工业互联网数据采集技术-课件全套 1.走进工业互联网 -27.Wi-Fi通信协议

工业互联网数据采集技术——走进工业互联网序言数字化时代工业互联网正引领着全球产业的巨大变革目录CONTENTS工业互联网发展历程1工业互联网体系架构2工业互联网发展历程01PARTONE工业互联网发展历程01美国德国英国法国日本韩国通用电气（GE）联合IBM、思科、英特尔和AT&T公司组建了工业互联网联盟（IIC），将“工业互联网”的概念大力推广开来。在推进策略上，美国更加注重以创新为驱动，发挥互联网、信息通信、软件等优势，利用信息技术“自上而下”重塑制造业。德国更加注重发挥自身在制造装备、自动化系统、工艺流程等方面优势，利用互联网等信息技术“自下而上”改造制造业，提出工业4.0战略。英国国出台制造2050，法国制定“新工业法国”战略。日本提出了“互联工业”战略，韩国将机器人、人工智能、自动驾驶和3D打印确立为智能制造产业发展的主攻方向。中国2017年，我国发布了一系列推进工业互联网发展的政策和措施，推动形成“中央部署、地方推进、企业响应”的工业互联网全方位发展的良好格局。工业互联网发展历程01职业教育在全面建设社会主义现代化国家新征程中，职业教育前途广阔国际竞争工业互联网是国家智能制造、国家安全、国计民生、国家核心竞争力。人才培养工业互联网需要复合型、多维度、多层次人才，人才培养面临诸多困难。岗位涌现工业互联网相关职业涌现，但岗位规范程度较低，人才供需两端匹配度不高工业互联网发展历程012014202520352049工业互联网萌芽国内企业积极开展布局，推出工业平台等服务，工业互联网概念正式提出。迈入制造强国行列增强制造业创新能力作为核心任务。推动两化深度融合作为战略制高点。整体达到世界制造强国阵营中等水平强化基础能力作为提升制造业整体水平的关键。综合实力进入世界制造强国前列加快新一代信息技术与制造业深度融合推进智能制造为主攻方向工业互联网作为重要支撑工业互联网是通过“中国制造+互联网”实现产业升级的关键路径02PARTTWO工业互联网体系架构工业互联网体系架构02行业用户智能化生产网络化协同个性化定制服务化延伸产业视角互联网视角应用应用支撑标识解析网络互联应用安全数据安全控制安全设备安全网络安全网络安全数据企业/工厂/车间运营决策优化产业建模、仿真分析数据集成处理产业数据采集交换生产反馈控制物理系统工业互联网体系架构1.0123工业互联网体系架构02工业互联网体系架构2.01.业务实图2.功能架构3.实施框架需求能力技术体系需求引导支撑需求构建产业企业系统工业互联网体系架构02制造业能源医疗交通垂直行业设备实施层次工业互联网体系架构021边缘层提供海量工业数据接入、转换、数据预处理和边缘分析应用等功能。2平台层提供IT资源管理、工业数据与模型管理、工业建模分析和工业应用创新等功能。3应用层提供工业创新应用、开发者社区、应用商店、应用二次开发与集成等功能。工业互联网体系架构02工业互联网平台架构消费者供应链协作企业开发者

应用层（工业SaaS）业务运行应用创新设计App生产App管理App服务App设备状态分析供应链分析能耗分析优化……….

平台层（工业PaaS）应用开发工业微服务组件库工业数据建模和分析（机理建模、机器学习、可视化）工业大数据系统（工业数据清洗、管理、分析、可视化等）通用PaaS平台资源部署和管理设备管理资源管理运维管理故障恢复

IaaS层云基础设施（服务器、存储、网络、虚拟化）边缘层设备接入协议解析边缘数据处理工业安全防护小结数字化时代以数据为驱动工业互联网发展历程工业互联网体系架构思考工业互联网的发展趋势是什么？未来几年内，我们可以预见到哪些可能的创新和变革？科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——数据从何而来序言工业数据被誉为“新时代的石油”。它的价值不言而喻，而数据从何而来？目录CONTENTS工业数据采集的定义1工业数据采集的实现方式2工业数据采集的定义01PARTONE工业数据采集的定义01消费者供应链协作企业开发者

应用层（工业SaaS）业务运行应用创新设计App生产App管理App服务App设备状态分析供应链分析能耗分析优化……….

平台层（工业PaaS）应用开发工业微服务组件库工业数据建模和分析（机理建模、机器学习、可视化）工业大数据系统（工业数据清洗、管理、分析、可视化等）通用PaaS平台资源部署和管理设备管理资源管理运维管理故障恢复

IaaS层云基础设施（服务器、存储、网络、虚拟化）边缘层设备接入协议解析边缘数据处理工业安全防护协议转换设备接入工业数据采集的定义01工业现场设备接入智能产品/装备接入边缘数据处理数据预处理数据缓存/存储边缘计算协议解析数据转换数据传输工业互联网平台/工业应用系统02PARTTWO工业数据采集的实现方式工业数据采集的实现方式0201连接性02数据第一入口03数据量大04实时性05融合性06多种工业协议并存数采特点01设备具备通讯接口直接与系统对接03040102数采方式02工业网关直接采集设备数据03通过IO模块进行数据采集04安装传感器实现数据采集设备数据采集层工业数据采集的实现方式02工业数据采集分类工业现场设备的数据采集工厂外智能产品/装备的数据采集ERP、MES等应用系统的数据采集工业数据采集的实现方式02对PLC、RTU、嵌入式系统、IPC等通用控制设备的数据采集通用控制设备的数据采集对机器人、数控机床、AGV等专用智能设备/装备的数据采集专用智能设备/装备的数据采集对传感器、变送器、采集器等专用采集设备的数据采集专用采集设备的数据采集1.工业现场设备的数据采集工业数据采集的实现方式021.工业现场设备的数据采集生产现场设备人机料法环作业数据设备数据产品数据过程数据环境数据现场人员操作数据，如工人的单次操作时间、工作时长、负责工序等数据机床、机器人等生产设备的运行状况、运行速度、设备电流、报警信息等数据原材料、在制品、成品的单号、加工时间、数量、规格等数据生产加工的温度、压力、功率、温度等工艺数据，重量、颜色、平整度等质量数据环境温度、环境湿度、噪声等数据工业数据采集的实现方式022.工厂外智能产品/装备的数据采集数据内容工作电流电压功耗电池电量内部资源消耗通信状态通信流量…DTU/数采网卡/物联终端数采/平台服务器工厂外智能产品/装备4G/5G4G/5G物联网协议MQTT设备通信协议CANCAN接口CAN接口工业数据采集的实现方式023.ERP、MES等应用系统的数据采集工业互联网平台DCSSCADAMES系统ERP系统小结“新时代的石油”工业数采的定义工业数采的特点工业数采的实现方式思考制造业通常涉及到大量的生产数据，那这些工业数据是如何采集又如何存储的呢？科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——庞大的工业数据序言工业大数据作为信息时代的产物，正深刻地影响着我们的生活和社会各个领域。它以巨大的规模、高速的产生与流动，为工业界带来了前所未有的机遇和挑战。目录CONTENTS大数据的概念1工业大数据的来源2工业大数据的应用3大数据的概念01PARTONE01什么是大数据（BigData）？大数据的概念大数据的概念01大数据4V特征规模性（Volume）规模大增量快多样性（Variety）来源多类型多价值性（Value）可挖掘有价值高速性（Velocity）采集快处理快大数据的概念01大数据的特征——规模性语音数据LBS数据交易数据文档数据可穿戴设备数据网络图片数据大街小巷的摄像头数据网络视频数据行业数据20035EB20101.23ZB20122.7ZB20158ZB202040ZB大数据的概念01大数据的特征——多样性20%结构化数据存储在数据库中80%非结构化数据与人类信息密切相关科学研究Web

