工业互联网数据采集技术 习题答案 蔡建军 项目4-6

任务4.1工业数据采集网络搭建1. 选择题（1）以下哪项不是常用的无线工业数据采集网络（D）？A.5GB.4GC.WIFID.RS485（2）工业数据采集体系包括（D）。A.设备接入B.协议转换C.边缘计算D.数据存储2. 简答题（1）工业数据采集网络分为哪几种类型？工业数据采集网络总体上分为有线和无线两种：5G、4G、WIFI是常用的无线工业数据采集网络。以太网是最常用的有线网络技术。但是，以太网无法和PLC等串口设备进行直接通讯，需配以相关设备实现通讯，使用上增加了成本。基于串口通信模块来实现有线网络连接，采用了计算机连接的形式。（2）工业数据采集有哪些特点？工业数据采集具有一些鲜明的特征，在面对具体需求时，不同场景会对技术选型产生影响，例如设备的组网方式、数据传输方式、数据本地化处理、数据汇聚和管理等。（1）多种工业协议并存（2）时间序列数据（3）实时性任务4.2工业数据采集网络通信协议设置1. 选择题（1）以下哪项不属于TCP协议的特点？（B）A.带重传的确认肯定B.通信时不需要接收方进行确认C.采用滑动窗口进行流量控制D.通过三次握手建立连接（2）Modbus协议通讯方式主要包括（ABCD）。A.串行通讯方式B.以太网通讯方式C.串行-以太网转换方式D.无线通讯方式2. 简答题（1）简述MODBUS协议的特点。①Modbus协议是完全公开透明的，所需要的软硬件支持都较为简单。许多的工业设备（包括PLC，DCS，智能仪表等）都在使用Modbus协议作为他们之间的通信标准。②Modbus协议也是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过Modbus协议,控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以实现互相通信。③Modbus协议具有较高的灵活性，支持多种通讯方式，支持多种电气接口。④Modbus协议具有较强的可靠性，在通信过程中需要对数据进行校验，除了包含有奇偶校验外，还会根据具体的串行模式选择采用LRC校验或者CRC校验。在实际使用过程中，若某从站点因为故障或关机等原因断开后，主站可以检测出来；当故障修复完成后，网络又可自动连通。

⑤Modbus协议采用主-从通讯结构，可以实现一个主站对应多个从站的双向通信。它描述了控制器请求访问其它设备的过程、如何回应来自其它设备的请求以及怎样侦测错误并进行记录。（2）简述TCP协议和UDP协议的区别。（1）TCP协议的主要特点①TCP是面向连接的可靠通信协议，通过三次握手建立连接，通信完成后要释放连接，用于端到端的通信。②TCP采用“带重传的确认肯定”技术来实现可靠的数据流服务。③TCP采用“滑动窗口”的方式进行流量控制，窗口实际表示数据接收能力，用以限制发送方的发送速度。④当IP数据包中包含封装好的TCP数据包时，IP会将它们往上传送到TCP层。TCP将包排序并进行差错检测，并且实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。⑤TCP将信息送到更高层的应用层的应用程序中，应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层将它们往下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。⑥TCP支持需要高度可靠性的面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、XWindows和SMTP）。（2）UDP协议的主要特点①UDP是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，可以实现广播发送。②UDP通信时不需要接收方进行确认，因此属于不可靠的传输，可能会出现丢包的情况。③UDP应用于面向查询-应答的服务，例如NFS，不能被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网络时间协议）和DNS。④由于UDP没有建立初始化连接，因此欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，与UDP相关的服务面临着更大的危险。