Многие люди путают разницу между DTU и шлюзовыми устройствами. Сегодня я объясню эту тему, начав с того, что такое DTU. DTU широко используются на рынке в различных сценариях, включая сельское хозяйство, промышленность, системы водоснабжения и многие другие приложения.

Что такое DTU?

A DTU (Блок передачи данных) в первую очередь служит для прозрачной передачи данных на облачные платформы. Эта прозрачная передача означает, что если у вас есть данные с последовательных интерфейсов RS-485 или RS-232 на вашем объекте, то, по сути, это все равно что протянуть виртуальный кабель к вашей платформе в удаленном режиме.

Например, когда я прозрачно передаю эти данные на облачную платформу с помощью беспроводных методов, облачная платформа может обрабатывать их, устанавливать двустороннюю связь и управлять параметрами. Но в чем же заключается ключевая характеристика? Она называется "прозрачная передача", что означает именно то, что звучит: в каком бы формате данные ни были получены от источника, именно в таком виде они будут переданы платформе. Это требует от платформы выполнения соответствующих преобразований данных. При использовании таких распространенных протоколов, как Modbus RTU или последовательный интерфейс RS-232, облачная платформа должна разобрать эти данные, прежде чем выполнять их анализ и обработку.

Что такое шлюз?

A шлюз Шлюз (дословно с английского - "gateway") чем-то похож на DTU, также являясь устройством, используемым для передачи данных. Но что особенного в шлюзах? Шлюзы выполняют преобразование протоколов и разбор данных. Что это значит? Например, если мое полевое оборудование использует протокол RS-485 Modbus RTU, а облачная платформа требует протокол MQTT или HTTP, шлюз может осуществить преобразование между протоколами. Это самое большое отличие от DTU.

Практический пример

Давайте рассмотрим реальный пример. Предположим, у меня есть датчик температуры и влажности, который обменивается данными по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485. При использовании DTU шестнадцатеричные пакеты данных, отправленные датчиком, например "01 03 00 00 00 00 02 C4 0B", будут переданы облачной платформе именно в таком виде. Затем облачная платформа должна разобрать это как команду чтения Modbus, которая считывает регистры 0 и 1 с устройства номер 1.

Однако при использовании шлюза он сначала получит пакет данных Modbus, затем разберет его на фактические значения, например 25,6°C для температуры и 60,3% для влажности, а затем отправит их на облачную платформу в формате MQTT JSON, например {"температура":25,6, "влажность":60,3}. Облачная платформа может использовать это напрямую, без необходимости разбирать протокол Modbus.

Как выбрать между ними?

На что следует обратить внимание при выборе? Это зависит от конкретного сценария применения. Если ваша облачная платформа уже разработала возможности разбора данных для конкретных устройств или протоколов, использование DTU может быть более простым и прямым. Если же ваша облачная платформа - это стандартная IoT-платформа, которая рассчитывает на получение стандартных форматов данных, то использование шлюза будет более целесообразным.

Различия в деталях

Есть также различия в деталях. Например, DTU обычно не требуют большого количества параметров конфигурации - обычно достаточно просто задать параметры последовательного порта, адреса сервера и порты. Шлюзы, поскольку они выполняют преобразование протоколов, требуют настройки большего количества параметров, таких как адреса регистров устройств, типы данных, формулы преобразования и т. д., что делает конфигурацию относительно более сложной.

Что касается вычислительной мощности, то DTU обычно имеют меньшие процессоры и меньший объем памяти, поскольку им требуется только пересылка данных без сложного анализа. Шлюзы, которым необходимо выполнять преобразование протоколов и разбор данных (и часто простые вычисления на границе), обычно имеют более высокие аппаратные характеристики с более мощными процессорами и большим объемом памяти.

Методы коммуникации и сценарии применения

Как DTU, так и шлюзы поддерживают различные методы беспроводной связи, такие как 4G, NB-IoT, LoRa, WiFi и т. д. Однако DTU, будучи менее дорогими, чаще всего используются в приложениях, чувствительных к стоимости, таких как рассредоточенные многочисленные пункты мониторинга сельского хозяйства или станции мониторинга водохранилищ. Шлюзы, обладающие более мощным функционалом, но более высокой стоимостью, обычно используются в сценариях с более высокими функциональными требованиями, таких как автоматизация фабрик или зданий.

Соображения безопасности

С точки зрения безопасности, шлюзы могут реализовать больше мер безопасности на уровне данных, таких как шифрование данных и аутентификация устройств, поскольку они анализируют и обрабатывают данные. DTU, осуществляющие только прозрачную передачу без обработки самих данных, обычно реализуют безопасность на уровне канала связи с помощью таких технологий, как VPN, SSL/TLS и т. д.

Примеры реальных проектов

Давайте посмотрим, как сделать выбор в реальных проектах. Например, если у нас есть проект по мониторингу сельскохозяйственных теплиц, в котором необходимо отслеживать температуру, влажность, освещенность и уровень CO2 в сотнях теплиц, и если в каждой теплице есть несколько датчиков, использующих единые протоколы, использование DTU может быть более экономичным. Мы можем разместить DTU в каждой теплице, подключиться к локальным датчикам и передавать данные на облачную платформу для унифицированного анализа и обработки.

Однако для проекта автоматизации завода с различным оборудованием, использующим разные протоколы (Modbus, Siemens S7, Allen-Bradley и пользовательские протоколы для устаревшего оборудования), использование DTU потребует от облачной платформы поддержки разбора всех этих протоколов, что является значительным объемом работы. Использование шлюзов позволяет преобразовывать протоколы на уровне шлюза, отправляя данные на облачную платформу в едином формате, что значительно упрощает разработку облачной платформы.

В заключение следует отметить, что и DTU, и шлюзы имеют свои преимущества, и мы должны выбирать подходящие устройства, исходя из конкретных сценариев применения и требований. Для простой и недорогой прозрачной передачи данных выбирайте DTU; для преобразования протоколов, предварительной обработки данных и повышения безопасности лучше подойдут шлюзы. Надеюсь, это объяснение поможет всем лучше понять разницу между DTU и шлюзами!