1.0数据企业应用Web

2.0数据基因组LHC加速器地球与空间探测文本图像视频Email/文档/文件应用杂志交易记录查询日志/点击流抖音/朋友圈/微博TikTok大数据的概念01大数据的特征——价值性信息用于传达思想、知识、事实等，并在人类活动中扮演着重要的角色。决策可以基于个人的判断、经验、价值观，也可以依赖于数据、分析和科学方法。价值是对某物或某事在道德、经济、美学等方面的重要性或意义的评估。数据它是科学研究、商业决策、政策制定等许多领域的基础。大数据的概念01大数据的特征——高速性微信、抖音……传感器1分钟百度新浪华为淘宝产生搜索查询的次数发送微博的数量APP下载的数量卖出的商品数量人民日报发生访问的次数视频播放的数量信息交互的次数02PARTTWO工业大数据的来源工业大数据的来源02工业大数据的来源02分类系统类型典型数据文件/系统数据结构数据特点实时性

企业管理信息产品设计资料产品模型、图纸文档半结构化非结构化类型各异、更新不频繁非实时生产流程管理制造执行系统的排程、工单、质检资料结构化半结构化

没有严格的时效性要求、需要定期同步非实时价值链管理供应链管理、客户关系管理的供应商、客户、合作伙伴、客服等资料半结构化非结构化没有严格的时效性要求、需要定期同步非实时资源管理企业资源计划、仓库管理、能源管理系统的生产计划、库存等结构化没有严格的时效性要求、需要定期同步非实时企业办公管理自动化办公系统的办公文档、人力资源等资料结构化半结构化非结构化没有严格的时效性要求、需要定期同步非实时

企业生产信息工业控制系统分散控制系统、可编程控制器PLC结构化需要实时监控、实时反馈控制实时生产监控系统数据采集与监视控制系统结构化需要实时监控、实时反馈控制实时各类传感器外挂式传感器、条码、射频识别结构化包含实时数据和历史数据实时其他外部装置视频摄像头非结构化数据量大、低延时、要求网络带宽和时延实时外部信息外部数据（互联网、外部系统等）相关行业、法律法规、市场数据等半结构化非结构化数据相对静止，变化较小、定期更新非实时工业大数据的来源02机床制造企业的生产制造环节数据表面温度数据传输压力数据应力数据传输流量数据以单车间1000个采集传感器来计算，平均每20秒上报一次数据，数据包大小以200KB为平均量，那么单个车间每天产生的数据量是多少？数据量/天=1000个传感器*200KB/个传感器*24*60分钟*3次/分钟824G工业大数据的来源02发电行业企业的物联网数据010203046000个设备扫描频次2次/s6500个部件DCS测点数28000个200TB工业大数据的来源02能源环保企业的各项监测数据计量仪表数据检验/化验数据环保数采仪数据产量数据及各项环保指标400TB03PARTTHREE工业大数据的应用工业大数据的应用03数据智能程度描述判断认知预测设备/工艺/产品管理/流程营销/服务生产可视化设备健康管理生产良率提升数据应用范围图像质检能耗优化库存优化生产工艺优化设备预测性维护设备远程运维设备故障预测物资需求预测排产优化路径优化精准营销舆情分析供需匹配工业大数据的应用03利用大数据分析改进产品司机驾驶习惯1-加速度2-刹车距离3-实时位置车辆信息1-胎压2-电池系统1-加速度2-实时位置3-充电习惯电力公司充电桩位置电力资源分配改进汽车产品工业大数据的应用03利用大数据分析优化能耗数据采集筛选模型建立模型应用1-进风量2-燃料量3-烟气浓度…1-分析模型2-机理模型1-监测2-诊断3-预测4-决策参数优化控制系统优化设备优化工业大数据的应用03利用大数据分析进行预测性维护结冰动力学模型结冰-风机性能关系模型特征提取动态分析诊断结果：出现结冰，预防性处理风机结冰严重程度、输出功率、风能综合利用率、风向角、相对湿度、平均环境温度等不结冰、早期结冰、明显结冰、严重结冰工业大数据的应用03标识标识服务相当于机器、物品的“身份证”标识管理利用标识，对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询，是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品的全生命周期管理和智能化服务的前提和基础通过国家工业互联网标识解析体系，实现标识的申请、注册、分配、备案，为机器、物品分配唯一的编码小结什么是大数据大数据的特征工业大数据的来源工业大数据的典型应用科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——工业大数据平台序言面对海量的工业数据，传统的数据处理方式已然不能满足当下的行业需求，针对企业大量的数据存储与数据分析需求，该如何高效的进行快速处理？目录CONTENTS静态数据和流数据1批量计算与流式计算2大数据平台--Hadoop3静态数据和流数据01PARTONE01静态数据和流数据静态数据01静态数据和流数据B数据顺序不规律系统无法控制将要处理的新到达的数据顺序。C数据量大例如：发电风机峰值状态下，两万台风机每秒会产生逾千万条数据。A数据回传速度快例如：某企业发电风机数据回传频率高达每秒50组/s。D整体价值注重数据的整体价值，不过分关注个别数据。流数据的特征02PARTTWO批量计算与流式计算批量计算与流式计算02外部系统联机事务处理系统OLTP文档批量加载数据仓库静态数据数据集市联机事务分析系统报表查询图表数据源数据存储与管理挖掘与分析引擎数据应用02批量计算与流式计算输入数据流SparkStreamingSparkEngine数据切片输出结果02批量计算与流式计算计算模式批量计算流式计算数据到达计算开始前数据已准备好计算进行中数据持续到来计算周期计算完后会结束计算一般会作为服务持续运行应用场景时效性要求低的场景时效性要求高的场景03PARTTHREE大数据平台--Hadoop03大数据平台--Hadoop产品物料产线工艺质量设计客户市场供应链数据来源对象感知实时采集数据核查批量路由批量采集数据采集数据预处理数据存储数据预处理与存储用户建模产品建模产线建模工厂建模设备建模工艺建模数据可视化数据开放数据融合数据挖掘数据建模数据分析虚拟仿真资产优化虚拟仿真资产优化柔性制造供需匹配智能服务远程维修智能化生产协同化组织个性化定制服务化制造决策与控制应用大数据平台--Hadoop03多台机器每台机器上部署不同组件集群分布式多台机器每台机器上部署相同组件

分布式、集群是两个不同的概念，但口语中经常混淆二者。大数据平台--Hadoop03

分布式、集群的共同点是：都是多台机器(服务器)组成的；

因此口语中混淆两者概念的时候都是：相对于单机来说的。系统A服务器1系统B系统C服务器2服务器3系统A服务器1.1系统A服务器1.2系统A服务器1.3系统A组成的集群大数据平台--Hadoop03单机存储有瓶颈多台机器分布式存储单机计算能力有限多台机器分布式计算如何计算？如何存储?