任务4.3网关数据采集应用1. 选择题（1）以下哪项不属于工业物联网网关的发展趋势？（D）A.智能化的发展B.安全性的提高C.物联网的融合D.简便的安装和部署（2）工业modbus网关可以实现哪些功能（ABCD）。A.数据转换B.数据采集C.远程监控D.数据存储2. 简答题（1）简述工业网关的发展趋势。随着物联网技术的不断发展和应用，工业物联网网关也呈现出以下几个发展趋势：1、智能化的发展随着人工智能技术的不断发展，工业网关也将向智能化方向发展。未来的工业网关将具备更强的数据处理能力和智能化的功能，能够更好地满足工业控制系统的需求。通过人工智能技术，工业物联网网关能够实现更加智能化的数据分析和处理。2、安全性的提高在工业控制系统中，安全性一直是一个重要的问题。未来的工业网关将会更加注重安全性，具备更高的安全性能，能够更好地保护系统的安全。随着网络安全问题的日益突出，工业物联网网关的安全技术也将不断加强，保护设备数据的安全。3、物联网的融合随着物联网技术的不断发展，未来的工业网关将更加注重与物联网的融合。工业网关将会成为物联网中的重要节点，实现工业控制系统与物联网的无缝连接。4、硬件设备的不断升级工业物联网网关的硬件设备不断升级，能够满足更多设备的连接和数据处理需求。（2）简述WIFI网关的特点和应用场景。工业WiFi网关具有以下特点：（1）工业级别的可靠性：工业WiFi网关具有工业级别的可靠性，它可以在恶劣的工业环境下稳定运行。工业WiFi网关可以耐受高温、高湿、强电磁干扰等环境条件，保证工业控制设备的稳定运行。（2）高效的无线传输：工业WiFi网关可以支持高速无线传输，它可以达到100Mbps以上的无线传输速率，可以满足工业控制设备对高速数据传输的需求。（3）安全可靠的网络保护：工业WiFi网关可以提供安全可靠的网络保护，保护工业控制设备免受网络攻击。它可以通过防火墙、VPN等技术实现对工业控制网络的安全保护，防止工业控制网络遭受黑客攻击、病毒侵入等安全威胁。工业WiFi网关在工业生产中应用广泛，主要应用于以下几个方面：（1）工业自动化：工业WiFi网关可以将传统的有线网络转换为无线网络，实现工业控制设备的无线化连接。它可以将传感器、PLC等工业控制设备采集的数据通过无线网络传输到上位机或云平台，实现对工业控制设备的远程监控、控制和管理。（2）智能制造：工业WiFi网关可以实现工业控制设备与智能设备的互联互通，实现智能制造。它可以将工业控制设备采集的数据通过无线网络传输到智能设备，实现智能决策、智能调度、智能优化等功能。（3）物联网：工业WiFi网关可以实现工业控制设备与物联网的互联互通，实现物联网应用。它可以将工业控制设备采集的数据通过无线网络传输到物联网平台，实现对物联网设备的远程监控、控制和管理。任务5.1认识数据上云1. 选择题（1）（C）指将工业生产和运营过程中产生的数据，如传感器数据、生产数据、设备数据等，通过网络连接，传输到云计算平台或云服务中进行存储、分析和处理的过程。A.云计算B.工业互联网C.工业数据上云D.工业大数据（2）以下哪项不属于工业数据上云的意义？（D）A.提高生产效率B.提升企业竞争力C.支持可持续发展D.增加维修成本（3）以下哪项不属于工业数据上云的挑战？（A）A.市场竞争关系B.数据一致性C.数据安全D.性能和延迟2. 简答题（1）什么是工业数据上云？参考答案：工业数据上云是指将工业生产和运营过程中产生的数据，如传感器数据、生产数据、设备数据等，通过网络连接，传输到云计算平台或云服务中进行存储、分析和处理的过程。简单描述工业数据上云的核心链路。参考答案：首先，通过部署多种传感器精准感知设备运行状况，高效采集设备数据；第二，通过现场总线、工业以太网、工业无线等将数据传输到工业物联网平台；第三，在云端通过多种工业数据应用系统，进行数据可视化、分析和优化。简单描述设备健康管理系统的整体架构。温度采集仪、磁通传感器、振动传感器等工业设备在线智能传感器；工业设备在线智能数据采集仪，连接传感器，可采集信号；以太网，WIFI，4G，5G等传输设备；工业物联网平台统一管理多类设备集合与服务；工业数据应用，自动计算设备的特征频率，根据结构参数计算出轴承、电机、叶轮等多种零部件的特征频率，方便快速识别设备故障。