市政部门，会在桥梁上安装各种专用的智能设备，对桥梁进行各种建筑数据的收集，提供给云平台进行数据分析，提前预知桥梁建筑的状态，对桥梁发生的问题，防范于未然。
2.项目特点
2.1 设备种类繁杂
在一座桥梁中，数据监测通常包括下列设备：温湿度计 、水准仪 、 应变计 、位移计 、倾角计 、振动传感器 、 雷视一体机 、全球导航卫星系统 、称重系统 、交通摄像头 ，这些专业的物联网传感器设备，以后还可能会安装有其他专业的传感器设备。
这些设备在同一座桥梁里，种类多样、厂家众多、通信方式众多，它们组成的物联网，可以说 五花八门 ，而且每一座桥梁可能都是彼此不同的。
如何快速接入这些五花八门的设备，是一个重大难点。
这些难点体现为：组网复杂 ， 通信复杂 ， 数据复杂 ， 业务复杂
2.2 供应链的安全
在2G领域，甲方对供应链安全的控制力是一个政治正确问题。这同时带来了供应商们众多且更迭快的特点，反映到物联网系统中，就是设备的型号是经常变化。
如何快速接入这些供应商们的设备，是一个重大难点。
这些难点体现为：关系复杂 ，供应商会经常变更，又或者供应商无法变更，那么反映到设备接入这边，就要求能对这些供应商的设备要迅速完成适配。
2.3 现场施工难度
桥梁是大型户外建筑，工程人员将物联网设备安装在桥梁上，他们的施工难度是比较大的，还要一起协调市政的各部门。原则上都是采用 无线组网 、太阳能供电 的方案。而且基本上是一次安装， 后续就长期不入现场了。简单说，就是这些物联网设备，一次安装，极少人工维护 。
2.3 数据的安全性
在2G领域，数据的安全性同样是一个政治正确问题。网络连接通常被认为是不可靠的，特别是无线网络。那么，基本上会在现场的物联网中，建立一个基于现场总线的物联网自治网络。 那么现场的物联网，通常会有一个总管全局的边缘端设备，这个设备能够对下面的设备进行管理、数据处理和数据存储，即使负责上行的无线网络通信通信不上了，下面依然在边缘端 的现场管理下，自己在持续的正常工作。
在2G领域通常不会采用2C领域的那种透传类的网桥方案，一般是选择 具备管控能力的边缘端方案
2.4 业务的复杂性
在2G领域，甲方的话语权非常强大，背后也有各家设计单位、研究单位在进行技术支持和帮助甲方进行业务的创新，这就带来了2G业务的专业性和复杂性。
他们会要求在前端的物联网现场，保存各种采样数据，然后基于这些数据进行各种业务数据的分析。而这些算法会体现为甲方兄弟部门的一个个专业性的程序代码。
在2G领域，通常采用的是 边缘计算 方案，方便边缘端部署甲方提出的各类算法需求。
3.解决方案
结合项目的特点和实践，最后你会发现也只能用边缘计算的方案，才能同时解决桥梁项目的那么多 高规格的需求基线 。
3.1 组网方式
在现场侧，由于施工和维护的难度限制，桥梁跨度又非常大，所以存在如下组网原则：
- 有线接入
镭射一体机、振动仪、视频监控这类高速通信的设备，采用光纤/以太网这类有线方式，安装位置在机柜附近
- 无线接入
温湿度计、水准仪、应变计、位移计、倾角计，这类低功耗的设备，采用LORAWAN这类有线方式，安装位置桥梁的各个位置。
- 中控机柜
边缘计算设备、LORAWAN网关、交换机网关，安装在机柜中，各种传感器数据通过有线和无线，汇聚接入到机柜中。 数据在边缘计算设备上进行汇聚之后，再由边缘计算设备作为中控，从4G无线网络推送给云端。
3.1.1 边缘计算
在一座桥梁中，涉及各种设备和现场网络，并且数量不少。
