工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算 課件 任務2.6 端側設備的數(shù)據(jù)采集和預處理

——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算——模塊2部署MEC服務器和端側感知設備目錄CONTENTSMEC服務器和端側感知設備選型任務2.1工業(yè)智慧園區(qū)規(guī)劃任務2.2邊緣計算設備的硬件選型任務2.3MEC服務器及端側設備的硬件部署任務2.4邊緣計算設備的軟件部署任務2.5端側設備的數(shù)據(jù)采集和預處理任務2.6MEC服務器上的模型部署和推理任務2.7任務2.6端側設備的數(shù)據(jù)采集和預處理導入為了實現(xiàn)端側設備的數(shù)據(jù)采集和預處理，端側感知設備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就必須具備三大特性：便捷性、時效性、智能性。當然，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能采集處理不是單靠硬件或者軟件就能完成的，而是必須軟硬件完美結合，用智能信息化系統(tǒng)結合智能硬件設備，來實現(xiàn)想要的結果。2.6.1數(shù)據(jù)采集和預處理概述數(shù)據(jù)采集是邊緣計算的基礎，從工業(yè)設備到智能家電，一切設備都是數(shù)據(jù)的來源。端側設備提供的數(shù)據(jù)一般通過邊緣計算網(wǎng)關提交給邊緣計算服務器。網(wǎng)關（Gateway）是常見的一種邊緣計算網(wǎng)絡設備，跟傳統(tǒng)只用來搜集和轉發(fā)資料的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關相比，新一代邊緣網(wǎng)關變得聰明，隨著設備的增多，只讓云端負擔全部設備的數(shù)據(jù)傳輸及計算是不現(xiàn)實的。因此在網(wǎng)絡邊緣的設備中（如邊緣計算網(wǎng)關），開始具有運算分析能力，能將靠近傳感器和其他物聯(lián)網(wǎng)設備周圍搜集的數(shù)據(jù)先運算處理，讓數(shù)據(jù)變少以后再回傳云端，這樣云端的壓力就將得到分解。與傳統(tǒng)的PLC工業(yè)控制器不同，邊緣網(wǎng)關使用更為通用的語言編程。即使沒有網(wǎng)絡，邊緣網(wǎng)關也能透過和其他運算設備組成一個具有分布式計算架構的本地局域網(wǎng)，自行接手運算，等待網(wǎng)絡恢復后，才將處理后的資料傳回云端，若是邊緣設備運算能力足夠，甚至可以直接在本地處理，不必再送到云端接續(xù)處理。用戶可以在工廠內(nèi)通過工業(yè)網(wǎng)關，給各種家電、工業(yè)產(chǎn)品、設備等“物”加上感知設備，能夠使其收集到數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)不同數(shù)據(jù)源之間的通信、分析并傳遞數(shù)據(jù)。之后數(shù)據(jù)將會被傳到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，通過軟件的運算和優(yōu)化，最終形成相應的服務。邊緣計算落地工業(yè)應用，目前已有的邊緣計算+IoT云平臺的應用案例也大多來自工業(yè)端。邊緣計算+云平臺的組合，還可以用到傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析、移動數(shù)據(jù)的降噪和信息提取、石油/天然氣、水處理等行業(yè)的遠程監(jiān)測和分析，以及各種相關領域。2.6.2數(shù)據(jù)采集和預處理應用1.創(chuàng)建應用在管理門戶中創(chuàng)建一個應用，用于將真實的設備和北向應用服務器接入到IoT平臺，實現(xiàn)設備的數(shù)據(jù)采集和設備管理。創(chuàng)建應用后，IoT平臺會分配北向應用服務器和南向設備的接入地址和端口信息，方便用戶快速對接應用和設備。2.導入產(chǎn)品模型產(chǎn)品模型（也稱Profile）用于描述設備具備的能力和特性。開發(fā)者通過定義Profile，在物聯(lián)網(wǎng)平臺構建一款設備的抽象模型，使平臺理解該款設備支持的服務、屬性、命令等信息。3.注冊設備在IoT平臺上注冊設備，定義相關的設備參數(shù)信息。當后續(xù)實際設備接入IoT平臺時，設備和平臺之間進行鑒權認證，成功后，實際設備接入IoT平臺，實現(xiàn)平臺和設備的連接和通信。4.接入設備將真實設備接入到IoT平臺中，并驗證設備能夠上報數(shù)據(jù)到IoT平臺，并在管理門戶中正常顯示。1.