数据大爆炸，海量数据处理场景面临问题大数据平台--Hadoop03MapReduce分布式计算Yarn资源调度HDFS数据存储大数据平台--Hadoop03数据块Client写复制DataNodesDataNodesClientNameNode读取元信息读取数据块元信息（Metadata）大数据平台--Hadoop03Split0Split1Split2Split3Split4输入数据Mapper

TaskMapper

TaskMapper

TaskReducer

TaskReducer

TaskOUTPUT输出数据Map阶段Shuffle阶段Reduce阶段中间结果大数据平台--Hadoop03Deer

Bear

RiverCar

Car

CarDeer

Car

BearDeer

Bear

RiverCar

Car

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Car

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1Bear

1River

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1Bear

1Beer

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1Car

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1Dear

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1River

1Beer

2Car3Dear

2River

2Bear

2Car

3Dear

2River

2输入输出SplitMapShuffleReduce小结静态数据与流数据批量计算与流计算分布式与集群分布式计算框架-Hadoop思考通过本小节的学习，我们了解到分布式计算框架适合处理海量数据，它能够提高计算效率。那如果用它来处理“小”数据，速度是否会更快呢？科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——虚拟机的安装与使用序言假如你是一名网络工程师，现在让你去组建一个工业互联网公司的数据机房，你会去采购哪些设备呢？任务TASK安装VMwareWorkstation1Centos操作系统导入2使用国产工具FinalShell3安装VMwareWorkstation任务0101安装VMwareWorkstationVMware介绍VMwareWorkstation是一款虚拟机软件，用户可以在虚拟机上重现服务器、桌面和平板电脑环境，无需重新启动即可跨不同操作系统同时运行应用。VMware功能、组件通过对个人笔记本(PC)硬件资源的虚拟，在一台PC上运行其他隔离操作系统；隔离出来的操作系统虽然是虚拟的，但是硬件组成与功能上与物理实体机完全一致；举例：我们现在去阿里云服务器上买一个服务。那这台服务器用起来是没有任何问题的，跟我们现实中的机器是一模一样的。但是请问，背后这台服务器它真的存在吗？答案是否定的。因为这台服务器它的配置可能是由多台机器来共同支撑。01安装VMwareWorkstationCentos操作系统导入任务02使用国产工具FinalShell任务0303使用国产工具FinalShell

常见的支持SSH协议的软件有：FinalShell、Putty、xshell、secureCRT等。

本课程使用国产开源免费，支持中文的FinalShell软件。

FinalShell安装操作中主要注意的就是安装目录：最好无中文、无空格路径。小结VMwareWorkstation的安装与使用Centos操作系统的虚拟机导入过程基于SSH协议的国产软件FinalShell的应用科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——Linux常用基础命令序言1991年，芬兰的赫尔辛基大学的Linus

Torvalds（拖瓦兹，莱纳斯：Linux之父），他编写了第一个Linux系统的内核程序，从此开启了Linux的发展之路！目录CONTENTSLinux文件系统1掌握Linux常用操作命令2Linux文件系统01PARTONE01Linux文件系统Linux文件系统概念操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统；文件系统的结构通常叫做目录树结构，从斜杠/根目录开始；Linux号称“万物皆文件”，意味着针对Linux的操作，大多数时间是在针对Linux文件系统操作。01Linux文件系统文件系统通用特性几乎主流的文件系统都是从/根目录开始的，Linux也不例外，而windows文件系统会以盘符来区分不同文件系统；目录树中节点分为两个种类：目录(directory)、文件(file)

;从根目录开始，路径具有唯一性；只有在目录下才可以继续创建下一级目录，换句话说目录树到文件终止蔓延。01Linux文件系统易混概念当前路径：也叫当前工作目录，当下用户所属的位置；相对路径：相对当前工作目录开始的路径，会随当前路径变化而变化；绝对路径：不管工作目录在哪，绝对路径都是从/根目录开始，唯一且不重复。01Linux文件系统

.

目录或者文件名字以.开始表示是隐藏的文件，如果路径以.开始表示当前路径

..

当前目录的上一级目录

~

当前用户的home目录，比如root用户home目录是/root

/

根目录特殊符号#

进入当前目录下的acd

./a#

进入根目录下的acd

/a#

进入当前目录上一级下的acd

../a#

进入当前操作用户home目录下的acd

~/a#

进入当前目录下的a

a是隐藏的cd

.a02PARTTWO掌握Linux常用操作命令小结Linux文件系统的概念、特性、特殊符号掌握了Linux常用的操作命令科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——Hadoop初体验序言Hadoop起源于ApacheNutch项目，始于2002年。Hadoop之父：DougCutting。灵感来自：Google的三篇论文。任务TASK集群启停与WebUI页面1HDFS文件系统2MapReduce与Yarn3集群启停与WebUI页面任务0101集群启停与WebUI页面Hadoop集群整体概述

Hadoop集群包括两个集群：HDFS集群、YARN集群

两个集群逻辑上分离、通常物理上在一起

两个集群都是标准的主从架构集群主角色：NameNode从角色：DataNode主角色辅助角色：

SecondaryNameNodeHDFS集群

(分布式存储)YARN集群

(资源管理、调度)主角色：ResourceManager从角色：NodeManager01集群启停与WebUI页面NNDNRMNMSNNDNNMDNNMHDFS集群YARN集群node1node2node301集群启停与WebUI页面shell脚本一键启停

在node1上，使用软件自带的shell脚本一键启动。前提：配置好机器之间的SSH免密登录和workers文件。

HDFS集群start-dfs.shstop-dfs.shYARN集群

start-yarn.shstop-yarn.sh

Hadoop集群start-all.shstop-all.shHDFS文件系统任务02HDFS文件系统02

HDFS文件系统Web页面浏览HDFS本质就是一个文件系统。有目录树结构，和Linux类似，可分为文件、文件夹。HDFS集群MapReduce与Yarn任务0303MapReduce与YarnYARN集群

