《物联网运维与服务》课件 2.1-生产线AIoT平台仿真图绘制

智能制造-生产线AIoT平台仿真为了促进我国制造业的发展，国内很多制造企业不断突破传统技术、推进品牌建设、逐步实现技术创新与智能化。国务院印发的《中国制造2025》国家行动纲领，从政策层面上全面推进制造强国战略。智能制造-生产线利用了智能制造技术实现产品生产智能化，实现了生产线与云平台智能互联。然而，在生产线生产过程中，做好噪声、烟雾、废水等环境污染源的把控仍是生态环境保护路上的重要挑战。针对生产线生产过程中的污染问题和车间人员管理，基于AIoT平台仿真实现的生产线监测系统进行了监测管理的相关设计。该系统项目在AIoT平台上进行搭建，其中使用的IoT平台选用了开源的ThingsBoard，实现了虚拟仿真接线和虚拟终端之间、虚拟终端和ThingsBoard云平台之间数据的通信。能够在AIoT平台上进行网络拓扑设计、仿真图接线、网关和设备的部署等操作，是云平台运行维护人员技能的更高要求。引导案例生产线AIoT平台仿真图绘制01、职业能力目标04、任务实施02、任务描述与要求05、任务小结03、知识储备目录职业能力目标Contents01成为最优秀值得信赖的教育服务提供商职业能力目标能根据相关资料的查阅和实操演练，熟练掌握AIoT平台的使用能根据客户需求，正确完成虚拟仿真接线图的绘制任务描述与要求Contents02成为最优秀值得信赖的教育服务提供商任务描述可以搭建智能制造-生产线监测系统解决问题。为确保项目可行性，在施工前使用AIoT平台搭建虚拟仿真系统。有没有方法可以监测生产线产生时废气、噪声等污染以及车间工作人员的进出的管理。N公司向主营物联网产品和技术服务的L公司提出建设智能制造-生产线监测系统，以确保能够实时监控污染物排放。L公司项目经理决定施工前先使用AIoT平台搭建虚拟仿真系统，模拟生产线。任务描述：任务要求根据N公司需求，完成生产线监测系统的网络拓扑图绘制根据拓扑图的规划设计，完成生产线监测系统的设备选型根据网络拓扑图及设备选型，完成生产线监测系统在AIoT平台上的仿真图绘制任务要求：知识储备Contents03成为最优秀值得信赖的教育服务提供商知识储备AIoT平台1虚拟仿真功能界面2虚拟设备3虚拟机终端4容器5ThingsBoard6AIoT平台概述DashBoardThingsBoardServer-SideAPIRESTAPIsandwebsocketsCoreServiceRuleEngineMQTPCoAPHTTPGatewaySQLDataBaseNoSQLDataBaseAIoT在线工程实训平台AIoT技术栈AIoT平台选用了开源IoT平台：ThingsBoard，接入层网关使用了开源的ThingsBoardGateway。AIoT平台系统组成教务管理子系统学校管理员班级教务子系统教师学生教师课程资源授课任务任务私有资源ThingsBoard虚拟机Web终端在线设备仿真子系统HARBOR使用创建创建使用创建使用使用使用教学学习创建使用使用AIoT平台构成虚拟机终端HarborThingsBoard虚拟仿真ALoT平台知识储备AIoT平台1虚拟仿真功能界面2虚拟设备3虚拟机终端4容器5ThingsBoard6开启模拟实验点击此开关可以切换模拟实验的开启与关闭状态选择“虚拟仿真”实验环境即可进入虚拟仿真功能界面123选择“虚拟仿真”实验环境即可进入虚拟仿真功能界面AIoT平台1虚拟仿真功能界面2虚拟设备3虚拟机终端4容器5ThingsBoard6知识储备库组件分类传感器其他设备采集器组件库RFID采集器检测环境中的事件或变化，并将信息发送给其他电子设备采集多个表计的电脉冲信号，并转换成数字数据信息记录保存阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信包括终端、外设、电源、负载设备的连线与地址配置设备端口选择设备连线连线成功确认

