工业互联网数据采集技术 课件全套 蔡建军 项目1-6 工业数据采集技术概述 -工业数据采集综合应用

项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集技术概述01项目通过以下三个任务的实施，使同学们在完成学习任务的过程中可以了解到工业数据采集的基本知识和相关技术。

项目情境《工业和信息化部关于工业大数据发展的指导意见》发布，指出要加快数据汇聚。一是推动工业数据全面采集。二是加快工业设备互联互通。设置认识工业数据认识工业大数据和云计算工业数据采集方案分析010203了解工业互联网及其技术体系。理解工业数据的定义。了解工业数据的适用范围。了解工业数据采集和工业数据采集体系架构。了解工业数据采集的方式、范围和特点。了解工业大数据及其特点。理解工业大数据的处理与应用。了解工业云计算。知识目标掌握工业数据体系和应用场景。掌握工业数据采集产品选型方法。掌握工业数据采集方案分析方法。掌握工业设备互联互通的实现方法。技能目标根据具体需求设计数据采集方案，培养解决数据采集过程中各种问题的综合能力。通过互联网查找工业互联网数据采集相关资料，提升文献查阅和自主学习能力。素质目标学习目标学习导图“工业互联网设备数据采集”职业技能等级标准工业数据采集技术概述工作任务职业技能要求等级知识点技能点了解工业数据采集基础知识①能理解工业数据采集的含义。②能识别常见的工业设备数据。③能识别常见的工业设备数据特征。④了解工业设备的互联互通。⑤理解工业设备互联互通的需求。⑥能具备良好初级中级高级①了解工业互联网及工业互联网体系。②理解工业数据的含义。③了解工业数据的适用范围。④了解工业数据采集及其体系架构。⑤了解工业数据采集的方式、范围和特点。⑥了解工业大数据及其特点。⑦理解工业大数据的处理与应用。⑧了解工业云计算①掌握工业数据体系和应用场景。②掌握工业数据采集产品选型方法。③掌握工业数据采集方案分析方法。④掌握工业设备互联互通的实现方法

工业数据采集技术概述与

职业技能等级标准内容对应关系项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集技术概述01项目工业互联网及其技术体系1知识链接工业互联网体系架构的核心是网络、数据和安全，如图所示。工业互联网及其技术体系1知识链接可以从网络、数据和安全３个方面来理解工业互联网。（１）网络网络是基础，即通过物联网、互联网等技术实现工业全系统的互联互通，促进工业数据的无缝集成。（２）数据数据是核心，即通过工业数据全周期的应用，形成工业系统的决策应用，实现机器弹性生产、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新，推动工业智能化发展。工业数据的定义2知识链接工业数据的适用范围3知识链接（１）潜在影响符合下列条件之一的数据为三级数据易引发特别重大生产安全事故或突发环境事件，或造成的直接经济损失特别巨大；对国民经济、行业发展、公众利益、社会秩序乃至国家安全造成严重影响。（２）潜在影响符合下列条件之一的数据为二级数据易引发较大或重大生产安全事故或突发环境事件，给企业造成较大负面影响，或直接经济损失较大；引发的级联效应明显，影响范围涉及多个行业、区域或者行业内的多个企业，或影响持续时间长，或导致大量供应商、客户资源被非法获取或大量个人信息泄露；恢复工业数据或消除负面影响所需付出的代价较大。工业数据的适用范围3知识链接（３）潜在影响符合下列条件之一的数据为一级数据对工业控制系统及设备、工业互联网平台等正常生产运行的影响较小；给企业造成的负面影响较小，或直接经济损失较小；受影响的用户和企业数量较少、生产生活区域范围较小、持续时间较短；恢复工业数据或消除负面影响所需付出的代价较小。工业数据的按来源分类知识链接来源数据类型典型系统数据结构数据特点实时性管理系统设计资料产品模型、图纸文档半结构化/非结构化类型各异，更新不频繁，属于企业核心数据批量导入价值链管理数据供应链管理、客户关系管理价值链管理数据供应链管理、客户关系管理半结构化/非结构化资源管理ＥＲＰ、ＭＥＳ、ＰＬＭ、环境管理系统、仓库管理系统、能源管理系统结构化没有严格的时效性要求，需要定期同步批量导入生产系统工业控制系统数据DCS、PLC结构化需要实时监控，实时反馈控制实时采集生产监控数据SCADA结构化包含实时数据和历史数据实时采集、批量导入各类传感器数据外挂式传感器、条码、射频识别结构化单条数据量小，并发度大，结合IoT网关实时采集其他外部装置数据视频摄像头非结构化数据量大，低时延，要求网络带宽和时延实时采集外部数据外部数据相关行业、法规、市场、竞品、环境数据非结构化数据变化较小，定期更新批量导入认识工业数据体系任务实施【任务目的】理解工业数据体系框架和应用场景【步骤1】

掌握工业数据体系框架工业数据架构从功能视角看，主要由数据采集与交换、数据预处理与存储、数据建模与数据分析、决策与控制应用４个层次组成，如图所示。【步骤1】

掌握工业数据体系框架（１）数据采集与交换该层主要实现工业各环节数据的采集与交换。数据源既包含来自传感器、数据采集与监视控制系统（ＳＣＡＤＡ）、制造执行系统（ＭＥＳ）、企业资源计划（ＥＲＰ）等内部系统的数据，也包含来自企业外部的数据，主要包括对象感知、实时采集与批量采集、数据核查、数据路由等功能。（２）数据预处理与存储该层的关键目标是实现工业互联网数据的初步清洗、集成，并将工业系统与数据对象进行关联，主要包括数据预处理、数据存储等功能。【步骤1】

掌握工业数据体系框架（３）数据建模与数据分析该层根据工业实际元素与业务流程，在数据基础上构建用户、设备、产品、产线、工厂、工艺等数字化模型，并结合数据分析层提供数据报表、可视化、知识库、数据分析工具及数据开放功能，为各类决策的产生提供支持。（４）决策与控制应用该层主要是基于数据分析结果，生成描述、诊断、预测、决策、控制等不同应用，形成优化决策建议或产生直接控制指令，从而实现个性化定制、智能化生产、协同化组织和服务化延伸等创新模式，并将结果以数据化形式存储下来，最终构成从数据采集到设备、生产现场及企业运营管理持续优化的闭环。【步骤2】

了解工业数据应用场景应用场景说明虚拟设计与虚拟制造虚拟设计与虚拟制造是指将大数据技术与CAD、CAE、CAM等设计工具相结合，深入了解历史工艺流程数据，找出产品方案、工艺流程、工厂布局与投入之间的模式和关系，对过去彼此孤立的各类数据进行汇总和分析，建立设计资源模型库、历史经验模型库，优化产品设计、工艺规划、工厂布局规划方案，并缩短产品研发周期。生产工艺与流程优化生产工艺与流程优化是指应用数据分析功能，评估和改进当前操作工艺流程，对偏离标准工艺流程的情况进行报警，快速地发现错误或者瓶颈所在，实现生产过程中工艺流程的快速优化与调整。智能生产排程智能生产排程是指收集客户订单、生产线、人员等数据，通过大数据技术发现历史预测与实际的偏差概率，考虑产能约束、人员技能约束、物料可用约束、工装模具约束，通过智能的优化算法，制订预计划排产，并监控计划与现场实际的偏差，动态地调整计划排产。产品质量优化产品质量优化是指通过收集生产线、产品等实时数据和历史数据，根据以往经验建立大数据模型，对质量缺陷产品的生产全过程进行回溯，快速甄别原因，改进生产问题，优化提升产品质量。设备预测性维护设备预测性维护是指建立大数据平台，从现场设备状态监测系统和实时数据库系统中获取设备振动、温度、压力、流量等数据，在大数据平台对数据进行存储管理，进一步通过构建基于规则的故障诊断、基于案例的故障诊断、设备状态劣化趋势预测、部件剩余寿命预测等模型，通过数据分析进行设备故障预测与诊断。供应链配送体系优化供应链配送体系优化主要是通过RFID等产品电子标识技术、物联网技术以及移动互联网技术获得供应商、库存、物流、生产、销售等完整产品供应链的大数据，利用这些数据进行分析，确定采购物料数量、运送时间等，实现供应链优化。【步骤2】