任务5.2数据上云应用1. 选择题（1）浪潮云洲IIoT工业物联网平台提供了查看物模型与导入物模型功能，点击导出物模型文件即可将物模型以（B）格式导出。A.XMLB.JSONC.YAMLD.TXT（2）物模型是对设备在云端的功能描述，包括设备的属性、服务和（A）。A.事件B.管理C.定义D.应用（3）浪潮边缘一体机提出数据采集、（B）和数据应用等创新性功能，让边缘更主动、更智能、更简单。A.数据处理B.数据分析C.数据安全D.数据可视化2. 简答题（1）什么是工业设备物模型定义？工业设备物模型是对工业设备在云端的功能描述，包括设备的属性、服务和事件,是一种物的描述语言来描述物模型，即将物理空间的实体在云端进行格式化表示。工业设备物模型分别描述了该实体是什么、能做什么、可以对外提供哪些信息。（2）简单描述工业数据上云存在的技术挑战有哪些？主要在于：工业多协议异构数据采集、边缘数据上云方案、工业设备模型化处理、工业设备实时数据云上流转等。（3）简单描述工业设备实时数据上云的具体步骤。工业设备实时数据上云的具体步骤如下，详细操作请参考任务实施部分。登录浪潮云IIoT工业物联网平台；创建项目；新增资产；产品子模块新增网关产品；点击设备子模块配置网关设备；配置网关子产品；新增产品的物模型；创建网关子设备；网关子设备与网关设备进行关联；将创建好的网关子设备添加到网关设备中。任务6.1工业数据采集方案规划1. 判断题① 生产企业的核心业务是管理操作人员，生产管理的重点之一是人员管理。（X）② 调研设备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。（√）③ “碳达峰（peakcarbondioxideemissions）是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后保持在这一个峰值不变。（√）④ 采用IO采集方式时，需要确认客户现场的生产设备的主回路电源及控制回路电源。主要目的是确认设备的供电电压，以选取合适的信号转换附件。（√）⑤ 在IO采集方案中，一些小型或简易的生产设备无配电柜或配电柜位置狭小，则需要考虑外加配电柜来安装采集器等硬件。（√）2. 单选题① “基于设备运行模型和设备故障知识库，自动给出预测性维护解决方案”是GBT39116-2020(智能制造能力成熟度模型)标准中，设备管理的第几级？（D）A.一级B.二级 C.三级 D.四级② 在企业的生产经营活动中，设备管理的主要内容不包含以下哪一项？（C）A.设备资产及技术管理 B.设备缺陷管理C.人员信息管理 D.设备事故管理③ 以下哪项不是进行数据采集的设备调研需要了解的主要内容？（B）A.需要进行数据采集的设备数量 B.设备的操作人员C.控制设备有无源程序或点表 D.设备的工业通信协议④ 碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括。（D）A.国家GDP B.达峰年份 C.峰值 D.达峰年份和峰值⑤ 下列那些不属于“碳排放”行为。（D）A、燃煤发电 B、汽车燃油 C、秸秆焚烧 D、风力发电⑥ 以下哪一项不利于实现“碳达峰、碳中和”的目标。（B）A、减少化石能源消费 B、办公室没人，却开着空调C、植树造林提高植被覆盖率D、大力发展和运用风电、太阳能发电⑦ 以下那些不属于清洁能源？（A）A、煤炭 B、太阳能 C、水能 D、风能⑧ 如果使用采集器联网方式，需要在客户设备现场确认移动网络覆盖情况.（A）A.4G B.以太网 C.RS485 D.光纤⑨ 确认需要把IO采集器安装在配电柜内，需要确认一下配电柜内是否有空余的卡轨（标准35mm卡轨），若无空余卡轨可用则可以采用什么解决办法？（A）A.另外安装卡轨来安装采集器B.去掉配电柜内的一些器件C.放弃安装D.把采集器外挂在配电柜外3. 简答题① 工业数据采集现场调研时要详细地记录设备各类信息，请简述记录设备是否组网、接口冗余、是否可拓展的原因？答：是否组网，便于后续网关的联网及地址配置；接口是否有空余，便于采购对应的拓展接口的配件，如交换机；硬件是否可拓展便于统计接口转换器及设备采购数量。记录完整的设备信息，便于了解项目整体情况，方便后续工作的开展。