《工业数据采集与标识解析》课程标准

PAGE2《工业数据采集与标识解析》课程标准（2025版）第一部分课程概述一、课程性质与作用《工业数据采集》是自动化技术与应用专业的专业必修课程。课程以“标识解析→设备互联→数据上云→可视分析”完整工作过程为主线，培养学生掌握二维码、RFID、PLC、智能IO、变频器、传感器、边缘网关、LoRa、WiFi等多源异构数据采集技术，具备面向数字化车间、产线级工业互联网场景的数据采集、协议转换、边缘处理及云端可视化能力。前导课程：可编程控制器应用技术、工业网络与组态技术、传感器与检测技术。后续支撑：数字化生产管理系统设计、毕业设计与顶岗实习，可直接服务于智能制造系统集成、数字化车间运维、工业互联网实施等岗位。二、课程基本理念本课程以“岗课赛证”融合为指导思想，注重理论与实践相结合，突出学生主体地位，强调在实际工作场景中培养学生的数据采集与处理能力。通过项目化教学提升学生的综合应用能力和创新意识。在课程设计过程中遵循以下职业教育理念：校企共建、课证融通：对接“工业互联网集成应用”1+X证书标准，引入企业真实数字化车间改造项目。任务驱动、德技并修：以“做中学、学中创”为核心，强化工匠精神、数据安全与质量意识。学生中心、因材施教：采用项目化、模块化、情境化教学，尊重个体差异，鼓励自主学习与团队协作。三、课程设计思路及依据课程以工业数据采集典型工作任务为主线，结合行业企业实际需求，构建以项目为载体、任务为驱动的教学内容体系。选取“二维码/RFID标识解析→PLC/智能IO采集→变频器/传感器采集→LoRa/WiFi无线采集→云可视”五大递进项目，构建“理实一体化+真实产线”教学环境。1.设计思路以职业能力培养为重点，与行业企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。（1）与行业企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计通过企业调研、教学指导委员会、实践专家访谈会等过程，了解行业企业发展需要，根据完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，选取教学内容。（2）以学生为主体，基于工作过程构建教学过程学生永远是教学活动的主体。要改变传统的以教师教授为中心的教学观念，以学生为主体，以学生的学习为中心进行课程教学过程的设计。（3）以学生能力发展、职业素质养成为目标，优化教学过程改变以学会知识为目标的传统观念，建立以帮助学生学会学习、学会工作、学会协作为教育目标的观念。教学方法、教学过程、教学情镜的设计要有利于激发学生的学习主动性，帮助学生积极思考，学会独立学习、自主学习。充分利用校内实训基地和合作企业的实际生产现场，加强实践教学，使课程成为集能力培养、职业素质训导和学生创新能力培养的教学平台。第二部分课程目标一、课程总体目标通过本课程学习，学生掌握工业数据采集的基本原理、常用传感器与通信技术，具备数据采集系统的搭建、调试与初步优化能力，形成严谨的数据意识和初步的系统集成思维。能够完成数字化车间多源数据采集系统方案设计、设备安装、协议配置、边缘计算和云端可视化，具备故障诊断、安全防护与持续改进能力，养成良好职业道德、质量意识与数据安全素养。在教学过程中把职业道德、奉献社会等思想政治教育核心元素融入到该课程的教学之中，逐步培养学生树立良好职业道德观念和社会主义核心价值观。二、分目标（一）素质目标1．政治素质热爱社会主义祖国，拥护共产党的领导，有正确的世界观、人生观、价值观，遵纪守法，为人正直诚实，具有良好的职业道德和公共道德。2．文化素质具有良好的文化基础和修养；善于自学，不断获取新知识；同时关注本行业科学技术的新发展、新动态，不断更新知识；具有社会交往、处理公共关系的基本能力。3．职业素质具有安全生意识和质量意识；具有爱岗敬业诚实守信的品德；具有沟通交流协同工作的团队精神；具有职业生涯的规划和创新能力、创业的意识；具有严谨务实的工作作风。4．身心素质拥有健康的体魄，养成良好的体育锻炼、讲究卫生的生活习惯，具备健全的心理和乐观向上的人生态度。（二）知识目标1．掌握二维码、RFID标识编码规则及各级解析节点架构；2.理解PLC、智能IO、变频器、多合一传感器、IO-Link等接口原理与通信协议；3.掌握Modbus-RTU/TCP、PROFIBUS-DP、S7、RS485、LoRa、WiFi、MQTT等协议报文格式及配置方法；4.理解边缘网关功能、数据缓存、断点续传及云端数据上云流程；5.熟悉国家及行业相关标准（GB/T34040、GB/T36404、IEC62443）；6.理解工业互联网标识解析体系；（三）能力目标1.能完成传感器与PLC的硬件连接与参数配置；2.能编写简单数据采集程序并进行调试；3.能使用边缘网关进行数据上传与初步处理；4.能进行简单的数据可视化配置与报警处理。第三部分课程结构与内容标准一、课程结构及学时安排序号工作项目工作任务建议学时1工业互联网标识解析一维码、二维码数据采集及标识解析4RFID数据采集42生产过程数据采集智能IO数据采集、仓位数据采集2联调数据采集43生产管理数据采集称重传感器数据采集2工件颜色及时间数据采集2V20变频速度采集44生产能源数据采集环境及能源数据采集2LoRa与WiFi通信应用4振动传感器数据采集45生产数据可视化工业智能网关及云平台4三层交换机及防火墙设置4总计40二、课程内容标准序号工作项目工作任务内容标准（重点后标★，难点后标●）学习水平1工业互联网标识解析一维码、二维码采集及标识解析1.