了解工业数据应用场景应用场景说明用户需求挖掘用户需求挖掘主要指建立用户对商品需求的分析体系，挖掘用户深层次的需求，并建立科学的商品生产方案分析系统，结合用户需求与产品生产，形成满足消费者预期的各品类生产方案等，实现对市场的预知性判断。个性化定制生产个性化定制生产主要指采集客户个性化需求数据、工业企业生产数据、外部环境数据等信息，建立个性化产品模型，将产品方案、物料清单、工艺方案通过制造执行系统快速传递给生产现场，进行产线调整和物料准备，快速生产出符合个性化需求的定制化产品。【步骤2】

了解工业数据应用场景应用场景说明远程监控与服务产品远程服务是指通过搭建企业产品数据平台，围绕智能装备、智能家居、可穿戴设备、智能联网汽车等多类智能产品，采集产品数据，提供智能产品的远程监测、诊断与运维服务。产品预测性维护产品预测性维护类似于设备预测性维护，是指建立大数据平台，从产品状态监测系统和实时数据库系统中获取数据，通过数据分析进行产品故障预测与诊断。客户反馈分析客户反馈分析关注客户的反馈情况，并对这些信息进行数据分析，可以帮助企业提高客户的再次购买率。任务测验选择题

A.智能设备B.智能系统C.智能网络D.智能决策

（）是工业互联网基础执行层和底层数据来源，是工业互联网体系的重要组成部分。A.网络B.数据C.安全D.应用

以下哪项不属于工业互联网体系架构的核心？（）。A.系统量B.开关量C.模拟量D.数字量

以下哪项不属于工业数据信号的输出形式？（）简答题任务测验1.什么是工业数据？2.简单描述在工业中常见的与数据采集相关的应用场景。3.简单描述工业数据体系。

项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集技术概述01项目工业数据采集是智能制造和工业互联网的基础。随着信息化与工业化的深度融合，信息技术渗透到了工业企业产业链的各个环节，推动了以“智能化生产、个性化定制、网络化协同和服务化延伸”为代表的新兴智能制造模式的发展，其核心是基于海量工业数据的全面感知。工业数据采集可以实现对生产现场各种工业数据的实时采集和整理，为企业的MES、ERP等信息系统提供大量工业数据，通过对积累沉淀的工业大数据的深入挖掘，实现生产过程优化和智能化决策。任务描述本任务将从什么是工业数据采集、工业数据采集体系架构、工业数据采集的方式、工业数据采集的范围、工业数据采集的特点、工业数据采集的类型和工业数据采集产品类型等多个方面介绍工业数据采集相应的知识内容。什么是工业数据采集1知识链接工业数据采集体系架构2知识链接工业数据采集体系架构2知识链接（１）设备接入通过工业以太网、工业光纤网络、工业总线、４Ｇ／５Ｇ、窄带物联网（ＮａｒｒｏｗＢａｎｄＩｎ⁃ｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ，ＮＢ－ＩｏＴ）等各类有线和无线通信技术，接入各种工业现场设备、智能产品／装备，采集工业数据。工业数据采集体系架构2知识链接（２）协议转换一方面，运用协议解析与转换、中间件等技术兼容Ｍｏｄｂｕｓ、控制器局域网络（Ｃｏｎ⁃ｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ）、ＰＲＯＦＩＮＥＴ等各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。另一方面，利用ＨＴＴＰ、ＭＱＴＴ等方式将采集到的数据传输到云端数据应用分析系统或数据汇聚平台。工业数据采集体系架构2知识链接（３）边缘数据处理基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，在靠近设备或数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用，提升操作响应灵敏度、消除网络堵塞并与云端数据分析形成协同。工业数据采集的方式3知识链接（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、报警状态的采集以及对报警信息的记录。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。工业数据采集的方式3知识链接（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。工业数据采集的方式3知识链接（３）远程Ｉ／Ｏ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Ｉ／Ｏ进行设备运行数据的采集。通过远程Ｉ／Ｏ的方式，可以实时采集设备的开机、关机、运行、报警、暂停状态。远程Ｉ／Ｏ模块是工业级远程采集与控制模块，可提供无源节点的开关量输入采集。通过对设备电气系统的分析，确定需要的电气信号，连接入远程Ｉ／Ｏ模块，由模块将电气系统的开关量、模拟量转化成网络数据，再通过车间局域网传送给数据采集服务器。工业数据采集的范围4知识链接（１）工业现场设备的数据采集主要通过现场总线、工业以太网、工业光纤网络等工业通信网络实现对工厂内设备的接入和数据采集，可分为３类，即对传感器、变送器、采集器等专用采集设备的数据采集；对ＰＬＣ、远程测控终端（ＲｅｍｏｔｅＴｅｒｍｉｎａｌＵｎｉｔ，ＲＴＵ）、嵌入式系统、网络摄像机（ＩＰＣ）等通用控制设备的数据采集；对机器人、数控机床、自动引导运输车（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ，ＡＧＶ）等专用智能设备／装备的数据采集。工业数据采集的范围4知识链接（２）工厂外智能产品／装备的数据采集主要通过工业物联网（４Ｇ／５Ｇ、ＮＢ－ＩｏＴ等）实现对工厂外智能产品／装备的远程接入（通过数据传输单元（ＤａｔａＴｒａｎｓｆｅｒＵｎｉｔ，ＤＴＵ）、数采网关等）和数据采集，主要采集智能产品／装备运行时关键指标数据，包括但不限于如工作电流、电压、功耗、电池电量、内部资源消耗、通信状态、通信流量等数据。该类数据采集主要用于实现智能产品／装备的远程监控、健康状态监测和远程维护等应用。工业数据采集的范围4知识链接（３）对ＥＲＰ、ＭＥＳ等应用系统的数据采集工业生产管理数据来自企业信息化范畴，包括企业资源计划（ＥＲＰ）、产品生命周期管理（ＰＬＭ）、供应链管理（ＳｕｐｐｌｙＣｈａｉｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＳＣＭ）、客户关系管理（ＣｕｓｔｏｍｅｒＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＣＲＭ）和环境管理系统（ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＥＭＳ）等，此类数据是工业企业传统的数据资产。工业数据采集产品类型5知识链接（１）数据采集板卡／模块采集现场对象的物理量并转化为数字量，即其输入是各种传感器／变送器的输出，该类设备将其输入转换为数字量并存储在设备中，以供其他系统使用。如图所示为工业数据采集板卡和模块产品。工业数据采集产品类型5知识链接（2）RTU/PLC/DCS/IPC/嵌入式系统等