地址：http://resourcemanager_host:8088其中resourcemanager_host是resourcemanager运行所在机器的主机名或者ip如果使用主机名访问，别忘了在Windows配置hosts51:8088小结Hadoop集群启停方式如何通过WebUI页面进行进程展示通过圆周率的计算，体验了Hadoop的处理过程思考你是否听说过“杀鸡焉用牛刀”这句话？在本小节的学习过程中，你是否注意到利用Hadoop进行小文件上传或进行简单计算时，并不能够节省处理时间，这又是为什么呢？科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——初识UML建模序言数据模型是对现实世界的抽象。数据建模的目的是管理和分析数据，从海量数据中发现新知识。工业互联网产业联盟提出：数据建模是指根据工业实际元素与业务流程，构建设备、产线、工厂和工艺等有关的数字模型，为后续的数据分析和数据可视化提供依据。目录CONTENTS认识建模语言UML1UML的基本语法2认识建模语言UML01PARTONE认识建模语言UML01统一建模语言(UnifiedModelingLanguage,UML)是一种面向对象分析与设计的建模工具，独立于任何具体程序设计语言，于1997年被对象管理组（OMG）批准为标准。UML广泛吸收了其他领域的建模方法，并根据建模的一般原理，结合软件的特点制定而成，因此具有坚实的理论基础和广泛性。它能够作为从现实世界抽象，再到转化为具体数据库关系模型的一种有效工具。现实世界信息模型数据库关系模式抽象转化认识建模语言UML01UML采用一组图形符号来描述模型，这些图形符号具有简单、直观和规范的特占，学习和掌握起来比较容易。目前，工厂车间应用层面的管理系统软件信息模型基本上均可用UML来描述。认识建模语言UML01UML2.0规范定义了14种图，包括用例图、类图、序图和状态图等。不同类型的图应用于不同的场景。其中，类图是面向对象建模中最常用和最重要的图，是定义其他图的基础。认识建模语言UML01在UML里，“类”是具有相同属性和方法的对象的集合，可以是生产线、规则及动作等任何事物。类具有唯一性，类与类之间通过“关系”进行关联。类在UML里的表示是一个包含三个垂直堆叠的隔间的矩形，分别表示类的三个基本要素：类名、属性和方法。认识建模语言UML01以一种电动拧紧机为例，拧紧机有编号、名称、型号、标准扭矩、最大扭矩、最小扭矩、标准角度、最大角度和最小角度等固有属性，还有反映拧紧机工作时的动态属性，如监测到的实时扭矩、角度、转速和噪音等。拧紧机的操作一般有启动、关停、安装、维修以及拆除等。用类图表示拧紧机可如右图所示。类名

属性

方法

UML类图

UML的基本语法02PARTTWOUML的基本语法02UML中对象之间的关系主要有泛化、关联、聚合、组合、依赖和接口等。其中，聚合和组合属于关联关系的特例。不同关系对象之间的表达语法也各不相同。对象间关系泛化聚合组合关联依赖接口UML的基本语法02泛化（Generalization）是一种表示对象间一般与特殊的关系。例如，在一个组装车间里，设备按照功能的不同可分为拧紧设备、喷漆设备和打孔设备等，它们都属于车间设备的一类，每一类设备既有共性、也有自己的特性。因此，设备就是父类（也称为超类），具体的拧紧设备、喷漆设备和打孔设备等是子类，他们之间的关系就是泛化关系。用UML类图描述泛化关系如右图所示。用带三角箭头的实线指向父类。泛化UML的基本语法02关联(Association)是一种拥有关系。例如，操作设备的人员和设备之间的关系。关联有两个端点。每个端点可以有一个基数，表示这个关联的类可以有几个实例。1）0：1表示可以有0个或者1个实例。2）0：*表示实例的数目没有限制。3)