一维码、二维码编码规则及标识载体★2.二维码编码规则及标识载体★3.理解标识解析体系4.能够进行一维码、二维码数据读取★1.理解2.理解3.理解4.熟练RFID数据采集1.RFID标签、读写器选型与安装★2.掌握RFID通信方法3.掌握PLC对RFID内容的读写方法。●4.能应用读写器对RFID数据进行读取解析★1.理解2.掌握3.掌握4.灵活运用2生产过程数据采集智能IO数据采集、仓位数据采集了解远程IO系统的组成、特点和应用场景；掌握其模块的配置与参数设置；完成远程IO模块的数据采集系统的搭建。★●1.理解2.掌握3.灵活运用联调数据采集1.掌握S7通信原理；2.配置S7通信参数；3.通过PLC-S7通信，实现各站之间的数据联调和数据采集★●1.理解2.掌握3.灵活运用3生产管理数据采集称重传感器数据采集1.称重传感器、多合一传感器原理★2.称重仪表的参数设置及调试★●3.能够应用PLC进行称重数据的读取★1.理解2.掌握3.灵活运用工件颜色及时间数据采集1.了解材质传感器的工作原理，掌握材质传感器的使用方法；2.了解颜色传感器的工作原理，掌握颜色传感器的使用方法；3.能采集各生产环节的时间数据，实现生产过程的时间管理。★●1.掌握2.掌握3.灵活运用V20变频速度采集了解变频控制技术；掌握对生产设备实时速度的准确采集与监控的方法；能采集V20变频器的速度数据，并且保存和分析。★●1.理解2.掌握3.灵活运用4生产能源数据采集环境及能源数据采集1.掌握温湿度传感器、电能表的使用方法。●2.能应用温湿度传感器、电能表进行数据读取。★1.掌握2.灵活运用LoRa与WiFi通信应用1.掌握Lora数据传输的通信原理●2.能应用Lora透传模块进行信号灯控制★1.掌握2.灵活运用振动传感器数据采集振动传感器原理2.485→WiFi透传模块配置★3.RS485转Modbus-RTU配置4.能够应用PLC进行📳数据读取★●1.理解2.记住3.掌握4.灵活运用5生产数据可视化工业智能网关及云平台1.理解yucon边缘网关的结构和原理●2.能够对yucon边缘网关进行配置3.掌握栋梁造物云的配置方法4.能够根据要求通过边缘网关和云平台进行数据可视化★1.理解2.灵活运用3.掌握4.灵活运用+设计三层交换机及防火墙设置1.理解交换机的原理★2.理解防火墙的设置及策略3.能够根据要求进行三层交换机配置及设置防火墙安全策略●★1.理解2.理解3.灵活运用+设计第四部分课程实施建议一、师资要求双师型教师，熟悉数据采集和PLC相关理论知识，具备工业互联网、边缘计算项目经验；熟悉二维码/RFID、Modbus、S7、MQTT、LoRa、WiFi、OPCUA等协议；具备云平台（ThingsBoard、阿里IoT、华为IoTDA）配置经验。具有一定的项目组织管理和系统设计开发经验，并且具有丰富的项目教学实施经验。二、教学要求工作任务学习场地设施要求工业互联网标识解析理实一体化实训室PLC、编程电脑、TIAPortal软件、工业网络智能控制与维护设备生产过程数据采集理实一体化实训室PLC、编程电脑、TIAPortal软件、工业网络智能控制与维护设备生产管理数据采集理实一体化实训室PLC、编程电脑、TIAPortal软件、工业网络智能控制与维护设备生产能源数据采集理实一体化实训室PLC、编程电脑、TIAPortal软件、工业网络智能控制与维护设备生产数据可视化理实一体化实训室PLC、编程电脑、TIAPortal软件、工业网络智能控制与维护设备三、教学方法建议根据教学内容选择使用项目式教学、案例教学、情境教学、模块化教学等。充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。课堂教学采用启发式、探究式、讨论式、参与式等多种行之有效的教学方法，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。合理设计习题课、讨论课的教学内容和方法，启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。四、课程资源的开发与利用建议1.基本资源：•《工业数据采集与标识解析》国家规划教材•《工业互联网标识解析应用指南》•1+X《工业互联网集成应用》等级标准及题库2.网络资源：•专业课程学习平台、专业教学资源库平台、专业相关论坛等。五、教学效果评价标准及方式工作任务考核点考核方式成绩比例工业互联网标识解析1．知识考核点：一维码、二维码标识解析规则、RFID工作原理；2．技能考核点：PLC识别一维码、二维码数据；RFID数据读写；过程考核、实操考核20%生产过程数据采集1.知识考核点：智能IO、仓位、S7通信原理；2．技能考核点：PLC完成智能IO数据读取、各PLC间完成S7通信。过程考核、实操考核20%生产管理数据采集1.知识考核点：称重、颜色等传感器通信原理、变频器基础知识；2．技