这些现场的控制系统在承担其本职功能的同时，可以作为接入设备使用，是工业数据采集系统的信息源头。如图所示为RTU和PLC产品。工业数据采集产品类型5知识链接（3）机器人/数控机床/专用智能设备或装备

这类设备通过专用工业通信协议与工业数据采集系统通信，以实现信息有效流动与集成。如图所示为工业机器人和数控机床产品。工业数据采集产品类型5知识链接（4）物料标识读取设备物料身份标识技术主要是条码/二维码和RFID，对应的读取设备有条码/二维码识别器（扫描枪）和RFID读写器。如图所示为PFID技术数据采集示意。工业数据采集产品类型5知识链接2.协议转换

工业通信网络接口种类多、协议繁杂、互不兼容，需要通过工业网关来进行各种协议转换，工业网关主要包括串口转以太网设备、各种工业现场总线间的协议转换设备和各种现场总线协议转换为以太网（TCP/IP）协议的网关等。工业数据采集产品类型5知识链接3.网络传输

网络传输设备用于工业现场设备和智能产品/装备的网络连接和数据传输。针对工业现场设备通常以有线网络传输为主，无线网络传输作为补充；针对工厂外智能产品/装备通常采用无线网络传输方式。工业数据采集产品类型5知识链接

网络传输设备从功能上可以分为工业交换机、工业路由器、工业中继器、工业网桥、DTU等。它们与商用网络传输设备不同之处在于为了适应工业现场的环境要求，在可靠性、实时性等方面技术指标要明显高于商用设备。如图所示为工业交换机和工业路由器产品。5工业数据采集产品类型5知识链接4.边缘数据处理

基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，在靠近设备或数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用。边缘数据处理主要产品包括边缘计算软件、配套数据库及相关模块等。5工业数据采集产品类型5知识链接5.工业数据采集安全

由于工业数据采集系统对实时性和稳定性的高要求使得传统安全产品往往无法应用于工业数据采集系统中。目前在工业数据采集系统中，主要通过工业防火墙和工业网闸等产品，实现数据加密传输，防止数据泄漏、被侦听或篡改，保障数据采集和传输过程中的安全。如图所示为工业防火墙和工业网闸产品。5分析工业数据采集方案任务实施【任务目的】了解工业数据采集方案【步骤1】

了解梯联网解决方案（１）客户需求据不完全统计，目前全球有超过１５００万部电梯在运行，每天乘电梯的人数达十亿人次，电梯安全至关重要。通过人力进行电梯的运维，以每部电梯每月两次例行检查计算，工作量非常庞大。因此，希望通过电梯上的传感器采集电梯运行数据，从而实现对电梯运行情况的监控。然而，一部电梯里面的传感器数量可多达７００个，产生海量数据。将这些数据全部上传至云端进行分析，是不经济、不合理的。【步骤1】

了解梯联网解决方案（２）解决方案针对工业数据采集场景，华为技术有限公司提供了边缘计算物联网（ＥｄｇｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇｏｆＴｈｉｎｇｓ，ＥＣ－ＩｏＴ）解决方案，由终端通信模块、边缘计算网关（ＡＲ系列）和敏捷控制器共同构成。ＥＣ－ＩｏＴ解决方案已经在梯联网、电力物联网、城市及照明物联网、智慧能源、智能制造、工程机械、车联网等领域有了成果的应用，成为行业数字化转型的重要抓手，使能行业数字化转型。【步骤1】

了解梯联网解决方案【步骤1】

了解梯联网解决方案（３）项目价值终端通信模块支撑制造现场物联终端传感网络智能互联，边缘计算网关就近提供智能服务，敏捷控制器通过开放的ＡＰＩ／ｅＳＤＫ与不同合作伙伴的制造行业应用系统开放对接，同时应用云管理的架构实现制造行业海量终端的智能联接和高效管理，助力行业数字化转型。２０１６年，华为技术有限公司和全球知名电梯及自动扶梯供应商迅达集团签署了合作协议，采用梯联网解决方案助力全球百万电梯的统一联网和管理。【步骤2】

了解车间生产全基础数据采集方案（１）客户需求某汽车部件制造公司是一家以生产汽车板材成形和汽车焊接与总成等部件产品的国家重点高新技术企业。本项目通过建设车间工业物联网实现车间生产全基础数据的采集，汇聚到车间ＳＣＡＤＡ系统，为ＭＥＳ系统提供数据支撑。车间工业物联网覆盖生产物料信息采集、设备数据采集、生产工艺信息采集、人员信息采集、产品品质信息采集和车间工况信息采集等。如图所示为该公司某ＭＥＳ项目系统架构示意图。【步骤2】

了解车间生产全基础数据采集方案（２）解决方案设备数据采集是本项目建设的难点。项目通过ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ、ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ、ＭＱＴＴ、三菱ＭＣ、欧姆龙Ｈｏｓｔｌｉｎｋ、三菱４８５ＢＤ、西门子ＰＰＩ、西门子ＰＲＯＦＩＮＥＴ和串口自定义协议等１０余种协议，实现全厂包含冲压机、焊接机、送料机和空压机在内的５２台套设备的数据采集，采集的数据包含运行状态、产量信息、运行效率信息和设备任务信息四大类。【步骤2】

了解车间生产全基础数据采集方案多业务智能网关集成有ＲＳ－２３２、ＲＳ－４８５、ＲＳ－４２２、ＣＡＮ、以太网、Ｉ／Ｏ点和模拟量等多种多路资源，通过这些资源实现对工业现场设备各种总线的接入和数据采集。该智能网关将采集到的信号进行协议转换、数据转换和地址空间的映射，统一转换成ＯＰＣＵＡ协议，并通过以太网进行传输，实现多业务数据采集和传输。如图所示为不同工业设备数据采集示意图。【步骤3】

了解某智能工厂数据采集方案（１）客户需求某公司生产的盖板用保护玻璃为高铝硅超薄玻璃，在屏保护用玻璃行业属高端产品，具有很高的质量要求，因此废品率很高。产线面临传统ＰＬＣ、ＤＣＳ数据采集与存储方式独立、数据格式封闭、数据保存周期短等问题，无法做到对设备的全生命周期管理优化。玻璃基板制造兼有流程制造及离散制造特点，需要智能装备与信息系统深度嵌入，完成ＩＴ与ＯＴ数据物理链路的建设，实现对企业生产数据及设备数据的全方位监控、有效分析和呈现。【步骤3】

了解某智能工厂数据采集方案（２）解决方案针对现有智能装备的数据问题，利用工业网关接口对控制的ＰＬＣ端口数据的提取。针对ＤＣＳ的信息孤岛问题，利用对象链接与嵌入过程编辑（ＯＬＥｆｏｒＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ，ＯＰＣ）的方式进行数据的接入。玻璃盖板生产产线分为热端和冷端两部分：热端采用ＤＣＳ控制系统，完成原料预加工、配料、熔制、成型、热处理等工艺；冷端采用三菱Ｑ系列ＰＬＣ控制生产设备，完成切割、质检、分类、装箱等工艺处理。【步骤3】

