工业互联网边缘计算 课件 任务2.6 端侧设备的数据采集和预处理

——工业互联网边缘计算——模块2部署MEC服务器和端侧感知设备目录CONTENTSMEC服务器和端侧感知设备选型任务2.1工业智慧园区规划任务2.2边缘计算设备的硬件选型任务2.3MEC服务器及端侧设备的硬件部署任务2.4边缘计算设备的软件部署任务2.5端侧设备的数据采集和预处理任务2.6MEC服务器上的模型部署和推理任务2.7任务2.6端侧设备的数据采集和预处理导入为了实现端侧设备的数据采集和预处理，端侧感知设备数据采集系统就必须具备三大特性：便捷性、时效性、智能性。当然，要实现数据的智能采集处理不是单靠硬件或者软件就能完成的，而是必须软硬件完美结合，用智能信息化系统结合智能硬件设备，来实现想要的结果。2.6.1数据采集和预处理概述数据采集是边缘计算的基础，从工业设备到智能家电，一切设备都是数据的来源。端侧设备提供的数据一般通过边缘计算网关提交给边缘计算服务器。网关（Gateway）是常见的一种边缘计算网络设备，跟传统只用来搜集和转发资料的物联网网关相比，新一代边缘网关变得聪明，随着设备的增多，只让云端负担全部设备的数据传输及计算是不现实的。因此在网络边缘的设备中（如边缘计算网关），开始具有运算分析能力，能将靠近传感器和其他物联网设备周围搜集的数据先运算处理，让数据变少以后再回传云端，这样云端的压力就将得到分解。与传统的PLC工业控制器不同，边缘网关使用更为通用的语言编程。即使没有网络，边缘网关也能透过和其他运算设备组成一个具有分布式计算架构的本地局域网，自行接手运算，等待网络恢复后，才将处理后的资料传回云端，若是边缘设备运算能力足够，甚至可以直接在本地处理，不必再送到云端接续处理。用户可以在工厂内通过工业网关，给各种家电、工业产品、设备等“物”加上感知设备，能够使其收集到数据，协调不同数据源之间的通信、分析并传递数据。之后数据将会被传到工业物联网平台，通过软件的运算和优化，最终形成相应的服务。边缘计算落地工业应用，目前已有的边缘计算+IoT云平台的应用案例也大多来自工业端。边缘计算+云平台的组合，还可以用到传感器数据监测和分析、移动数据的降噪和信息提取、石油/天然气、水处理等行业的远程监测和分析，以及各种相关领域。2.6.2数据采集和预处理应用1.创建应用在管理门户中创建一个应用，用于将真实的设备和北向应用服务器接入到IoT平台，实现设备的数据采集和设备管理。创建应用后，IoT平台会分配北向应用服务器和南向设备的接入地址和端口信息，方便用户快速对接应用和设备。2.导入产品模型产品模型（也称Profile）用于描述设备具备的能力和特性。开发者通过定义Profile，在物联网平台构建一款设备的抽象模型，使平台理解该款设备支持的服务、属性、命令等信息。3.注册设备在IoT平台上注册设备，定义相关的设备参数信息。当后续实际设备接入IoT平台时，设备和平台之间进行鉴权认证，成功后，实际设备接入IoT平台，实现平台和设备的连接和通信。4.接入设备将真实设备接入到IoT平台中，并验证设备能够上报数据到IoT平台，并在管理门户中正常显示。1.物联网平台实现数据采集2.6.2数据采集和预处理应用工业大数据的采集为工业创新以及战略性发展提供数据基础，也是打造数字化工厂实现智能制造，迈向深度工业互联网的必经之路。企业要实现生产智能化，生产现场设备联网进行数据采集是实现生产智能化的第一步，也是打造并实现数字化工厂最基础的一步。使用具备边缘计算能力的边缘计算网关连接端侧采集设备，是大多数企业采用的主要方式。边缘计算网关要兼容各种现场总线协议，能够将采集的数据加密后发送到云平台，穿透局域网内网，完美的解决了现场设备上云的问题，实现远程数据监控，设备诊断、故障报警等功能。具体步骤如下：1.工厂设备接入工业物联网网关，进行第一步设备联网。2.工业物联网网关将设备数据进行采集，传输到云端或者服务器进行存储分析。3.终端用户（PC或移动）获取云端设备数据。4.用户在手机端上获取工厂监控视频信息及数据信息。工厂现场监测屏幕实时显示设备生产数据。2.工厂设备实现数据采集2.6.2数据采集和预处理应用工业生产设备数据采集有三种方式分别是数据系统直接联网通信、通过工业网关进行采集和通过远程IO进行采集。1.直接联网通信直接联网是指借助数控系统自身的通信协议、通信网口，不添加任何硬件，直接与车间的局域网进行连接，与数据采集服务器进行通信，服务器上的软件进行数据的展示、统计、分析，一般可实现对机床开机、关机、运行、暂停、报警状态的采集及报警信息的记录。高端数控系统都自带有用于进行数据通信的以太网口，通过不同的数据传输协议，即可实现对数控机床运行状态的实时监测。发那科产品的数控系统在操作面板背面都配置有网口，通过发那科的FOCAS协议，就可以进行直接联网通信；西门子840D系统，PCU50版本以上的也可以通过OPC协议进行设备的直接联网通信。2.工业网关采集对于没有以太网通信接口，或不支持以太网通信的数控系统，可以借助工业以太网关的方式连接数控机床的PLC控制器，实现对设备数据的采集，实时获取设备的开机、关机、运行、暂停、报警状态。工业通信网关可以在各种网络协议间做报文转换，即将车间内各种不同种类的PLC的通信协议转换成一种标准协议，通过该协议实现数据采集服务器对现场PLC设备信息的实时获取。3.远程IO采集对于不能直接进行以太网口通信，又没有PLC控制单元的设备，可以通过部署远程IO进行设备运行数据的采集，通过远程IO的方式可以实时采集到设备的开机、关机、运行、报警、暂停状态。远程IO模块，是工业级远程采集与控制模块，可提供了无源节点的开关量输入采集，通过对