设置设备地址为一个字节长度的十六进制数正确连线地址配置传感器数据设置485型光照度传感器数值设置红外对射数据设置设备状态查看传感器状态查看执行器状态查看虚拟仿真平台可以直观的查看到传感器的状态，即模拟实验开启后，在传感器上可根据其显示数据查看到传感器的状态，如传感数值、设备地址虚拟仿真平台可以直观的查看到执行器的状态，即可根据执行器设备是否正确执行查看到执行器当前状态为开启或关闭知识储备AIoT平台1虚拟仿真功能界面2虚拟设备3虚拟机终端4容器5ThingsBoard6虚拟机终端命令输入选择“虚拟机终端”进入虚拟机终端界面界面出现“WelcometoAlpine！”为容器启动成功命令输入的方式有两种：直接键盘输入、粘贴已复制的文本123主配置主机地址（host）端口（port）网关设备访问令牌（accessToken）连接器（connoectors）访问令牌可直接在网关界面复制Modbus连接器配置json文件server部分参数参数默认值说明nameModbusDefaultServer连接器名称typeserial可取值：tcp，udp，serialmethodrtu可取值：socket或rtuport/dev/ttyUSB0设备连接的串口设备名称baudrate19200根据设备的波特率设置timeout35链接设备超时时间json文件device部分参数参数默认值说明unitId1设备的iddeveceNameTempSensor设备名称，会出现在ThingsBoard的设备列表中attributesPollPeriod5000轮询设备属性的间隔（毫秒）timeseriesPollPeriod5000轮询设备遥测数据的间隔（毫秒）sendDataOnlyChangedtrue只有数据变化时才发送数据json文件attributes/timeseries/attributeUpdate/rpc部分参数参数默认值说明tagtestattributes/timeseries/attributeUpdate出现在server端rpc出现在设备端type32unit详见表2-1-5functionCode4不同功能码表示不同的读/写功能objectsCount1对象个数address1设备的寄存器编号functionCode作用1读线圈3读保持寄存器5写单个线圈类型名称功能码对象数说明bits1、51读线圈16uint3116位无符号整数32uint3232位无符号整数functionCode分为读数据和写数据两类功能type数据类型知识储备AIoT平台1虚拟仿真功能界面2虚拟设备3虚拟机终端4容器5ThingsBoard6容器（Container）镜像（Image）仓库（Repository）容器、镜像、仓库容器的创建过程DocKerfllelmagesContainersbuildpushpullcommitrunstopstartrestartDocKerregistrytagLocalDockerinstanceMycomputerDocker技术pk传统VM技术应用程序运行时环境宿主机操作系统硬件层虚拟机操作系统虚拟机管理系统启动速度以秒级系统支持量：大隔离性：安全隔离硬盘占用空间一般为MB级别性能：接近原生虚拟机操作系统虚拟机管理系统应用程序应用程序应用程序运行时环境Docker宿主机操作系统硬件层Docker技术传统VM技术启动速度以分钟级系统支持量：小隔离性：完全隔离硬盘占用空间一般为GB级别性能：弱于知识储备AIoT平台1虚拟仿真功能界面2虚拟设备3虚拟机终端4容器5ThingsBoard6警报管理：分析传入的遥测数据并通过复杂的事件处理触发警报。设备管理：使用远程过程调用（RPC）控制设备。可扩展性：可水平扩展的平台，使用领先的开源技术进行构建。数据可视化:从设备和资产收集并可视化数据。容错：没有单点故障，集群中的每个节点都是相同的。强大而高效：ThingsBoard

集群可以处理数百万个设备。可自定义的：通过可自定义的小部件和规则引擎节点，轻松添加新功能。持久：永远不会丢失您的数据。遥测数据收集功能:设计动态且响应迅速的仪表板，并向您的客户提供设备或资产遥测和见解。ThingsBoard基本特点ThingsBoard界面创建资产实体通过“课程与任务”的子目录“我的任务”，进入所选任务中，开始任务后，选择“ThingsBoard”实验环境图标点击相应实体界面右上角的“＋”号，即可选择添加新实体或导入已创建的实体ThingsBoard创建实体实体的组成和设备配置ThingsBoard支持的实体：（1）租户（Tenant）（2）客户（Custom）（3）用户（User）（4）设备（Device）（5）资产（Asset）（6）仪表盘（Dashboard）（7）规则节点（RuleNode）（8）规则链（RuleChain）实体的组成和设备配置Deviceprofiles：对使用同一个配置文件的IoT设备进行统一配置。通常将同一类型的IoT设备配置上统一个设备配置文件，常见的设备配置类型有网关、传感器和执行器。ThingsBoard支持的实体：（1）租户（Tenant）（2）客户（Custom）（3）用户（User）（4）设备（Device）（5）资产（Asset）（6）仪表盘（Dashboard）（7）规则节点（RuleNode）（8）规则链（RuleChain）数据获取仿真设备“云终端”服务地址及端口查看

物联网中心网关“TB_Client”连接方式配置组件分类卡片组件图表组件控制组件关联关系和规则链规则链：关联关系：关联关系通常用于设计规则链的属性集节点，规定两个实体直接的定向连接关系规则链对应至少一条策略，为存在关联关系的设备实体制定了一定的规则以实现自动化控制任务实施Contents04成为最优秀值得信赖的教育服务提供商任务实施-1.生产线监测系统设计123网络拓扑图绘制列出设备清单设备选用任务实施-1.生产线监测系统设计其他设备—负载—灯泡、警示灯、风扇采集器—网关—云终端传感器—有线传感器—烟雾传感器、噪声传感器、红外对射传感器—继电器—继电器采集器—I/O模块—4017、4150其他设备—其他外设—485=232其他设备—电源—12V电源、24V电源、通用电源220V选用的设备及其位置：任务实施-1.生产线监测系统设计序号设备名称数量1烟雾传感器12噪声传感器13红外对射主14红外对射副15灯泡16警示灯17风扇18ADAM415019ADAM4017110继电器411云终端112RS485转RS232的转换模块1总计15根据设备选型，列出生产线监测系统设备清单任务实施-1.生产线监测系统设计物联网云平台云终端ADAM4150继电器警示灯继电器烟雾传感器红外对射ADAM4017继电器噪声传感器灯泡风扇网络拓扑图绘制任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制12345数据查看模拟实验开启设备地址设置设备连线进入虚拟仿真界面任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制登录AIoT平台进入虚拟仿真界面单击进入平台地址：/任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制在虚拟仿真界面左侧的组件库找到相应的设备，拖放至工作区。放置设备的时候，放置在恰当的位置，即可进行设备连线。注意根据组件选择合适的电源组件设备需要正确供电才能正常工作，否则在设备上会报错任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制设备接线图根据设备网络拓扑图得到设备接线图。将从组件库中拖出的组件摆到合适的位置。单击组件的引脚即可进行连线。任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制设备连线图（样例）任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制地址设置ADAM4017地址设为2ADAM4150地址设为1对485型的设备地址进行设置，以区分同一节点下的不同设备任务实施-2.生产线监测系统AIoT仿真图绘制模拟实验开启点击工