了解某智能工厂数据采集方案工业数据采集也分为两部分：热端的ＤＣＳ系统数据已通过控制网络汇总到ＤＣＳ服务器上，服务器提供ＯＰＣ接口，工业网关通过ＯＰＣ协议采集数据并上报云端；冷端的ＰＬＣ数据原本存储在各个ＰＬＣ中，通过ＣＣＩＥ协议组网，将环网中的ＰＬＣ数据搜集到ＭａｓｔｅｒＰＬＣ中，工业网关通过三菱专有的ＭＥＬＳＥＣ协议将数据采集并上报云端。如图所示为该智能工厂数据采集系统架构图。【步骤3】

了解某智能工厂数据采集方案（３）项目价值通过本项目的成功实施，企业实现单条产线运营成本降低２０％，产能提升２０％，生产节拍提升２０％，不良率降低１０％。平台长远规划为实现该公司生产数据多地互联互通互动、集团级的数据资源共享、模型资源共享、应用资源共享、开发环境共享、平台集中管控。【步骤4】

了解无线数据采集方案（１）客户需求某设备制造商是专门为计算机、消费性电子与通信等３Ｃ产品制造商提供非标自动化设备的厂商，该公司认为机器设备本身提供的功能、售后的设备保养与故障处理是赢得客户高度满意的重要关键。考虑机器设备销往世界各地，现场布线、设备监控及后续维护成为日后运作的关键。因此公司决定采用无线解决方案，取代先前采用ＰＬＣ、有线的数据捕获设备和工厂内的局域网络的架构，并率先导入锁螺钉机与ＡＴＥ测试机台这两款机器，新增设备状态监控和预防保养服务。【步骤4】

了解无线数据采集方案（２）解决方案以物联网无线数据采集模块与工业等级无线微型基站接入点（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ，ＡＰ）搭配嵌入式工业计算机所组成的无线数据收集解决方案，能够大幅缩减导入设备监控管理系统时所需的建置成本与安装时间。其中，贴附在机器设备旁的无线数据采集模块负责收集设备启停、故障、运行时间、产量计数等信息；所有数据则采用强固设计的工业等级无线微型基站ＡＰ汇集至客户工厂内的嵌入式工业计算机进行初步运算处理，之后再传送至设备制造商的控制中心供其远程监控，并且为客户量身打造设备维护与预防保养计划。【步骤4】

了解无线数据采集方案工厂方面则能运用收集来的设备信息，以电子广告牌实时显示机台的生产状态，也能将资料汇入企业的ＭＥＳ／ＥＲＰ系统以协助生产排程与物料需求之规划。如图所示为无线数据采集项目系统架构图。【步骤4】

了解无线数据采集方案（３）项目价值无线数据采集解决方案让设备制造商能快速为客户建立设备监控与远程管理应用，并促使设备商积极将其他设备导入该无线数据采集解决方案。【步骤5】

了解变流器数据采集与远程监控方案（１）客户需求变流器普遍使用在一些如钢铁厂、水泥厂、煤矿等高能耗企业，但设备的售后维护是一个大问题，需要耗费公司大量人力和物力。同时，由于设备过于分散，每台设备都是一个信息孤岛，设备运行数据得不到统一汇总，很多有价值的数据流失，给后期的设备升级换代、大数据应用以及运算模型建立带来了很大困难。因此，企业急需一套基于工业物联网技术的设备远程运维及数据采集统计分析的系统解决方案。【步骤5】

了解变流器数据采集与远程监控方案（２）解决方案在详细评估客户需求和痛点后，设计方提供了设备远程运维整体解决方案，要点如下：①对公司各类设备的远程接入和工业数据采集。②提供统一的参数和命令配置、多类用户界面展示、多种告警即时通知机制、设备监控、设备代维、设备关联能耗管理集成等可定制的平台服务。③提供安全方案，解决设备安全接入和防止非法访问设备的问题。④建立新型的设备运维体系，降低设备运维成本，提高设备的使用率。【步骤5】

了解变流器数据采集与远程监控方案如图所示为变流器数据采集与远程监控系统架构图。【步骤5】

了解变流器数据采集与远程监控方案（３）项目价值以前在变流器设备的现场使用过程中，由于没有对现场设备进行数据收集和运行情况监控，导致企业无法获得设备的运行参数及其他相关情况。当设备出现故障时或需要数据进行设备的升级指导时，企业需要委派相关人员去使用现场了解设备的运行情况等，其运营成本和维护检修成本都极高，花费的周期也很长。同时，如果设备一旦出现故障，企业安排的相关人员到现场的及时性较差，致使故障停机时间变长，其给最终用户所造成的直接经济损失也会较大。现在使用变流器远程监控系统后，能够做到设备运行情况实时远程监测、故障提前告警、故障信息实时查询以及故障远程诊断，极大地降低了企业的运营及设备维护成本，同时还可实现企业大数据的原始积累，为后续产品升级改进提供强有力的数据支持。任务测验选择题

A.网络接入B.设备接入C.协议转换D.边缘数据处理

下列不属于工业数据采集集体系架构所包含内容的是（）A.直接联网通信B.工业网关采集C.系统自动采集D.远程I/O采集

下列不属于工业数据采集方式的是（）。A.工业现场设备的数据采集B.工厂外智能产品/装备的数据采集C.对ERP、MES等应用系统的数据采集D.对企业运营管理的数据采集

