异步远程服务系统（Generic Asynchronous Remote Data Service），简称 GARDS 系统。 GARDS 的目的，是为工业装置（设备）生产商、服务商ᨀ供一个数据平台，通过这个平台，装置 （设备）的生产厂商（或者服务商）可以在远程掌握他们给自己客户ᨀ供的装置（设备）的运行情 况，通过运行数据，准确定位故障、预警故障，从而达到对这些装置（设备）的更加经济、高效、完 整、准确的服务。GARDS 的基本做法，概括起来有三点： — 在装置（设备）上，通过加装适配器的方法，获取装置（设备）的运行数据，并将这些数据（通 过适配器把这些数据的规格化后）发送到一个统一的平台；同时，也会从这个平台收取信息，并根 据这些信息的含义，对装置（设备）的某个执行机构发出操控指令、查询指令； — 这就是一个基础数据平台，用来接收数据、发出数据、保存数据、组织数据、分析数据、关 联数据； — 根据需要，对平台上的这些经过组织、关联、和分析过的数据，进行各种利用。比如，去宏观呈 现（图表、曲线）、微观呈现（实时状态、曲线）。 GARDS 的核心，是ᨀ供远程数据服务。也就是说，GARDS 系统是以客观数据为服务内容。无论是何 种实际用途的装置（设备），GARDS 系统将这些数据分成三类： 实时状态数据：当前时刻的实际状态数据，如位置、温度、压力、电流、电压、负载，能耗，等等； 事件数据：当前周期内装置（设备）发生过的事件，如开机、异常停机、某执行机构动作，等等； 报警数据：当前周期内，装置（设备）发生过的报警，如过压、过载、过热，等等。 GARDS 的数据服务，实际上说的是两个层面： 第一个层面，是客观数据。客观数据是来自于装置（设备）本身，通过适配器去获取，上报。这些 都是客观存在的数据； 第二个层面，是逻辑数据。客观数据到了数据平台以后，经过数据平台的组织、关联、分析。经过 组织关联分析后的数据，本身也可能是一个结果

举例： 我们以“报警”为例进行说明。第一种情况，是直接报警。装置（设备）本身，有一套报警系统。比如，某个压力容 器，如果出现异常，直接输出报警信息。这种报警，就是客观数据，无需数据平台去理解；但是也可能是这个情 况：装置（设备）只输出“温度、压力”，温度=300°C，压力=10MPa。这个是客观数据。假如我们知道一个关 系，温度 X 压力≥2800 的话，也需要预警。那么，这个时候，我们可以把这个判断关系，放到数据平台，让数据

平台输出报警。这种就是逻辑报警。也就是说，尽管装置本身没有直接报警，但是，平台经过分析，认为这也是 一个警情，那么，也可以作为报警处理，只要我们清楚这些逻辑关系。 逻辑报警和直接报警的区别是，逻辑报警的报警阈值，是可以随时调整，随时增加的；而直接报警一般都是由装 置（设备）本身实现做好的，后期即便有新的变化，新的判断，也很难去调整。 GARDS 远程服务系统，是区别于装置（设备）本身的监控系统和操控系统的，尽管理论上可以做到 对系统的监控和操控，但实际上 GARDS 本身并不替代这些工业装置（设备）原生态的监控和操控系 统。 基本解决方案 GARDS 系统包括三大部分：适配器（和上位机—可选）、基础数据平台、应用系统。 适配器 GARDS 系统的适配器，是加装在工业装置（设备）上的一个适配中间件。GARDS 适配器逻辑上有两 端：L 端（Local 本端）+ R 端（Remote 远端）。 L 端（本端）是对接装置（设备），对接方式可能是串行方式、蓝牙、WIFI、等等一切可能的方式。L 端是负责采集工业装置（设备）的数据（状态、事件、报警）； 适配器获取到这些数据后，经过加工整理，格式化，变成 GARDS 系统规范的数据方式，然后，通过 R 端发给 GARDS 数据平台。 同时，R 端也会询问数据平台，有没有信息需要给适配器获的。如果有，就接收。收到这些数据后， 适配器会去做相应的解析，并根据解析的结果，去决定该怎么做。这些结果，实际上就是一系列的指 令，适配器根据这些指令，再反过来，通过 L 端，发送给装置（设备），让他们去操控某些执行机 构。 适配器的硬件结构是确定的，对不同的使用需求，只需要做软件的调整。 基础数据平台 简单的理解，基础数据平台就是 GARDS 的数据中心。它的基本作用是： • 接收适配器发送的数据，并保存这些数据； • 维护一系列的逻辑规则，比如：关联关系、预警模型、阈值控制、边界条件设置，等等； • 把数据进行整理、组织、关联、分析；