1表示只能有1个实例。4）1：*表示至少有1个实例。关联UML的基本语法02如右图所示，操作人员端的0：*表示一台设备受0个或多个操作人员管理。设备端的1，表示1个操作人员只能操作1台设备。关联可以是双向的，也可以是单向的。双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头；单向的关联有一个箭头，是带普通箭头的实心线，表示指向被拥有者。关系名可标识在连线旁。关联UML的基本语法02聚合（Aggregation）是部分与整体的关系，且部分可以离开整体而单独存在。例如，一个车间的生产线，每个工位是独立的个体，离开某条生产线工位也可以存在，不同的工位组合可以形成不同的生产线。聚合UML的基本语法02如右图所示是一个用UML类图描述的机械加工车间的生产线模型。该车间有焊接、钻孔、装配和质检等工位。根据不同的产品类型，有几条不同的生产线，生产线与工位的关系就是聚合关系。用带空心菱形的实心线表示，菱形指向整体。聚合UML的基本语法02组合（Composition)关系是部分和整体的关系，但部分不能离开整体而单独存在。例如，一种电动拧紧机由伺服电动机、减速机、机身、控制器和传感器等多个部件组成。那么，拧紧机与这些组成部件就是整体和部分的组合关系。用UML描述其信息模型的类图如右图所示。用带实心菱形的实心线表示，菱形指向整体。组合UML的基本语法02依赖（Dependency）关系是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助。例如电动汽车与电的关系，电动汽车离不开电，依赖于电。用UML描述其信息模型的类图如右图所示。依赖UML的基本语法02把UML类图里的类，转换为二维表操作人员（工号，姓名，所属车间）设备（设备编号，设备名称，设备类型，设备状态）UML的基本语法02把UML类图里的关系，转换为二维表里的外键进行关联操作人员（工号，姓名，所属车间，设备编号）设备（设备编号，设备名称，设备类型，设备状态）UML的基本语法02把UML类图里的关系，转换二维表生产线（生产线标识，生产线名称，类型，所属位置，生产线状态）工位（工位标识，工位名称，类型，所属位置，工位状态）产线工位关系表（生产线标识，工位标识）小结认识了统一建模语言UML掌握了UML建模语言的基本语法科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——StarUML的安装与使用序言StarUML(简称SU)，是一种创建UML类图的绘制生成工具。StarUML是一套开放源码的软件，可进行免费使用，它具有发展速度快、灵活性高、可扩展性强等特点。任务下载并安装StarUML1掌握StarUML的使用方法2下载并安装StarUML任务01下载并安装StarUML01StarUML（StarUnifiedModelingLanguage）是一款面向对象的建模工具，用于支持软件系统的设计和开发。它是一个开源的UML（UnifiedModelingLanguage）工具，旨在帮助开发人员和系统分析员通过图形化的方式来设计、建模和文档化软件系统。下载并安装StarUML01StarUML提供了广泛的UML图表支持，包括类图、用例图、时序图、活动图、组件图等。这些图表有助于开发人员以可视化的方式理解和设计软件系统的不同方面。可在多个操作系统上运行，包括Windows、macOS和Linux，使其成为跨平台的建模工具。下载并安装StarUML01StarUML支持插件系统，允许用户通过安装插件来扩展其功能。这使得用户可以根据自己的需求定制工具，以满足特定项目的要求。它的用户界面相对直观，容易上手。工具栏、菜单和面板的布局设计得很清晰，有助于用户快速找到所需功能。下载并安装StarUML01总而言之，StarUML是一款用于软件建模的强大工具，它有助于开发人员和团队更好地理解、设计和交流软件系统的结构和行为。那接下来，让我们一起来深入学习这款软件的安装与使用。掌握StarUML的使用方法任务02掌握StarUML的使用方法02小结完成了StarUML软件的安装掌握了StarUML建模工具的基本使用方法科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——绘制车间设备信息模型绘制车间设备信息模型任务建立车间设备信息模型02在机械加工生产过程中，往往把加工设备按加工工艺依次排列，并用传输装置将它们连为一个整体。被加工工件按工艺规程顺序地经过各个加工设备，完成加工的全部过程。任务背景建立车间设备信息模型02设备信息模型可以用来有序地组织和存储海量的设备信息。本任务介绍了生产车间设备的有关概念，以一个模拟的机械加工生产线为实验对象，使用UML描述该生产线的设备信息模型，并将信息模型转换为二维表结构。模拟的机械加工企业是一条生产紧固件的生产线。生产过程如图所示。加工工件有螺栓、不同材质的螺母和包装盒。生产设备有焊机、涂胶机、拧紧机、称重仪和打标机等。其中，拧紧机处设置有监测点，可采集的检测数据包括拧紧机的扭矩和角度。任务描述建立车间设备信息模型02焊接涂胶装配1称重装配2打标检测包装生产过程生产设备生产对象焊机涂胶机拧紧机称重仪拧紧机打标机建立车间设备信息模型02信息模型对象对象属性对象关系信息模型是对物理对象的描述，反映物理对象及其之间的关系。信息建模的目的是用面向对象的方法描述企业的信息需求，是企业信息应用的依据。信息模型建模过程是将经过分析后抽象得到的概念模型转化为物理模型，最终在数据库中建立表和表的关联关系，用来存储数据，供查询和分析。信息模型有三要素，即对象、对象属性和对象关系。相关知识建立车间设备信息模型02生产车间由生产活动、物流活动、质量活动、维护活动，以及生产要素(人员、设备、物料、半成品及产品等）组成。这些生产活动和生产要素可以被看作一个个对象。例如，对象可以是产品、零部件、车床、工具、工人，也可以是工位、生产线、工艺流程等。通常把对象的共有特性称为属性。例如，工人有工号、姓名等属性，机床有编号、定位精度、移动精度、进给速率和转轴转速等属性，锅炉有燃料量、蒸汽流量等属性。工人操作机床就是对象之间的一种关系。相关知识建立车间设备信息模型02在信息模型中，信息具有静态和动态之分。静态信息表示在定义之后不发生改变或者变化缓慢的信息数据，在车间中具体表现为资产类数据，如设备信息、物料数据等。动态信息表示随生产过程实时产生、消失或发生变化的数据，如设备运行期间的监测数据、产品物流信息等。相关知识建立车间设备信息模型02在建立信息模型时，主要考虑和解决以下四个问题：1.定义哪些对象？2.对象有哪些属性？3.对象之间有何种关系？4.用什么形式描述信息模型？相关知识建立车间设备信息模型02设备是生产要素的一种。设备信息是车间生产调度、设备维护管理业务的基础。以机械加工为例，设备信息的构成如图所示：相关知识建立车间设备信息模型02相关知识相关知识设备信息设备管理信息设备特性信息设备编号设备类型制造日期生产厂家外形尺寸………加工精度定位精度回传精度………加工类型加工材料加工工艺………运行时间测点位置测点数据状态………维护记录维修记录………功能特性加工特性设备构成信息设备运行信息设备维护信息主轴转速快进速度电机功率………精度参数技术参数工作台参数刀库信息建立车间设备信息模型02工具准备：UML绘图工具StarUML。实施环节：一、新建工程：启动StarUML，进入UML初始界面，选中“DefaultApproach”选项，新建UML工程。二、添加类图：在模型管理器中新建一个模型分类，或选择现有分类，如“AnalysisyModel”，右击，在出的快捷菜单中选择AddDiagram>ClassDiagram命令。三、画类：画出模拟数字化车间的所有设备类，包括焊机、喷涂机、涂胶机、钻孔机、称重仪、拧紧机和打包机等。四、添加属性：分析以上各类设备的特性信息，分别给以上各类添加属性。任务实施科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——绘制生产过程信息模型绘制生产过程信息模型任务建立生产过程信息模型03企业在产品全生命周期管理中有一系列的活动，包括生产活动、质量活动、物流活动和维护活动等。优化生产过程活动对提高产品生产效率和质量起关键作用。