下列不属于工业数据采集范围的是（）。简答题任务测验1.简单工业数据采集的含义。2.简单工业现场设备的数据采集的方式。3.简单工业数据采集具有的特点。

项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集技术概述01项目随着智能技术以及现代信息技术的不断发展，一个全新的智能时代已经到来，曾经仅存于幻想中的场景逐渐成为现实。例如，工人只需要发出口头指令就可以指挥机器人完成相应的生产工序，从生产到检测再到市场投放全过程实现自动化。这种自动化场景的实现，均离不开工业大数据的支持。在人与人、物与物、人与物的信息交流中逐步衍生出了工业大数据，并贯穿于产品的整个生命周期中。任务描述本任务将主要介绍工业大数据与云计算的相关知识，包括工业大数据的定义、工业大数据的特点、工业大数据的处理与应用和工业云计算。工业大数据的定义1工业大数据是指在工业领域信息化应用中所产生的数据，是工业互联网的核心，是工业智能化发展的关键。工业大数据是基于网络互联和大数据技术，贯穿于工业的设计、生产、管理、服务等各环节，使工业系统具备描述、诊断、预测、决策、控制等智能化功能的模式和结果。知识链接工业大数据的特点2（１）数据容量（Ｖｏｌｕｍｅｓ）大数据的大小决定其价值和潜在的信息。工业数据体量比较大，大量机器设备的高频数据和互联网数据持续涌入，大型工业企业的数据集将达到ＰＢ级甚至ＥＢ级别。（２）数据类别（Ｖａｒｉｅｔｙ）多数据类别多是指数据类型的多样性和来源广泛。工业数据广泛分布于机器设备、工业产品、管理系统、互联网等各个环节，并且结构复杂，既有结构化和半结构化的传感数据，也有非结构化数据。知识链接工业大数据的特点2（３）数据处理速度（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）快数据处理速度是指获得和处理数据的速度。工业数据处理速度需求多样，生产现场级要求时间分析达到毫秒级，管理与决策应用需要支持交互式或批量数据分析。（４）价值密度（Ｖａｌｕｅ）低工业大数据更强调用户价值驱动和数据本身的可用性，包括提升创新能力和生产经营效率，以及促进个性化定制、服务化转型等智能制造新模式变革。知识链接工业大数据的特点2（５）时序性（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）工业大数据具有较强的时序性，如订单、设备状态数据等。（６）强关联性（ＳｔｒｏｎｇＲｅｌｅｖａｎｃｅ）一方面，产品生命周期同一阶段的数据具有强关联性，如产品零部件组成、工况、设备状态、维修情况、零部件补充采购等；另一方面，产品生命周期的研发设计、生产、服务等不同环节的数据之间需要进行关联。知识链接工业大数据的特点2（７）准确性（Ａｃｃｕｒａｃｙ）主要指数据的真实性、完整性和可靠性，更加关注数据质量，以及处理、分析技术和方法的可靠性。对数据分析的置信度要求较高，仅依靠统计相关性分析不足以支撑故障诊断、预测预警等工业应用，需要将物理模型与数据模型结合，挖掘因果关系。（８）闭环性（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐ）包括产品全生命周期横向过程中数据链条的封闭和关联，以及智能制造纵向数据采集和处理过程中，需要支撑状态感知、分析、反馈、控制等闭环场景下的动态持续调整和优化。知识链接工业大数据的处理与应用3工业大数据的处理从大数据的整个生命周期来看，其从数据源经过分析挖掘到最终获得价值需要经过４个环节，包括大数据集成与清洗、存储与管理、分析与挖掘、可视化，如图所示。知识链接工业大数据的处理与应用3（１）大数据集成与清洗大数据集成是把不同来源、格式、特点性质的数据有机集中。大数据清洗是将平台集中的数据进行重新审查和校验，发现和纠正可识别的错误，处理无效值和缺失值，从而得到干净的数据。（２）大数据存储与管理大数据存储与管理是指采用分布式存储、云存储等技术将数据经济、安全、可靠地存储管理，并采用高吞吐量数据库技术和非结构化访问技术支持云系统中数据的高效快速访问。知识链接工业大数据的处理与应用3（３）大数据分析与挖掘大数据分析与挖掘是指从海量、不完全、有噪声、模糊及随机的大型数据库中发现隐含在其中有价值的、潜在有用的信息和知识。广义的数据挖掘是指信息内容发现的全过程；狭义的数据挖掘是指统计分析、机器学习等发现数据模式的智能方法，即偏重于模型和算法。知识链接工业大数据的处理与应用3（４）大数据可视化大数据可视化是指利用包括二维综合报表、ＶＲ／ＡＲ等计算机图形图像处理技术和可视化展示技术，将数据转换成图形、图像并显示在屏幕上，使数据变得直观且易于理解。知识链接如图所示为大数据可视化示例。工业大数据的处理与应用3知识链接工业大数据的应用现代化工业制造生产线安装有数以千计的小型传感器，用来探测温度、压力、热能、振动和噪声。因为每隔几秒就收集一次数据，利用这些数据可以实现很多形式的分析，包括设备诊断、用电量分析、能耗分析、质量事故分析（包括违反生产规定、零部件故障）等。以下列举了工业大数据在智能制造生产系统中的应用。工业云计算4知识链接云计算、大数据、物联网等技术的集成应用，推动了新型制造模式的产生与发展，也进一步加速了工业企业销售模式的变革，催生了社交营销、Ｏ２Ｏ（ＯｎｌｉｎｅｔｏＯｆｆｌｉｎｅ）、智能物流、互联网金融、移动电子商务等生产性互联网新兴服务业态，是推动区域产业结构优化调整的重要引擎。工业云计算4知识链接（１）工业云计算的定义云计算是一种计算模型，可以随时随地按需访问共享的、可配置的计算资源池（如网络、服务器、存储、应用程序和服务），只需要最少的管理工作就可以快速配置和分发。云计算为用户提供３种级别的效劳，分别是基础设施即服务（ＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｓａＳｅｒｖ⁃ｉｃｅ，ＩａａＳ）、平台即服务（ＰｌａｔｆｏｒｍａｓａＳｅｒｖｉｃｅ，ＰａａＳ）以及软件即服务（ＳｏｆｔｗａｒｅａｓａＳｅｒｖｉｃｅ，ＳａａＳ）。工业云计算4知识链接如图所示为人工智能与云计算、大数据和物联网的关系示意图。工业云计算4知识链接（２）工业云计算在数据分析领域的应用云计算在工业数据分析领域的应用非常广泛。首先，云计算可以帮助工业企业实现数据的汇聚和整合。其次，云计算可以帮助工业企业实现数据的挖掘和分析。最后，云计算可以帮助工业企业实现智能化的数据分析。工业设备互联网互通方案实现任务实施【任务目的】了解工业设备互联互通。掌握如何实现工业设备互联互通。【步骤1】

了解工业设备互联互通如图所示为符合该层次模型的一个智能工厂／数字化车间互联网络的典型结构。随着技术的发展，该结构呈现扁平化发展趋势，以适应协同高效的智能制造需求。【步骤1】

了解工业设备互联互通（１）计划层实现面向企业的经营管理，如接收订单，建立基本生产计划（如原料使用、交货、运输），确定库存等级，保证原料及时到达正确的生产地点，以及远程运维管理等。企业资源规划（ＥＲＰ）、客户关系管理（ＣＲＭ）、供应链关系管理（ＳＣＭ）等管理软件在该层运行。（２）执行层实现面向工厂／车间的生产管理，如维护记录、详细排产、可靠性保障等。制造执行系统（ＭＥＳ）在该层运行。【步骤1】

了解工业设备互联互通（３）监控层实现面向生产制造过程的监视和控制。按照不同功能，该层次可进一步细分为监视层控制和控制基本层。（４）现场层实现面向生产制造过程的传感和执行，包括各种传感器、变送器、执行器、远程终端设备、条码、射频识别，以及数控机床、工业机器人、自动引导车、智能仓储等制造装备，这些设备统称为现场设备。【步骤2】

实现工业设备互联互通（１）网络层面建设：线下设备线上化，线上设备互联互通①对控制器与机床、产线等装备的通信方式进行改造，如以工业以太网替代现场总线。②对现有工业装备或装置如机床、产线等增加网络接口。③对现有工业装置或装备附加传感器、执行器。④为了采集生产现场信息或执行反馈控制，部署新的监测设备、扫描设备。⑤对在制品通过内嵌通信模块或附加标签等方式，增加与工业系统等信息交互功能。⑥部署边缘计算节点，汇聚生产现场数据及来自工业控制系统如ＰＬＣ、历史数据库的数据，进行数据的边缘处理。【步骤2】

实现工业设备互联互通（２）标识解析体系：给予每台工业设备以唯一地址对于线上设备的互联互通而言，最重要的是打通不同平台、协议之间的数据。当前工业互联网网络层的建设，是通过重新设置一套工业互联网标识解析体系来完成数据的互通和设备身份的认证。标识解析体系类似互联网领域的域名解析系统（ＤｏｍａｉｎＮａｍｅＳｙｓｔｅｍ，ＤＮＳ），赋予每一个产品、零部件、机器设备唯一的“身份证”，即给予每台工业设备以唯一的地址，从而实现资源的区分和管理。【步骤2】