通过在桥梁的桥墩或者侧面位置，安装一个LINUX工控机，然后部署一套Fox-Edge，然后在Fox-Edge中根据桥梁的诸多设备，选择具体的接入服务和设备解码器。
并为这些设备，进行适当的设备接入参数配置，就可以Fox-Edge边缘计算平台，就可以自动接入桥梁的这些设备了。
然后，再由 Fox-Edge 统一通过电信运营商的4G/MQTT网络，上传到市政部门的 云平台
而桥梁上各种的智能设备，可以根据甲方的技术倾向和楼宇中的具体状况，通过无线的LORA、有线的RS485、以太网，从南向接入 Fox-Edge 工控机上。
备注：
LORA WAN 作为一种无线通信技术，它可以绕过大量现场布线，带来的维护成本，在现代的物联网项目之中，比较受甲方青睐。 而桥梁是户外大型的建筑设施，通常周边又比较空旷，所以它是桥梁项目的现场主流组网技术。
RS485 作为一种廉价的有线技术，在短距离接入，是一个重要的补充。
3.2系统架构
Fox-Edge能够接入这些五花八门的设备，在于就像智能手机一样，能够为这些设备按需安装对应的南向接入服务和解码器。 将这些设备的数据和操作，重新定义为标准化的Fox-Edge数据和操作，并能够在部署统一的北向接入服务，或者部署市政部门自己的管理服务后，接受管理中心的统一管理。
4.相关案例
广东省处于珠江水系，河道密布，全省有上万座桥梁，是中国桥梁最多的省份。随着时间的推移，建筑本身是会出现组建老化的。 为了未雨绸缪，防范于未然，对这些桥梁的寿命和维护状态进行数字化管理，是城市生命线的重要组成部分。
通过技术选型之后，选择了灵狐所提供的Fox-Edge技术方案，来解决当前现场诸多厂家的各类设备的复杂接入问题、设备管理问题、数据管理问题。
5.1 物料的准备
总承包商，为每一座桥梁都独立安装一台LINUX小型工控机，硬件规格为4核的ARM64 CPU、16G内存、256G存储空间，作为部署Fox-Edge所需的标准化硬件平台。
5.2 软件的准备
该运营商，参照灵狐的帮助文档，在小型工控机之上，预先安装了Linux和Fox-Edge。
5.3 南向接入
总承包商，在采购供应商们的设备后，获得了设备供应商们的通信协议，然后参照Fox-Edge的范例，组织自己的开发人员， 通过AI等辅助工具，为这些设备快速编写了JS脚本解码器。
其开发过程，参考了《动态解码器》 的范例方案
同时在监控中心，部署了一套Fox-Cloud作为组件发布仓库
5.4 北向连接
该集成商，参考《第三方云平台》 的范例方案，
针对自己公司采购的 ThingsPanel 云平台，使用GO语言开发了一个数据推送服务，并部署到小型工控机上，负责Fox-Edge和自己云平台的对接。 通过这个北向服务，他们将Fox-Edge上采样数据，推送到部署在广东省生命线项目的云平台之上。
5.5 现场实施
工程人员，将在公司内部预先安装的Fox-Edge工控机，带到桥梁的现场安装后，让监控中心对该Fox-Edge工控机远程安装自己公司开发的解码器，并配置好参数和连通性测试。
最终，确定能采样得到桥梁的各种智能设备的数据后，离开现场。
5.6 实施结果
借助Fox-Edge的边缘计算能力，该物联网集成商，成功实施了广东省的桥梁管理项目，并在后续期间，自行开发了更多设备解码器，接入其他智能设备厂商的设备。
凭借Fox-Edge强大的设备接入能力，该物联网集成商，快速实施了广东省诸多桥梁的生命线工程项目。
6.总结
Fox-Edge，具有非常强大的接入能力，以及完善的系统，使得物联网厂商能够通过非常快速的自行开发解码器，接入各种种类的智能设备，帮助物联网企业完成项目的实施。