• 根据逻辑规则，形成一系列的条触发机制； • 给适配器下发信息（数据）； • 把 GARDS 系统的数据，ᨀ供给其他的应用系统。 GARDS 基础数据平台，不仅是一个复杂的数据处理中枢，而且是一个非常灵活的平台。 首先，GARDS 基础数据平台，是可以自行定义通讯数据交换格式，也就是说，一个 GARDS 平台上， 可以兼容各种不同的适配类型，唯一需要的是，数据᧿述必须符合 GARDS 规范；其次，一个 GARDS 平台，必须可以保证能很好的支持百万级的适配器连接，高效收发数据；还有，一个 GARDS 平台， 可以支持不同的应用接入，必须能够很好的支持这些应用系统去进行数据交换。

ABC 公司，是著名化工反应装置的生产制造商，他们的产品很多：RE-01，RE-02，RE-03 型反应器装置，PV1、PV-2 型压力容器装置，还有 MP-A，MP-B 型机泵。这实际上是三类没有关系的装置（设备），但是，他们都 用在一百个化工厂。 RE 系列的反应器也好，PV 系列的压力容器也好，MP 系列的机泵也罢，ABC 公司都分别ᨀ供了独立的监控台， 可以分别操控这些装置。 ABC 公司，使用 GARDS 系统。这个系统，只有一个基础数据平台，每种装置（设备）都对应使用适合的适配 器： ADR 适配器—加装在 RE 系列反应器上，获取的主要数据是，反应器的温度，催化剂含量、CO2 组分含量； ADP 适配器—加装在 PV 系列压力容器上，获取的主要数据是，压力容器的温度、和压力； ADM 适配器—加装在 MP 系列机泵上，获取的主要数据是，机泵的转速、流量、输出功率。 那么，GARDS 系统上： （1）首先能做到的是：ABC 公司的技术支持人员足不出户，就可以分别了解每个客户所使用的反应器、压力容 器和机泵的实时客观数据。并可以根据这些数据，绘制成图表。还可以知道，那些客户的那些装置（设备）什么 时候发生过什么事情，比如，什么时候停过机，什么时候发出过什么报警； （2）其次能做到的是：ABC 公司经过一段时间的 GARDS 系统的运行，发现他们的客户在使用这些设备装置的时 候，一些数据的一些内在关联情况，比如，机泵流量变大的时候，反应器里面 CO2 组分含量一定会升高，同时， 压力容器的温度一定会下降； （3）还能做到的是：ABC 公司，可以设置预警，一旦机泵的流量达到或者超过 12m³/秒 并且压力容器温度低于 220°C 的时候，必须要发出ᨀ示。这个时候，ABC 公司的技术支持人员可以联系客户，让他们把反应器的 CO2 含量降低，同时调整机泵的输出功率。 这个例子实际上要说明的是几个核心的意思： • 一个装置（设备）厂家，无论他有多少种产品，都可以只使用一个基础平台； • 这个平台上，可以分别展现所有客户的所有装置（设备）的运行情况； • 这个平台上，可以建立一系列的关联关系，无论他们是不是同一个装置，甚至是不是同一个客户； • 根据这些关联关系，和数据特征，任意设置预警条件； 应用系统 GARDS 基础数据平台，是 GARDS 的数据服务基础。尽管基础数据平台里面，都是客观运行数据，但 是，基础数据平台本身并不去做任何对这些数据的加工和使用。 实际上，GARDS 系统本身，并不知道客户要那些数据的含义是什么，更不知道客户要用这些数据做 什么。每个客户或许都有自己独特的要求和期望，或者有某些需要特别关注的数据。因此，应用系 统，尽管是 GARDS 体系的一部分，但实际上只是一个规范，一个从 GARDS 基础数据平台中获取数 据，接受数据的规范。

利用这个规范，客户可以自己完成（或者委托第三方完成）自己需要对数据的运用方式。比如，把所 有客户的分布，整体设备运行完好率，作一个宏观的展现；或者把某个客户某个时间段的某一类数据 的变化，用曲线展示；或者用图表展所有现正在运行的设备的一个什么综合状态，等等。

GARDS 适配器的主要构成是： 电源电路 — 用于适配器的工作供电； GPS 模块 — 用于卫星定位； GSM 模块 — 用于无线通讯（数据传输），和音频通话（声音采集）； GSensor 模块 — 三轴重力加速度传感器，用于采集重力加速度变化； 数字视频电路 — 用于视频采集、图像抓拍； A/D 转换电路 — 用于模拟信号数字化转换；

上位机的使用 上位机可以根据需要，选择不同的操作系统，比如 WindowsCE，或者安卓。上位机上需要的应用， 可以根据需要，进行相应应用软件的编程。GARD ᨀ供了适配器与上位机的接口线束标准，以及与适 配器直接的数据通讯规范。 应用系统 GARDS 体系中，应用系统是应用的具体体现。GARDS 体系中，基础数据平台中，包含了由适配器获 取到的数据。这些数据经过基础数据平台的分类、组织、规格化、关联以后，这些数据可以被很方 便，很灵活的各种使用。 有一个很重要的概念：GARDS 的应用系统是需要 GARDS ᨀ供方和客户共同完成。一般来说，应用系 统可以是客户端程序，也可以是一个复杂的客户/服务器应用，或者是 WEB 浏览器的应用，甚至是手 机 APP 的应用。应用的形态需要根据客户自己的实际需要决定，无论何种方式的应用，关键的关键， 还是要遵循 GARDS 规范，如何正确去使用这些数据，最大程度发挥数据的作用。 