实现工业设备互联互通标识解析体系主要由三要素组成，如图所示。任务测验选择题

A.工业现场设备数据B.工业生产管理数据C.工厂外智能产品/装备数据D.生产销售数据

以下哪个选项不属于工业大数据的类型？（）A.集成与清洗B.存储与管理C.分析与挖掘D.数据应用

从大数据的整个生命周期来看，大数据从数据源经过分析挖掘到最终获得价值需要经过四个环节，以下哪个不属于大数据处理的环节？（）A.生产自动化B.生产工艺改进C.生产流程优化D.能耗优化

以下哪项不属于工业大数据在智能制造生产系统中的应用？（）简答题任务测验1.什么是工业大数据？2.简单描述工业云计算在数据分析领域的应用。3.什么是云计算。

项目总结

拓展阅读

从2015年党的十八届五中全会到2017年党的十九大再到2022年党的二十大，“加快建设制造强国”的相关要求多次被重点提及。

加快建设制造强国，要坚持自主可控、安全高效，推进产业基础高级化、产业链现代化，保持制造业比重基本稳定，增强制造业竞争优势，推动制造业高质量发展；要加强顶层设计和前瞻部署，继续推动制造业高端化迈进、智能化升级、绿色化转型，不断提高制造业的发展活力、国际竞争力，努力实现“推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变”的目标。

加快建设制造强国，有利于实现长期制约制造业发展的关键共性技术的突破，提升我国制造业的整体竞争力；有利于提高现代农业、现代服务业的发展水平；有利于提升综合国力、保障国家安全，为全面建成社会主义现代化强国、以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴奠定更加坚实的物质基础。项目总结

项目总结

完成本项目内容的学习，需要能够了解有关工业数据采集的相关知识，能够了解什么是工业数据和工业数据采集，并且理解工业数据体系和应用场景、工业数据采集产品类型、工业设备互联互通的实现方法以及工业大数据与云计算等的相关知识，为后面内容的学习打下坚实的基础。项目完成项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集与设备安装02项目通过以下三个任务的实施，使同学们在完成学习任务的过程中可以学习工业数据采集与设备安装的相关知识，并能够掌握工业设置安装与数据采集的方法。

项目情境通过基于云技术的工业数据采集和分析，能够显著优化企业生产，但是不同制造商生产的以及不同技术水平的工业设备通常采用了不同的数据语言。对于这类情况，首先利用工业网关完成不同数据源间的通信协调和分析，再将通信内容转发给相应接收者是一个相对而言易于实现的解决方案。数据采集设备安装工业网关配置工业数据采集010203认识常用的工业数据采集设备。理解如何选择工业温湿度传感器。了解工业网关和工业网关类型。认识工业网关的结构组成。认识工业网关的设备接口与上传接口。理解工业数据采集系统。理解工业数据采集流程。了解工业数据采样频率。知识目标掌握工业温湿度传感器的安装方法。掌握工业温湿度传感器的接线方法。理解并掌握工业网关的配置方法。掌握工业温湿度传感器数据采集的实现方法。技能目标以提高数据采集效率和准确性为目标，探索新的数据采集技术和方法，并培养创新思维。与团队成员有效沟通合作，共同完成数据采集任务，培养团队协作能力与团结奋斗精神。素质目标学习目标学习导图“工业互联网设备数据采集”职业技能等级标准工业数据采集与设备安装工作任务职业技能要求等级知识点技能点了解工业数据采集与设备安装的相关知识①能识别常见的工业设备。②了解工业数据采集设备。③能够对工业数据采集设备进行安装和接线。④能够识别工业网关不同接口。⑤能够将工业网关与工业设备相连并进行配置。⑥熟知工业数据采集流程和方法初级中级高级①认识常用的工业数据采集设备。②理解如何选择工业温湿度传感器。③了解工业网关和工业网关类型。④认识工业网关的结构组成。⑤认识工业网关的设备接口与上传接口。⑥理解工业数据采集系统。⑦理解工业数据采集流程①掌握工业温湿度传感器的安装方法。②掌握工业温湿度传感器的接线方法。③理解并掌握工业网关的配置方法。④掌握工业温湿度传感器数据采集的实现方法工业数据采集与设备安装与

职业技能等级标准内容对应关系项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集与设备安装02项目数据采集设备是指用于采集、处理、传输和存储各种物理量、信号和信息的设备，广泛应用于工业、科研、环保、安防、医疗等领域。数据采集设备将采集到的各种数据信息转换为数字信号或者模拟信号，并将它们传输到计算机或者其他设备进行进一步处理和分析。数据采集设备可以采集的数据类型包括温度、压力、流量、振动、声音、图像、视频等各种形式的物理量和信号。常见的数据采集设备包括传感器、数据采集卡、数据采集器、数采仪等。任务描述本任务主要介绍工业数据采集设备的相关知识，包括工业传感器设备、工业计量仪表、条码技术、ＲＦＩＤ技术、其他工业数据采集工具等，并且通过对工业温湿度传感器设备的选型、安装与接线的操作。工业传感器设备1传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将这些信息按一定规律转换成电信号或其他所需形式的信息，以满足传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。在生产车间中一般存在许多的传感节点，２４小时监控整个生产过程，当发现异常时可迅速反馈至上位机，可以看作是数据采集的感官接受系统，属于数据采集的底层环节。如图所示为工业采集传感器设备。知识链接工业计量仪表2工业计量仪表是指气体、液体涡轮流量计，涡街流量计，电磁流量计等流量计量仪表，以及压力开关、差压开关、压力变送器、差压变送器、液位开关、液位计、温湿度记录仪等工业用仪器，是常见的数据采集设备。变送器是一种把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或者将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制）的转换器。知识链接如图所示为温湿度变送器和压力变送器。条码技术3条码技术是实现销售时点系统（ＰｏｉｎｔｏｆＳａｃｅ，ＰＯＳ）系统、电子数据交换（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤａｔａＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ，ＥＤＩ）、电子商务、供应链管理的技术基础，是物流管理现代化的重要技术手段。条码技术包括条码的编码技术、条码标识符号的设计、快速识别技术和计算机管理技术，它是实现计算机管理和电子数据交换的前端采集技术。知识链接如图所示为工业条码扫描器。RFID技术4射频识别（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关的数据信息，利用射频方式进行非接触双向通信，达到识别目的并交换数据。ＲＦＩＤ技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。如图所示为工业ＲＦＩＤ技术相关设备。知识链接其他工业数据采集工具5受限于生产环节的复杂以及环境的苛刻，除了传感器、变送器、条码技术和ＲＦＩＤ技术的采集模式之外，还有着利用人机交互的形式直接读取数据、利用现场设备如ＰＬＣ和仪器仪表直接采集数据的模式。知识链接其他工业数据采集工具5知识链接如图所示为工业图像采集设备。如图所示为工业声音采集设备。其他工业数据采集工具5

知识链接如图所示为工业ＧＰＳ定位设备。其他工业数据采集工具5

知识链接如图所示为工业ＰＬＣ和ＲＴＵ设备。工业温湿度传感器设备的选项、安装与接线任务实施【任务目的】了解工业温湿度传感器的分类。掌握工业温湿度传感器的安装方法。掌握工业温湿度传感器的接线方法。【步骤1】