物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集2.6.2數(shù)據(jù)采集和預處理應用工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集為工業(yè)創(chuàng)新以及戰(zhàn)略性發(fā)展提供數(shù)據(jù)基礎，也是打造數(shù)字化工廠實現(xiàn)智能制造，邁向深度工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的必經(jīng)之路。企業(yè)要實現(xiàn)生產(chǎn)智能化，生產(chǎn)現(xiàn)場設備聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)生產(chǎn)智能化的第一步，也是打造并實現(xiàn)數(shù)字化工廠最基礎的一步。使用具備邊緣計算能力的邊緣計算網(wǎng)關連接端側采集設備，是大多數(shù)企業(yè)采用的主要方式。邊緣計算網(wǎng)關要兼容各種現(xiàn)場總線協(xié)議，能夠將采集的數(shù)據(jù)加密后發(fā)送到云平臺，穿透局域網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)，完美的解決了現(xiàn)場設備上云的問題，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控，設備診斷、故障報警等功能。具體步驟如下：1.工廠設備接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，進行第一步設備聯(lián)網(wǎng)。2.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關將設備數(shù)據(jù)進行采集，傳輸?shù)皆贫嘶蛘叻掌鬟M行存儲分析。3.終端用戶（PC或移動）獲取云端設備數(shù)據(jù)。4.用戶在手機端上獲取工廠監(jiān)控視頻信息及數(shù)據(jù)信息。工廠現(xiàn)場監(jiān)測屏幕實時顯示設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)。2.工廠設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集2.6.2數(shù)據(jù)采集和預處理應用工業(yè)生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)采集有三種方式分別是數(shù)據(jù)系統(tǒng)直接聯(lián)網(wǎng)通信、通過工業(yè)網(wǎng)關進行采集和通過遠程IO進行采集。1.直接聯(lián)網(wǎng)通信直接聯(lián)網(wǎng)是指借助數(shù)控系統(tǒng)自身的通信協(xié)議、通信網(wǎng)口，不添加任何硬件，直接與車間的局域網(wǎng)進行連接，與數(shù)據(jù)采集服務器進行通信，服務器上的軟件進行數(shù)據(jù)的展示、統(tǒng)計、分析，一般可實現(xiàn)對機床開機、關機、運行、暫停、報警狀態(tài)的采集及報警信息的記錄。高端數(shù)控系統(tǒng)都自帶有用于進行數(shù)據(jù)通信的以太網(wǎng)口，通過不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，即可實現(xiàn)對數(shù)控機床運行狀態(tài)的實時監(jiān)測。發(fā)那科產(chǎn)品的數(shù)控系統(tǒng)在操作面板背面都配置有網(wǎng)口，通過發(fā)那科的FOCAS協(xié)議，就可以進行直接聯(lián)網(wǎng)通信；西門子840D系統(tǒng)，PCU50版本以上的也可以通過OPC協(xié)議進行設備的直接聯(lián)網(wǎng)通信。2.工業(yè)網(wǎng)關采集對于沒有以太網(wǎng)通信接口，或不支持以太網(wǎng)通信的數(shù)控系統(tǒng)，可以借助工業(yè)以太網(wǎng)關的方式連接數(shù)控機床的PLC控制器，實現(xiàn)對設備數(shù)據(jù)的采集，實時獲取設備的開機、關機、運行、暫停、報警狀態(tài)。工業(yè)通信網(wǎng)關可以在各種網(wǎng)絡協(xié)議間做報文轉換，即將車間內(nèi)各種不同種類的PLC的通信協(xié)議轉換成一種標準協(xié)議，通過該協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集服務器對現(xiàn)場PLC設備信息的實時獲取。3.遠程IO采集對于不能直接進行以太網(wǎng)口通信，又沒有PLC控制單元的設備，可以通過部署遠程IO進行設備運行數(shù)據(jù)的采集，通過遠程IO的方式可以實時采集到設備的開機、關機、運行、報警、暫停狀態(tài)。遠程IO模塊，是工業(yè)級遠程采集與控制模塊，可提供了無源節(jié)點的開關量輸入采集，通過對