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一、工業(yè)數(shù)據(jù)采集智能制造

在當(dāng)今智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的浪潮中，工業(yè)數(shù)據(jù)采集扮演著至關(guān)重要的角色。它利用先進(jìn)的泛在感知技術(shù)，對(duì)多源異構(gòu)的設(shè)備、系統(tǒng)、環(huán)境以及人員等一切要素信息進(jìn)行全面采集。這些信息可能源自精心布置的物理傳感器，也可能直接來自裝備與系統(tǒng)本身。

《智能制造工程實(shí)施指南（2016—2020）》明確將智能傳感與控制裝備列為關(guān)鍵技術(shù)裝備研制的重點(diǎn)，并針對(duì)智能制造提出了體系架構(gòu)、互聯(lián)互通和互操作等一系列網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的提出，旨在解決智能制造過程中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成以及數(shù)據(jù)計(jì)算分析等方面的難題，為信息物理系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)提供有力支撐。

從更廣泛的角度來看，工業(yè)數(shù)據(jù)采集不僅局限于工廠內(nèi)部，還廣泛應(yīng)用于工廠外的智慧樓宇、城市管理、物流運(yùn)輸、智能倉儲(chǔ)、橋梁隧道和公共交通等領(lǐng)域。無論是有線網(wǎng)絡(luò)還是無線網(wǎng)絡(luò)，都成為了工業(yè)數(shù)據(jù)采集的重要傳輸介質(zhì)。

二、工業(yè)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)

工業(yè)數(shù)據(jù)采集具有鮮明的特征，這些特征在不同場(chǎng)景下對(duì)技術(shù)選型產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。其中，多種工業(yè)協(xié)議并存是工業(yè)數(shù)據(jù)采集面臨的一大挑戰(zhàn)。由于工業(yè)軟硬件系統(tǒng)的封閉性和復(fù)雜性，導(dǎo)致工業(yè)領(lǐng)域存在大量不同的通信協(xié)議，如PROFIBUS、Modbus、CAN等。這種狀況增加了設(shè)備互聯(lián)的難度，尤其是在進(jìn)行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)存量改造項(xiàng)目時(shí)，需要對(duì)各種協(xié)議進(jìn)行解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，耗時(shí)費(fèi)力。

此外，工業(yè)數(shù)據(jù)采集還具有時(shí)間序列數(shù)據(jù)的特性。大量工業(yè)數(shù)據(jù)建模、工業(yè)知識(shí)組件和算法組件都以時(shí)間序列數(shù)據(jù)作為輸入。因此，在搭建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)時(shí)，需要針對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和分析方面的優(yōu)化。

實(shí)時(shí)性也是工業(yè)數(shù)據(jù)采集的一大特點(diǎn)。無論是數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性還是數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，都對(duì)于后續(xù)的分析和決策至關(guān)重要。特別是在一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中，如設(shè)備故障診斷、多機(jī)器人協(xié)作等，需要在數(shù)據(jù)采集、分析和決策執(zhí)行之間完成快速閉環(huán)。

三、工業(yè)數(shù)據(jù)采集的體系結(jié)構(gòu)

工業(yè)數(shù)據(jù)采集體系包括設(shè)備接入、協(xié)議轉(zhuǎn)換和邊緣計(jì)算三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)備接入是工業(yè)數(shù)據(jù)采集的起點(diǎn)，它利用有線或無線通信方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和工廠外智能產(chǎn)品/移動(dòng)裝備的泛在連接。隨著工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備接入的復(fù)雜性和多樣性也日益凸顯。

在數(shù)據(jù)接入后，需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)解析。通過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層協(xié)議如MQTT、HTTP等將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)。在某些應(yīng)用場(chǎng)景中，可能需要在本地進(jìn)行即時(shí)數(shù)據(jù)分析和預(yù)處理，以提升實(shí)時(shí)性并降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力。

近年來，邊緣計(jì)算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系中扮演著越來越重要的角色。數(shù)據(jù)就近處理的優(yōu)勢(shì)不僅提高了實(shí)效性，還增強(qiáng)了數(shù)據(jù)安全性并提升了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。因此，邊云協(xié)同逐漸成為了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的共識(shí)。

根據(jù)硬件載體的不同，設(shè)備接入產(chǎn)品可以分為通用控制器、專用數(shù)據(jù)采集模塊和智能產(chǎn)品和終端三類。通用控制器如PLC、MCU等，可以承擔(dān)自動(dòng)化裝備的控制和數(shù)據(jù)采集功能；專用數(shù)據(jù)采集模塊則通過模擬電路的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器或數(shù)字電路將傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀的數(shù)字量；智能產(chǎn)品和終端則強(qiáng)調(diào)遠(yuǎn)程無線接入和移動(dòng)屬性，通過無線通信方式將數(shù)據(jù)上報(bào)到云端或本地服務(wù)器。