工业互联网设备数据采集 课件 第三课时 认识工业智能网关

第三课时

认识工业智能网关工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XX网关的概念02工业智能网关的优势03CONTENTS目录边缘计算01素质目标：1.

养成科学严谨的工作态度；2.

感受科技发展、树立积极学习态度。知识目标：1.

了解边缘设备的含义；2.

知道网关的概念；3.

知道工业智能网关的优势；4.

知道工业智能网关的主要类型。能力目标：1.

能够正确描述工业智能网关的优势；2.

能够对工业智能网关进行准确的分类。请同学们仔细观察下面两种边缘设备，并查阅资料，小组思考讨论，说说路由器和网关的作用以及区别，并将思考讨论结果写在课本空白处。学习目标创设情景路由器工业智能网关1边缘计算PartOne1.1边缘计算的概念边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。概念学习1.2边缘计算的引申边缘计算通过在终端设备和云之间引入边缘设备，包括路由器、网关、交换机、特定边缘服务器等，并将云服务扩展到网络边缘。这些边缘节点广泛分布在终端设备和云层之间。例如房间内、咖啡馆、街道上、购物中心等。它们能够对终端设备上传的数据进行计算、存储和上传。边缘计算模型具有3个明显的优点：（1）在网络边缘处理大量临时数据，不再全部上传云端，这极大地减轻了网络带宽和数据中心功耗的压力；

（2）在靠近数据生产者的地方做数据处理，不需要通过网络请求云计算中心的响应，大大减少了系统延迟，增强了服务响应能力；（3）边缘计算不再上传用户隐私数据，而是把用户隐私数据存储在网络边缘设备上，减少了网络数据泄露的风险，保护了用户数据安全和隐私。图

章鱼的边缘计算2网关的概念PartTwo2.1网关的概念网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备，它可以在通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间进行“翻译”。与“网桥”只是单纯地传达信息不同，网关要对收到的信息重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关还可以提供过滤和安全功能。网关属于边缘设备的一种。通常来说，网关的主要目的是在不同类型的通信技术之间提供桥梁，如下图所示。这些技术在连接类型，接口或协议方面可能会有所不同。概念学习事物网关网络数据中心+云分析2.2工业网关具备的能力01对下解析能力工业智能网关需要具备对下（工业设备和自动化系统等）的协议解析能力，包括Modbus、PPI、MPI、CNC、现场总线协议，以及CAN、PROFIBUS等通信协议。03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。02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。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，工业智能网关在同样遵循将不同技术、不同协议的设备桥接在一起的原则，同时还需要具备以下能力：3工业智能网关的优势PartThree1.共享数据工业智能网关的接口允许工业现场设备、控制系统与内、外部信息系统共享数据。工业智能网关可以充当网桥或协议转换器的角色，使得工业现场所有设备无论新旧均可与网络连通。3.提升处理网络性能将非关键功能转移至工业智能网关，可以释放其本身更多的内存和处理能力，可以使工业现场控制系统专注于最重要的任务。工业智能网关也会减轻网络拥堵、网络中断带给工业数据采集的负面影响；还可以将数据转换为“轻量级”消息传递协议，如MQTT，从而减少带宽、提高效率。2.改善安全性边缘设备在工业现场设备、控制系统和外部网络之间提供了安全层，可提供“防火墙”来保护工业现场的设备与系统，还可以提供安全监控和控制方文。下图为边缘设备防火墙保护。3.2工业网关具备的能力边缘设备的防火墙保护措施3.2工业智能网关的类型概念学习工业智能网关按照其功能、模块化、采集对象可以分为不同类型，具体分类如下：1.按功能分类分为透明传输型工业智能网关、数据采集型工业智能网关和边缘计算型工业智能网关。2.按是否模块化分类分为模块化工业智能网关和非模块化工业智能网关。模块化工业智能网关可以实现网关接口的灵活配置，以适应工业现场的业务需求；非模块化工业智能网关只能提供固定单一的接口，功能单一、满足需求有限，但其成本相对较为低廉。右图为工业智能网关模块化分类。模块化工业智能网关非模块化工业智能网关3.按采集对象分类可分为PLC工业智能网关、DCS工业智能网关、传感器工业智能网关和机器人工业智能网关等。一、填空题1.

边缘计算模型的3个优点是

、

、

。2.

网关（Gateway），又称

、

，它是在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供

、

、数据交换等网络兼容功能的设施。

3.

网关的主要目的是在不同类型的通信技术之间提供

，网关是边缘设备的一中。4.

智能网关在同样遵循将不同技术、不同协议的设备桥接在一起的原则，同时还需要具