可以对生产过程数字化，实现从物理产线到虚拟产线的映射，并通过大数据技术优化、智能化生产过程，从而提升生产效率。任务背景建立生产过程信息模型03本任务以一个模拟的机械加工生产线为例，使用UML定义其生产过程信息模型。生产过程经过焊接、喷涂、装配1、称重、装配2、检测和包装共七道工序后，形成产品。生产线上每一道工序只有一台设备。零部件在一台设备上加工完毕后，由传输装置输送到下一台设备，直至打包下线。任务描述建立生产过程信息模型03由设计图样变为产品，要经过一系列的过程。将原材料或半成品转变成为产品所经过的劳动过程的总和称为生产过程，主要包括原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制订零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。生产过程相关的主要信息包括生产线、工序、工艺和零部件等信息。相关知识建立生产过程信息模型03生产线是指生产某种产品的物理产线。一个工厂往往由多个车间组成，而一个车间里可以配有多条生产线，每一条生产线由多台设备有序构成。生产线信息包括生产线编号、生产线名称、所属车间、加工零部件类型，以及该生产线下的所有设备与设备状态。相关知识建立生产过程信息模型03工序是组成生产过程的基本单位，指一个（或一组）工人在一个工作地对一个（或几个）劳动对象连续进行生产活动的综合。例如，一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、退刀槽、螺纹以及切断是一个工序，一组工人对一批零件去除毛刺也是一个工序。将工序再细分，就是工步。相关知识建立生产过程信息模型03相关知识工序信息工序编号工序名称工序内容工装工步1工步n工步编号刀具编号切削参数NC程序建立生产过程信息模型03工艺信息指的是在加工制造过程中涉及的工艺数据。工艺信息规定了工艺路线，以及每道序、工步的技术参数。工艺路线通常被画成一张工序顺序图，也就是生产工艺流程图。一种产品的生产对应一个生产工艺流程。相关知识建立生产过程信息模型03零部件信息是生产车间最为重要的基础信息。零部件信息是告诉生产人员要生产什么，一般由管理信息、几何信息和工艺信息组成。零部件管理信息主要包括零部件编号、零部件名称、零部件类别、零部件图号、设计人员和设计日期等。零部件几何信息主要包含零部件的形状、尺寸等。零部件工艺信息包括精度、材料和处理技术等。相关知识建立生产过程信息模型03相关知识零部件信息零件管理信息几何信息工艺信息零件编号零件名称零件类别零件图号设计人员设计日期………毛胚形状外部基本形状内部基本形状辅助表面辅助齿形辅助孔尺寸………公差类别精度等级表面粗糙度上公差下公差………材料名称硬度上限值规格重量………热处理方式表面处理方式………精度材料处理技术建立生产过程信息模型03工具准备：UML绘图工具StarUML。实施环节：一、新建工程：启动StarUML，进入UML初始界面，选中“DefaultApproach”选项，新建UML工程。二、添加类图：在模型管理器中新建一个模型分类，或选择现有分类，如“AnalysisyModel”，右击，在出的快捷菜单中选择AddDiagram>ClassDiagram命令。三、画类：1.画出模拟数字化车间的生产线组成，包括焊接、喷涂、装配1、称重、装配2、打标和包装7道工序;2.画出模拟数字化车间的设备类。四、添加属性：为设备与工序建立关系。任务实施科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——企业调研与采集方案设计序言工业企业以生产为第一要务。其中，生产设备的数字化管理是工业互联网产业升级的基础，只有率先实现生产设备的智能化数据采集，才能更好的实现工业企业数字化转型与升级。目录CONTENTS工业设备数字化管理1工业现场调研2工业设备采集方案设计3工业设备数字化管理01PARTONE工业设备数字化管理01众所周知，生产企业的核心业务是生产，生产管理的重点之一则是设备。设备是工艺的体现，也是生产订单最基础的执行单元，同时，它也是产品质量的关键影响因素。在企业的生产经营活动中，设备管理的主要内容是设备资产及技术管理、设备缺陷及事故管理等，其核心是整合设备的各项信息数据，为企业提供优良的设备和更低的生产成本，使企业的生产经营活动建立在极佳的物质技术基础之上；提升设备管理水平，可确保企业在安全生产的前提下，提高生产效率。工业设备数字化管理01其中，装备制造企业作为“资产密集型”企业，尤为重视生产设备及其他制造资源的管理工作，通常把设备管理工作作为一切生产活动的重点。设备运行状态良好，生产的产品数量、质量就有保证，从而产值、成本以及利润才能顺利完成。传统的装备制造企业面对大量的高价值、高折旧、维护难度大的生产设备，管理项目多且复杂。于此同时，生产设备大多分布于密集且广阔的工作区域内，从资产管理的角度而言，对于如此庞大的实体资产，实现系统化的，全生命周期的过程管理并不容易。只有从资产投资到资产报废清理，管理好固定资产的全过程，才算管好了企业的生产资料，企业才能得到良好的发展。工业设备数字化管理01但在传统管理模式下，企业的生产保障部门需要投入大量的设备维护人员，从事生产设备的日常监控与巡检，比如进行设备运行纸质记录、全区域设备的巡检等，甚至需要7X24小时无间断的持续工作。不仅造成了大量人力资源的消耗，提高了企业生产运营的成本，同时人工监控必然存在一定的出错概率，而且人工巡检经验的高低也有所不同。问题工业设备数字化管理01随着我国工业互联网技术领域的不断发展，传统的手工作业方式已经明显不适合当今大数据量、快节奏的实际需求，越来越多的企业需要通过信息化手段来打造一个灵活高效、安全可靠的设备数字化管理系统，并连接企业内部各生产部门和运营部门，便于企业整体计划并分配合理资源、辅助企业提高故障预测、监控和处理能力、减少故障率，为设备管理人员和企业管理者提供决策依据，有效提升企业设备资产管理水平和质量，延长设备使用寿命，降低设备管理成本，提升设备运行效率，从而使企业获得更高经济效益，满足企业未来发展的需求。工业设备数字化管理01如图中所示，为智能制造业的设备能力成熟度模型标准中，关于设备管理应在不同阶段达到的不同智能化水平。比如，在一级阶段，应通过人工或手持仪器开展设备巡检，并依据人工经验实现检修维护过程管理和故障处理。在三级阶段，则应实现设备关键运行参数数据的实时采集、故障分析和远程诊断。建立设备故障知识库并与设备管理系统集成。能够依据设备运行状态，自动生成检修工单。到了第五级阶段，则应采用机器学习、神经网络等，实现设备运行模型的自学习和自优化。02PARTTWO工业现场调研工业现场调研02在进行数据采集之前，需要对工业现场的设备进行调研，调研内容应包括工业设备的设备类型、设备型号、通信协议、硬件信息情况、现有组网方式等信息，以便后续进行网络规划和物料准备。具体需调研记录的内容可包含如下信息：工业现场调研02设备名称：工业现场的设备名称，命名需按一定的规则，方便理解和记忆，例如几个车间都有同一类设备，命名则需进行区分，如加车间名作为前缀等。设备品牌、型号、数量：按实际情况填写，主要用于计算实施工作量或采购所需准备的网关数量及耗材等。工作站控制器型号：按实际情况填写，便于采购匹配的工业网关。通信协议：便于后续选型可匹配支持该通信协议的工业网关。是否组网（组网方式）：查看该设备是否与其他设备组网，并记录其组网方式及设备地址，便于后续网关的联网及地址配置。工业现场调研02设备名称品牌型号数量控制器型号通信协议是否组网（组网方式）接口是否有空余（网口、串口）硬件是否可扩展已有传感器类型及型号传感器作用PLC西门子S7-1200系列121212CS7否是是无无…………………………接口是否有空余：查看工业现场的网关口、串口是否有空余，如果没有则需要采购对应的拓展接口的配件，如交换机。硬件是否可拓展：例如哑设备是否可添加IO端口，PLC的IO端口是否可拓展等。有无源程序或数据点表：运行设备是否保留有源程序和数据点表，便于后续梳理采集点表。是否已有传感器类型及型号：按实际情况，主要是便于对采集的数据做业务分析。传感器作用：记录每个传感器的作用，如不同位置安装的光电传感器，起不同的作用，分别记录，以便理解采集的数据对应的业务信息。工业现场调研02设备网络情况调研表企业名称