基础数据平台 GARDS 基础数据平台，是整个体系的核心和基础。它本身是中性的，并没有任何行业的特殊性。但 是，这个体系可以针对某个行业特点进行具体化，具体化后，实际上就是一个行业的远程数据服务解 决方案。 基础数据平台实际上是比较难᧿述清楚的，因为它与具体要用来做什么应用并没有直接关系，本身是 经过一定程度的抽象。但是，在具体应用的时候，需要做具体的设置，去还原应用本身的特点。 GARDS ᨀ供远程数据服务。数据服务本身并不具备什么功能，如果说有的话，它的功能只有一个： 就是ᨀ供了一个如何使用远程数据的方法个工具。 GARDS 系统中的基础数据平台，由三个部分构成：Gateway、Proxy、和 API。下面详细说明这几个 部分的作用。 • Gateway（数据通讯上下行网关） Gateway 是基础数据平台中，与适配器通讯的单元； Gateway 是消息队列的引擎，包括处理消息的出栈队列和入栈队列。GARDS 系统把适配器上 行的数据保存到入栈消息队列，同时，会在出栈队列中去检查和ᨀ取给这个适配器的数据，下 发给对应的适配器。 • Proxy（代理服务） Proxy 是对数据组织、存储、管理、关联、规则的单元； Proxy 包含三个主要的代理系统： 状态数据代理（Status Broker） 事件数据代理（Event Broker） 报警数据代理（Alert Broker） GARDS 的消息体主要包含 4 个节：标识数据节、状态数据节、时间数据节、报警数据节。适 配器上行的数据进入 Gateway 的入栈队列后，被推到 Proxy，并在 Proxy 被拆分。 标识节的数据，被推送到规则管理器中去检查，并建立数据索引； 其余三个节的数据，分别被推到对应的代理中； 在节数据被推送到对应的代理后，会进行关联，和规则检查。如果数据特征符合规则条件，那 么，这一组数据（整体或者是某些节），会在标识节数据的索引下，进行触发； • API（应用服务接口） API 是 GARDS 的应用系统的支持。API 分为两个部分： 请求/响应（REQ/RES） 发布/订阅（PUB/SUB） 请求/响应，是处理应用系统的实时数据请求，并需要做实时的响应； 发布/订阅，是处理规则条件触发的，对符合条件的数据，自动进行给订阅者发布（推送）。

数据通讯与安全 GARDS 体系的数据通讯分成三个方面： • 适配器与装置（设备）之间的通讯 • 适配器与基础数据平台之间的通讯 • 各个应用系统与基础数据平台之间的通讯。 适配器<—>装置（设备） GARDS 本身并不给出适配器与装置（设备）之间的通讯内容，仅仅是给出物理连接的规范。它们之 间的通讯内容，是需要根据具体情况去协商解决的。这是因为很多装置（设备）在最开始的设计中， 基本上都是以封闭模式为主，并不考虑与第三方交互。 如果要使用 GARDS，就必须首先需要确定，装置（设备）什么数据最重要、最需要关注什么数据、 这些数据能否获得、通过什么方式获得、怎么把这些数据发给适配器，适配器需要怎么响应；装置 （设备）需要接受那些操控、可以接受那些操控、如何定义操控指令、适配器获得应用系统发送的操 控指令后，解析后如何发送给装置（设备），等等。 GARDS 适配器与装置（设备）之间的通讯，需要根据实际需要，确定数据通讯协议，包括数据传输 安全，这个不在 GARDS 数据传输安全规范之内。 适配器<—>基础数据平台 GARDS 适配器与基础数据平台之间的通讯，是通过 GSM 无线数据传输实现的。GARDS 把所有的数 据，封装成一个“消息体”，并用 3DES 对称加密的方法把这个消息体加密，加密后用特定的通信协议 进行传输。 如果有条件或者废除需要的情况下，可以使用 GSM 无线通讯的 APN 方式。这种方式，可以确保适配 器与基础数据平台之间的无线传输的安全性。在 APN 方式下，可以选择不使用 3DES 对称加密，这样 会大大降低通讯流量，并ᨀ高 GARDS 系统的整体效率。 GARDS 的消息体必须按 GARDS 规范来构成。每次数据传输，就是传输一个完整的消息体。一般来 说，消息体可以包含一个信息点，也可以包含多个信息点，这个可以由适配器自主控制。GARDS 基 础数据平台能做到，只要接收到从适配器发送上来的（符合规范的）消息体的时候，立即进行一系列 的处理：接收、保存、组织、关联、分析、比对、触发。 GARDS 系统采用的是异步消息机制，适配器的数据上报是周期，或者是条件来进行的。GARDS 基础 数据平台，并不限定数据报文周期的长短。

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