了解工业温湿度传感器的分类（１）温湿度一体化模拟量型传感器温湿度一体化传感器是采用数字集成传感器做探头，配以数字化处理电路，从而将环境中的温度和相对湿度转换成与之相对应的标准模拟信号，如得到的数据范围为４ｍＡ～２０ｍＡ、０～５Ｖ或者０～１０Ｖ。温湿度一体化模拟量型传感器可以同时把温度及湿度值的变化转换成电流／电压值的变化，直接同各种标准的模拟量输入的二次仪表连接。如图所示为温湿度一体化模拟量型传感器。【步骤1】

了解工业温湿度传感器的分类（２）ＲＳ－４８５型温湿度传感器该类型的温湿度传感器电路采用微处理器芯片、温湿度传感器，确保产品的可靠性、稳定性和互换性。其一般采用颗粒烧结探头护套，探头与壳体直接相连，输出信号类型为ＲＳ－４８５，能可靠地与上位机系统等进行集散监控，最远可通信２０００ｍ，使用标准Ｍｏｄ⁃ｂｕｓ协议，支持二次开发。如图所示为ＲＳ－４８５型温湿度传感器。【步骤1】

了解工业温湿度传感器的分类①以太网型温湿度传感器，可采集温湿度数据并通过以太网方式上传到服务器。如图所示为以太网型温湿度传感器示意图。【步骤1】

了解工业温湿度传感器的分类②Ｗｉ－Ｆｉ无线数据传输温湿度传感器，可采集温湿度数据并通过Ｗｉ－Ｆｉ方式上传到服务器。如图所示为Ｗｉ－Ｆｉ无线传输温湿度传感器示意图。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤1】

了解工业温湿度传感器的分类③基于ＧＰＲＳ传输的温湿度传感器，只需要一张移动或联通的ＳＩＭ卡，就可以通过网络基站将采集的温湿度数据上传到服务器，ＧＰＲＳ通信月流量小于３０ＭＢ。该类型设备广泛用于药品运输车辆、工业控制、楼宇控制、电力、计量测试、仓库、冷库等行业。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤2】

工业温湿度传感器的安装（１）葫芦孔安装在墙面固定位置打入自攻螺钉及膨胀螺钉，使用壁挂方式挂接到葫芦孔，如图所示。（２）挂壁钩安装挂钩一面使用沉头螺钉安装到墙壁上，另一面使用螺钉安装到设备上，然后将两部分挂到一起即可，如图所示。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤3】

工业温湿度传感器的接线（１）ＲＳ－４８５型温湿度传感器接线ＲＳ－４８５是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。ＲＳ－４８５使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。

ＲＳ－４８５有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现在已很少采用，多采用两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接３２个节点。如图所示为ＲＳ－４８５型温湿度传感器接线示意图。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤3】

工业温湿度传感器的接线（２）模拟量型温湿度传感器接线线制是了解模拟量的一个难点，注意看提供信号的设备出线，有几根线就是几线制。如图所示为模拟量型温湿度传感器不同线制的接线区别。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤3】

工业温湿度传感器的接线①四线制信号是指提供信号的设备上，信号线和电源线加起来有４根线。提供信号的设备有单独的供电电源，除了两根电源线还有两根信号线。如图所示为四线制的信号接线方式。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤3】

工业温湿度传感器的接线②三线制信号是指提供信号的设备上，信号线和电源线加起来有３根线，信号负线与供电电源Ｍ线为公共线。如图所示为三线制信号的接线方式。如图所示为ＧＰＲＳ传输温湿度传感器示意图。【步骤3】

工业温湿度传感器的接线③二线制信号是指提供信号的设备上，信号线和电源线加起来只有２根线。由于模拟量模块通道一般没有供电功能，所以温湿度传感器仪表或设备需要外接２４Ｖ直流电源。如图所示为两线制信号的接线方式。任务测验选择题

A.工业手持终端设备B.工业计量仪表设备C.工业数据采集终端设备D.工业传感器设备ＰＬＣ和ＲＴＵ属于（）。A.应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用B.避免在粉尘较大的环境中使用C.避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处D.温湿度传感器之间不会相互干扰，对供电电源也没有要求，提供普通的供电电源即可下列关于温湿度传感器选型需要注意的问题中，描述错误的（）A.条码技术B.RFID技术C.工业计量仪表D.工业传感器

（）是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关的数据信息。简答题任务测验1.简述工业传感器？2.简述工业温湿度传感器都有哪些类型。3.简述工业温湿度传感器的安装方法。