地区/城市

行业/领域

项目负责人

联系电话

主要产品

车间位置示例：一分厂，二车间以下请根据现场设备网络情况，在对应的行中打√√网线已敷设到设备工位，并且网络通畅☐网线已敷设到部分设备工位，并且网络通畅☐没有敷设网线，但是预留网线布线槽☐网络需要重新敷设☐客户自己负责网络工程的费用和实施√客户要求我方提供网络工程的实施和报价☐客户已提供车间设备位置图√客户无法提供车间设备位置图，需现场调研其他说明

除了对生产设备情况进行调研外，还需要调研工业现场的网络覆盖状况，因为网络是数据采集传输的必要媒介。要根据应用业务需要及实际网络覆盖状况进行整体方案设计，才能满足客户需要。工业现场调研02移动焊接、仓库、货物自动搬运整理等石油、化工、钢铁、机械、电子等制造车间等移动设备调度/定位传感/表计采集连接数1000K每平方公里峰值速率1G+bps每用户高可靠99.999%3GPP

R16低时延0.5~1ms空口场景类别工业领域应用网络需求eMBB运维和巡检辅助下行带宽>50Mbps，时延<20msAR装配辅助下行带宽>50Mbps，时延<20ms工业图像处理上行带宽>100Mbps，时延<20ms云化AGV上行带宽>20Mbps，时延<20ms巡检机器人上行带宽>50Mbps，时延<20msmMTC物联网几千连接/百平方米室内定位几千连接/百平方米，亚米级精度uRLLC5G柔性机械臂时延<10ms，可靠性99.999%机械远程控制上行带宽>50Mbps，时延<20ms多台柔性机器人协作，边缘 操作员佩戴AR眼镜，操作柔云提供云端控制 性协作机器人进行生产装配实时控制工业穿戴及工业图像处理5G网络优势03PARTTWO工业设备采集方案设计工业设备采集方案设计03聚合网工厂/园区5G基站回传网核心网工厂/园区网业务服务器IT

