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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，并針對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)計算分析等方面的難題，為信息物理系統(tǒng)的頂層設(shè)計提供有力支撐。

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、物流運輸、智能倉儲、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

工業(yè)數(shù)據(jù)采集具有鮮明的特征，這些特征在不同場景下對技術(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)存量改造項目時，需要對各種協(xié)議進(jìn)行解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，耗時費力。

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

實時性也是工業(yè)數(shù)據(jù)采集的一大特點。無論是數(shù)據(jù)采集的實時性還是數(shù)據(jù)處理的實時性，都對于后續(xù)的分析和決策至關(guān)重要。特別是在一些對實時性要求較高的應(yīng)用場景中，如設(shè)備故障診斷、多機器人協(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)換和邊緣計算三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)備接入是工業(yè)數(shù)據(jù)采集的起點，它利用有線或無線通信方式實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場和工廠外智能產(chǎn)品/移動裝備的泛在連接。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。在某些應(yīng)用場景中，可能需要在本地進(jìn)行即時數(shù)據(jù)分析和預(yù)處理，以提升實時性并降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力。

近年來，邊緣計算在工業(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)勢不僅提高了實效性，還增強了數(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。

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轉(zhuǎn)換為可讀的數(shù)字量；智能產(chǎn)品和終端則強調(diào)遠(yuǎn)程無線接入和移動屬性，通過無線通信方式將數(shù)據(jù)上報到云端或本地服務(wù)器。