② 请使用文字和图表描述任务中数字化车间激光打标生产线工业数据采集方案的设备组成和网络拓扑？答：每条产线包含安全灯、机械臂、PLC、交换机、智能网关等；10条产线组网并进行数据传输的方案如下：1或多台主干交换机，用于连接分散的产线的智能网关；每条产线PLC连接安全灯、机械臂；PLC通过智能网关接入主干交换机。任务6.2工业网关配置一、判断题1.S7通信协议支持两种方式，分别是基于客户端（Client）/服务器（Server）的单边通信和基于伙伴（Partner）/伙伴（Partner）的双边通信。（√）2.在测量220~380V范围的供电电压时，一定要佩戴低压绝缘手套。（√）3.工业网关如果选择使用以太网作为联网方式，则不需要安装SIM卡。（√）4.工业网关在通电运行的时候，也能进行插拔SIM卡操作。（×）二、选择题1.已知PLC的地址为6，以下哪个IP地址才可以与PLC通信？（A）A.00B.6C.00D.54安装工业网关前，以下哪项是不需要检查和确认的？（D）A.安装前检查安装地点的环境负荷是否符合要求B.确认安装点周围无振动和易燃易爆物品，以及无腐蚀气体等C.确认安装点的温度和湿度不超过网关规定的工作温湿度范围D.检查的噪声情况是否符合要求3.西门子S7协议不可以基于以下那种网络运行？（D）A.MPI网络B.PROFIBUS网络C.以太网D.GRPS4.以下哪项不是工业网关常用的联网方式？（D）A.蜂窝B.以太网C.WIFID.卫星联网5.以下哪项不是选型工业网关需要考虑的主要因素？（C）A.可支持的接口类型B.可支持的工业通信协议C.网关的美观程度D.可靠性三、简答题1.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考虑以下哪些指标？答：需要考虑的指标如下：支持的工业通信协议、支持的设备通信接口、可转发的平台接口、最大的采集点数网关的联网方式、网关的可靠性、网关的硬件配置、边缘计算能力。2.工业网关在安装前需要注意以下哪些要求？空间和环境要求：确保工业网关有足够的安装空间，避免潮湿、高温、易燃易爆等恶劣环境。同时，要确保网关附近有良好的通风条件，以保证设备的正常运行。安装位置：工业网关应该安装在易于操作和维护的位置，同时要避免受到机械振动和电磁干扰。建议安装在离地面1.5米以上的位置，以减少线缆拖地的风险。接线要求：在连接电源、网络和其他设备线缆时，要确保线缆牢固可靠，避免线缆过度弯曲或受到拉伸。同时，要正确连接零线和火线，避免接反。接地：确保工业网关良好接地，以降低漏电风险。接地线应连接到设备的接地端子，并确保接地电阻符合相关规定。安放标准：安装时，请保持工业网关水平，以确保设备内部元件正常工作。开机前的检查：在开机前，检查工业网关的各项配置是否正确，如IP地址、子网掩码、网关等。同时，检查设备接线是否牢固，周围环境是否安全。通电：在正式开机前，建议先给工业网关通电12小时，以确保设备充分启动并稳定运行。测试与调试：在完成安装后，需要进行测试与调试，确保工业网关正常工作。可以通过与其他设备进行通信测试，验证数据传输的稳定性和准确性。简单说明工业工业网关连网的几种方式。答：使用SIM卡拨号连接网络、使用以太网连接网络、无线组网方式等。任务6.3数据采集与处理1. 判断题① 浪潮斥候工业网关支持TCP、MQTT、HTTP、CoAP等通信协议。（√）② 从数据管理的角度，工业设备数据属性分为两个类别：业务属性和技术属性。（√）③ 业务属性是具有时序特征的数据表示，包含有数据类型、属性名称、编码、计量单位、是否可写等信息。（X）④ 数据处理根据处理设备的结构方式区分，有联机处理方式和脱机处理方式。（√）⑤ 数据转换是将数据点从一种形式映射到另一种形式的数学表达式，工业网关对数据精度的处理属于数据转换操作。（√）2. 单选题① 下列哪个不属于数据统计方法。（C）A.相关分析 B.方差分析 C.描述统计 D.K值分析② 下列哪个不属于国产分布式数据库软件？（D）A.KaiwuDB B.TiDB C.OceanBase D.Flink③ 下列哪个不属于数据大屏工具？（C）A.网易数帆 B.百度SugarBI` C.FineBI D.阿里云DataV④ 浪潮云洲工业物联网平台中哪些产品、设备可以创建物模