网本地数据报文传统数据报文运营商CT

网企业内办公控制箱摄像头AGV传感器RFID终端机机械臂预测性维护 质量智能分析预测 智能排产/产能预测

实时控制/决策支持 制造执行MES工厂/园区的终端设备（设备数据采集点）MEC........在明确了工业现场的设备情况和网络情况以后，结合客户实际应用需求，进而制定详细的工厂设备数据采集方案。经过与客户之间的多次沟通和方案修改，便可以根据实际情况规划确定出工厂设备数据采集的具体网络拓补图和技术实施方案，为后续的工业网关选型和安装施工打下基础。小结工业设备数字化管理的价值工业设备数据采集现场调研的具体方式和内容如何规划工业设备数据采集的网络拓扑和方案设计科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——工业网关选型序言工业网关是连接工业控制系统与企业网络之间的关键设备，起到数据交换和通信转换的作用。它是工业自动化领域的桥梁，通过将不同通信协议和数据格式进行转换，实现了工业设备之间的互联互通。目录CONTENTS工业网关的作用1选型考虑的因素2一般网关设备的结构3如何匹配合适的设备4工业网关的作用01PARTONE工业网关的作用01工业网关是一款采用嵌入式硬件的计算机设备，具有多个用于连接设备的下行通信接口（南向接口），一个或多个用于连接工业互联网平台或采集系统的上行网络接口（北向接口）。通过连接两个或多个异构的网络，使之能够互相通信，实现不同协议之间的数据交互。安全管理网关配置空中升级存储协议转换设备管理OS硬件抽象层北向接口南向接口RJ45光纤Wi-Fi4GNB-IOTBLEZigBeeLoRaRJ45RS485RS232Wi-Fi工业网关的作用01北向连接互联网，使用的一般是物联网协议，比如MQTT、COAP等协议，工业网关需要将从设备获取的数据封装为物联网协议所需的数据包，才能发送到工业互联网平台。此外，针对不同的应用场景，工业网关还具有存储、协议转换、安全管理、设备管理、网关配置、空中升级等功能。安全管理网关配置空中升级存储协议转换设备管理OS硬件抽象层北向接口南向接口RJ45光纤Wi-Fi4GNB-IOTBLEZigBeeLoRaRJ45RS485RS232Wi-Fi工业网关的作用01工业网关之所以能实现桥梁的作用，关键是因为它具有协议转换的功能，这也是它最为核心最为重要的一面。工业生产设备使用的控制器（如数控系统、工业机器人、PLC等）一般都采用私有或专用的工控协议，比如常见的标准工控协议Modbus，工业网关与这些工业生产设备连接时，就需要对这些协议进行解析。工业设备数据ModBus工业网关数据MQTT服务器数据ModBus数据MQTT协议转换从设备接收数据生成要发送的数据把数据发送到服务器02PARTTWO选型考虑的因素选型考虑的因素02工业网关作为工业互联网平台与设备层连接的窗口，应根据工业现场的实际情况，支持适合的网络格式，并具备对应设备的行业接口，能直接与工业设备相连。通过有线、无线多种连接方式连接工业以太网或工业互联网平台，实现终端设备的有效接入。因此，对工业网关进行选型时，需要根据不同的现场情况和设备情况综合考虑如下因素：选型考虑的因素02（1）支持的工业通信协议由于企业需要进行互联的工业设备已经部署在工业现场执行生产任务，这些设备存在着系统架构不同、通信协议不同等异构特性，特别是大量设备存在私有协议，给互联互通带来很多困难，如果将这些工业设备全部更新换代成统一标准的接口终端设备，需要耗费大量的资金，这是很难实现的。既然工业设备的标准化难以实现，那么在为项目选型工业网关时，就需要考虑该网关是否支持对应的通信协议。选型考虑的因素02（2）支持的设备通信接口工业网关选型时，需要根据现场工业设备的接口、串口种类和数量需求，选择符合要求的工业网关产品，否则需要增加转接设备，增加额外成本。（3）可转发的平台接口工业网关采集到工业设备数据之后，需要把数据转发到工业互联网平台，因此需要具备转发到工业互联网平台的接口协议，在选型的时候需要考虑选用的工业网关的转发接口是否匹配要对接的工业互联网平台。选型考虑的因素02（4）最大的采集点数数据采集点数也是工业网关的重要影响因素，为项目选型工业网关时，需要根据业务需求和设备采集点位置信息进行考虑，网关最大支持的采集点数必须大于业务需求的点数，并留有一定的冗余，以保证扩展性；其次，要保证传输精度和采集速度，从而确保数据的准确性和实时性。选型考虑的因素02此处的联网方式是指工业网关与工业互联网平台的联网通信方式。工业网关的联网方式与使用环境相关，通常的联网方式有：蜂窝（4G、5G等）、以太网、Wi-Fi等。需要根据工业现场环境、平台服务器部署要求来确定联网方式。（5）网关的联网方式选型考虑的因素02（6）网关的可靠性鉴于工业的高可靠性要求，工业网关应满足恶劣的工业现场环境和日益复杂的工业过程控制要求。网关需要坚固耐用，具有较宽的工作温度范围、较强的抗电磁干扰能力等。除此之外，需要保证数据采集及通信的可靠性，在最大最小通信速率下，数据丢包率和数据错误率要在允许的误差范围内。选型考虑的因素02（7）网关的硬件配置网关的硬件配置影响其存储和运算能力，从而影响网关的最大采集点数、采集频率、断点续传能力等。因此，在对工业网关选型时，需要匹配项目需求进行综合考虑。网关的硬件配置一般包含CPU、内存及硬盘配置。CPU作为系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。目前工业网关使用的CPU主要有3种，一是使用单片机；二是使用ARM架构；三是使用x86架构。内存也称为内存储器或主存储器，是系统的重要部件之一。内存的运行速度也决定了计算机整体运行的快慢。硬盘是网关主要的存储设备，除存储程序固件及配置文件外，还缓存一些数据。例如：在网络不佳的情况下，工业网关采集的数据暂时无法实时上传至平台，此时这些数据将存储在硬盘内，等网络恢复通信时，工业网关再将这些数据上传至平台。选型考虑的因素02（8）网关边缘的计算能力随着计算能力的不断下沉，已涌现出越来越多的边缘计算网关。现场采集的实时数据在工业网关内部进行本地处理、清洗、存储，甚至在本地完成分析和决策，最后将数据上传到云端。这样减少了单个传感器和云端的计算负担，以及机器与机器之间的沟通流量。如果工业现场对快速处理并反馈设备的实时数据有明确需求，选型工业网关可以把边缘计算能力考虑进去。03PARTTHREE一般网关设备的结构一般网关设备的结构03工业智能网关的结构组成一般可分为七个部分，分别是无线输出接口、指示灯、设备接口、设备型号、调试口、输出接口、电源接口。一般网关设备的结构03不同型号的工业智能网关，指示灯也有所不同，一般情况下，指示灯类型有SYS（系统指示灯）、PWR（电源指示灯）、WAN（网络指示灯）、DAQ（数据采集示灯）、RUN（运行指示灯）、ERR（故障指示灯）六种。一般网关设备的结构03工业网关接口：串行接口一般网关设备的结构03工业网关接口：网口最常用的是RJ-45连接头，俗称“水晶头”，属于双绞线以太网接口类型。一般网关设备的结构03工业智能网关的电源接口采用三芯凤凰接线端子，与电源适配器连接作为电源输入端。相较于普通电源插头，接线端子的牢固性更佳，对于工业现场设备的正常运行来说非常重要，在工业自动化控制、军工设备、工控设备、通讯设备、电力设备等领域中都起到重要的连接作用。电源接口引脚定义分别为：1：电源正极；2：电源负极；3：电源接地端。电源接口位置位于设备底面板，方便接线，靠近网口侧为“+”。一般网关设备的结构034G通信技术，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰。应用4G技术让用户的上网速度更加迅速，速度可以高达100Mbps。Wi-Fi在中文里又称作“行动热点”,工业级Wi-Fi智能网关护性高、稳定性好，可以很好地应对复杂恶劣的工业现场环境。5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，未来在工业领域丰富的融合应用场景将为工业体系变革带来极大潜力，使能工业智能化发展。Wi-Fi4G5G04PARTFOUR如何匹配合适的设备如何匹配合适的设备04在更为复杂化的工业现场，有大量的种类不一的设备，包括各种仪器仪表、传感器、工业机器人、PLC、智能工业设备以及上位机等，它们的通信网络接口种类多、协议繁杂、互不兼容；同时，还需要网关及时的处理、存储、上传产生的大量工业数据。因此，工业智能网关除了应具备将不同技术、不同协议的设备桥接在一起的能力外，同时还应具备以下能力：如何匹配合适的设备04数据缓存、计算、上传能力工业智能网关需要具备数据缓存、本地计算（雾计算/边缘计算）、数据上传的能力。对下解析能力工业智能网关需要具备对下的协议解析能力，包括Modbus、PPI、MPI、CNC以及现场总线等通信协议。对上协议对接、通讯能力工业智能网关需要具备对上（IT系统）的协议对接能力和通信能力，包括工业以太网、Wi-Fi、4G、5G、NB-IoT等。如何匹配合适的设备04考虑因素项目要求设备匹配/技术选型支持的工业通信协议本项目要求使用的工业通信协议为SIEMENSS7-1200_Network支持西门子、三菱等多个品牌的500多种协议设备接口本项目要求使用以太网口进行连接具有串行接口、以太网口、4G转发接口本项目需要把采集到的数据转发到工业互联网平台支持包括互联网平台在内的30多种转发接口采集点数本项目要求需要的采集点数不多于500个满足最大1000个采集点联网方式本项目要求采用4G上网方式支持WIFI、WAN、移动网络三种上网方式考虑因素项目要求设备匹配/技术选型可靠性要求本项目的使用环境为室内，环境温度为-10℃-40℃，环境湿度为20-70％RH，无其他特殊要求工作温度：-25～55℃存储温度：-40～70℃环境湿度：10～90％RH（无冷凝）电磁兼容：CE、FCC认证，EMC3级IP防护：40采集频率本项目要求最低采集周期为1s最快采集周期20ms断点续传存储容量要求不低于1G4G断点存储边缘计算本项目不需要进行边缘计算具备有边缘计算能力，使用lua脚本语言编写计算程序在实际的工业项目中，设备匹配也叫技术选型，是供应商必须满足的条件。在满足了技术选型要求之后，实际采购选择供应商还需要结合工业网关的售后服务质量、价格、供货周期是否匹配项目周期等因素进行综合考虑。小结工业网关的作用工业网关选型考虑的因素一般网关设备的结构和设备技术选型科技改变生活知识改变命运工业互联网数据采集技术——能耗监控与工业通信序言能耗监控是为耗电量、耗水量、耗气量、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量与其他能源应用量的控制与测量监控系统。目录CONTENTS能耗监控工作站1工业通信组网2能耗监控工作站01PARTONE能耗监控工作站01现代企业在提高生产设备自动化的同时，需要进一步加强工厂管理的高效性和精细化程度。作为企业生产必不可少的用电系统，通过采用合理的配电方案，优化用电管理，以达到高效节能，降低企业运营成本，实现精细化管理的目的。能耗监控工作站01能耗监控工作站用于采集和存储工业场所能耗情况，内部寄存器存储模拟产生的环境能耗数据。能耗监控工作站一般有两个关键设备产生能耗监控数据，分别为能耗采集中心与智能电表两个电气设备。能耗监控工作站01通过能耗监控工作站对厂区现场生产设备用电信息的管理及照明系统的智能化控制，采用集中管理、分散控制的计算机控制系统，实现设备用电、用水、用气信息的远程采集、统计、管理及优化。根据车间厂房亮度及班次安排表，智能控制相应区间照明灯的通断，以提高生产效率，节省人力，节约用电成本。使管理人员在办公室就能了解到整个厂区的用电信息及照明控制情况，提高了信息管理的实时性和高效性，从而实现整个厂区能耗信息的智能化和精细化管理。能耗监控工作站01能耗采集中心作为使用控制器内部逻辑程序产生工业能耗信息，并将模拟得到的采集信息存储在相应的工作站内部寄存器。通过RS485通信方式实现能耗采集数据与上位机系统实现数据访问。电表作为车间电源能耗的监控设备来使用。通过车间耗电量的分析，促进车间能源合理利用。

电表额定电压220V/50Hz，额定电流80A。LED

段码显示。具有有功电能计量及电压、电流、功率、功率因数、频率等电参量测量功能。具有RS485

通信接口，通信规约支持Modbus-RTU。02PARTTWO工业通信组网工业通信组网02以有线方式进行组网时，通过RS485通信接口接入物联网关，由物联网关把数据转发到工业互联网平台或其他采集服务器。以无线方式进行组网时，则支持4种无线通信方式：GPRS无线通信、LoRa通信、NB-IoT通信、4G通信，这些通信方式在选型时根据实际需求进行选择。通过无线通信模块，可以实现无线通信，直接把数据转发到工业互联网平台或者其他采集服务器。无线方式组网免去了接线，可以减少现场布线成本，降低施工成本，但是对环境的无线信号稳定性