项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集与设备安装02项目工业网关是一种充当转换工具的计算机系统或设备，一般用于在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间移动数据，是最为复杂的网络互联设备之一。智能化工业网关融入边缘计算技术，除了基本的协议转换功能外，还具有以下几个功能。①能够对数据主动采集和传输。②对数据进行解析。③对数据进行过滤、汇聚。智能工业网关着力于数据多态、协议多样的兼容性和数据的边缘处理，在部署、操作方面更便捷，其应用场景和领域也越来越广泛。任务描述本任务将从工业网关的定义、工业网关的类型、工业网关的结构组成、工业网关的设备接口与上传接口等多个方面介绍工业网关的相关知识。网关又称网间连接器或协议转换器，默认在网络层以上实现网络互联，是最为复杂的网络互联设备之一。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。工业网关的定义1知识链接如图所示为工业网关示意图。工业网关的定义1知识链接如图所示为各类工业网关连接拓扑图。工业网关的定义1知识链接①ＰＬＣ网关用于连接各类ＰＬＣ控制器，采集ＰＬＣ控制信息，实现转发、控制等功能。如图所示为ＰＬＣ网关。②数控网关用于采集数控系统和机床的运行状态信息。如图所示为数控网关。工业网关的定义1知识链接③机器人网关连接工业机器人，如图所示为机器人网关。④集散控制系统（DCS）网关采集DCS的运行状态，振动传感器和温度传感器可连接至网关感知振动、温度信息。如图所示为DCS网关。工业网关的类型2知识链接（１）转发通信方式维度按照转发通信方式的不同，工业网关可分为以太网工业网关、通用无线（ＧＰＲＳ）工业网关、无线上网（Ｗｉ－Ｆｉ）工业网关、第四代或第五代通信技术（４Ｇ／５Ｇ）工业网关、窄带物联网（ＮＢ－ＩｏＴ）工业网关、远距离无线通信（ＬＯＲＡ）工业网关。转发通信方式工业网关知识链接工业网关类别通信类型协议以太网有线802.3等GPRS广域无线网GPRSWiFi局域网无线802.11a/b/g/n/ac等4G广域无线网TD-LTE、LTE-FDD等NB-IoT广域网窄带无线NB-IoTLora非授权频段无线Lora工业网关的类型2知识链接（２）转发协议维度按照转发协议的不同类型，工业网关可分为ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ工业网关、ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ工业网关、ＯＰＣＵＡ工业网关、ＭＱＴＴ工业网关、ＨＴＴＰＳ工业网关、ＢＡＣＮＥＴ工业网关、ＩＥＣ１０４工业网关。（３）采集对象维度按照采集对象的不同，网关可分为机器人工业网关、数控机床工业网关、ＰＬＣ工业网关、仪器仪表工业网关（ＤＣＳ工业网关）。工业网关具备的物理接口和支持协议知识链接工业网关类别具备的转发物理接口支持转发协议典型应用场景ModbusRTURS-232/RS-422/RS-485串口等ModbusRTU仪器仪表、传感器等ModbusTCP以太网ModbusTCP仪器仪表、传感器等OPCUA以太网OPCUA工业PLCMQTT以太网MQTT数控机床、机器人、工业PLC等HTTPS以太网HTTPS工业PLCBACNETRS-232/RS-485、以太网、ZigbeeBACNET智能楼宇IEC104RS-485、以太网IEC104智能用配电工业网关的类型2知识链接（４）边缘计算能力维度按照边缘计算能力的不同，工业网关可分为透传级工业网关、基本级工业网关、边缘计算级工业网关。（５）安全维度按照安全类型的不同，工业网关可分为工业安全网关和边界隔离工业网闸。工业网关的类型2知识链接（６）应用行业维度按照应用行业的不同，工业网关可分为电力行业通信管理机、石油化工功能安全远程终端单元（ＲＴＵ）、智能楼宇（ＢＡＣＮＥＴ）网关等。（７）采集接口维度按照采集接口的不同类型，工业网关可分为采集网关和协议网关。工业网关的结构组成3知识链接工业网关的结构组成3知识链接（１）电源端子接口电源端子接口用于为工业网关设备供电，供电电压范围为ＤＣ１２～３６Ｖ。（２）以太网接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供两个以太网接口，如果网络设备比较多，可以使用交换机来扩展以太网接口数量。（３）串口接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３三路串口，支持ＲＳ－２３２／ＲＳ－４８５／ＲＳ－４２２多种方式的设备。串口接口说明知识链接接口名脚位名接口说明串口1A1/T1+RS422模式：T1+信号引脚RS485模式：A1信号引脚TX1/B1/T1-RS232模式：TX1信号引脚RS485模式：B1信号引脚RS422模式：T1-信号引脚RX1/R1+RS232模式：RX1信号引脚RS422模式：R1+信号引脚R1-RS422模式：R1-信号引脚串口接口说明知识链接接口名脚位名接口说明串口2A2/T2+RS422模式：T2+信号引脚RS485模式：A2信号引脚TX2/B2/T2-RS232模式：TX2信号引脚RS485模式：B2信号引脚RS422模式：T2-信号引脚RX2/R2+RS232模式：RX2信号引脚RS422模式：R2+信号引脚R2-RS422模式：R2-信号引脚串口接口说明知识链接接口名脚位名接口说明串口3A3/T3+RS422模式：T3+信号引脚RS485模式：A3信号引脚TX3/B3/T3-RS232模式：TX3信号引脚RS485模式：B3信号引脚RS422模式：T3-信号引脚RX3/R3+RS232模式：RX3信号引脚RS422模式：R3+信号引脚R3-RS422模式：R3-信号引脚串口地GND串口部分的隔离数字地工业网关的结构组成3知识链接（４）ＣＡＮ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关的ＣＡＮ接口说明见表。（５）ＤＩ／ＤＯ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供４路ＤＩ输入和４路ＤＯ输出。ＤＩ为０～２４Ｖ（０～３３Ｖ为低电平，５～２４Ｖ为高电平）ＤＣ输入；ＤＯ为继电器输出，参数为５Ａ／３０ＶＤＣ、５Ａ／２５０ＶＡＣ。ＤＩ／ＤＯ接口说明见表。CAN接口说明知识链接接口名接口说明RES连接RES与H引脚，可以实现120R电阻匹配LCAN接口的L信号HCAN接口的H信号GNDCAN接口的隔离数字地DL/DO接口说明知识链接接口名接口说明DI1-DI4第1-4路数字输入COM数字输入公共端12V12V隔离电源的电压GND12V隔离电源的数字地DO1-DO4第1-4路数字输出COM1-COM4第1-4路输出公共端工业网关的结构组成3知识链接（６）ＡＩ／ＡＶ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供４路ＡＩ电流采集输入和４路ＡＶ电压采集输入。ＡＩ为４～２０ｍＡ；ＡＶ为０～１０Ｖ。ＡＩ／ＡＶ接口说明见表。（７）ＴＦ卡接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供ＴＦ卡接口，用来外扩ＴＦ存储器。当网关连接服务器异常时，会把需要上报的数据暂存到ＴＦ卡，最大支持６４ＧＢ，不支持ＮＴＦＳ格式。AI/AV接口说明知识链接接口名接口说明AI1-AI4第1-4路电流采集输入（4-20mA）AV1-AV4第1-4路电压采集输入（0-10V）GND模拟采集部分的模拟地工业网关的结构组成3知识链接（８）ＵＳＢ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供一路标准ＵＳＢ端口，可以实现将离线数据（设备在云端离线时采集到的数据称为离线数据，离线数据会自动存储到设备中）导出到Ｕ盘，Ｕ盘插入时自动导出。（９）ＳＩＭ卡插槽ＳＩＭ／ＵＩＭ卡是无线网关拨号上网的必要辅件，所以ＳＩＭ／ＵＩＭ卡必须被正确安装才能达到无线网关稳定快速上网的效果。工业网关的结构组成3知识链接ＳＩＭ卡插槽位于设备的顶部，使用螺钉旋具或其他尖锐物品用力压一下，可将卡托推出。本卡托为标准尺寸ＳＩＭ卡托，如图所示。如果使用ＭｉｃｒｏＳＩＭ卡或者ＭｉｎｉＳＩＭ卡，则需要使用相应的卡托，如图所示。工业网关的结构组成3知识链接（１０）Ｒｅｌｏａｄ按键Ｒｅｌｏａｄ按键是网关的复位按键，其作用是不进入网关配置页面的条件下直接将网关的参数配置恢复到出厂默认值。Ｒｅｌｏａｄ按键可以直接有效地解决由于参数配置不当造成的网关无法上网、无法登录、无法管理等问题。（１１）天线接口天线为网关增强信号的必要配件，必须正确安装方能获得最优的上网体验。ＩＤＧＳ８００工业数据网关有４个天线接口，分别是外接４Ｇ全频天线、Ｗｉ－Ｆｉ天线、蓝牙天线（可选）、ＧＰＳ天线（可选）。工业网关的结构组成3知识链接（１２）指示灯说明指示灯是网关运行状态的最直观显示，从指示灯的状态可以方便、快速、较准确地判断网关的运行状态。ＩＤＧＳ８００工业数据网关的状态指示灯如图所示。工业网关指示灯状态说明知识链接指示灯指示灯说明Power电源指示灯：开机运行电源指示灯会亮Work工作指示灯：设备运行后，一直闪烁Link连接指示灯State状态指示灯横杠（-）信号强度指示灯：信号强度指示灯亮起的越多，代表信号越强2G2G指示灯：LTE模块工作在2G时亮起3G3G指示灯：LTE模块工作在3G时亮起4G4G指示灯：2G和3G信号灯同时亮，代表LTE模块工作在4GDO1-DO4设备工作指示灯DI1-DI4设备工作指示灯工业网关的设备接口与上传接口4知识链接（１）串行接口串行接口（ＳｅｒｉａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）简称“串口”，也称串行通信接口（通常指ＣＯＭ接口），是采用串行通信方式的扩展接口（串行通信是指将数据按位依次传输，通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式）。串行接口