,,

5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端分類

時(shí)間：2022-08-31瀏覽：1226

工業(yè)聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備種類繁多，并沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分類方式。對(duì)比了諸多產(chǎn)品方案后，我覺(jué)得可以根據(jù)終端的功能、工作模式、系統(tǒng)對(duì)二次開(kāi)發(fā)的開(kāi)放程度、計(jì)算能力、支持硬件接口、傳輸速率來(lái)分為三大類：工業(yè)數(shù)傳終端DTU、工業(yè)數(shù)采網(wǎng)關(guān)RTU、工業(yè)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。

一、工業(yè)數(shù)傳終端DTU

最具代表性的就是DTU設(shè)備，設(shè)備會(huì)帶上一個(gè)輕量級(jí)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，根據(jù)廠商不同會(huì)在UCOS，RTOS等多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中選擇并進(jìn)行裁剪適配，并植入TCP/IP協(xié)議棧；主要功能是將RS-232/485/422串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)RS-232/485/422串口與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸；

設(shè)備不需要計(jì)算能力太強(qiáng)的MCU支撐，一般選擇主頻在50~60MHz的芯片；由于不需要太高通信速率，通常選擇GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)；通常只有RS-232/485/422串口；提供配置軟件，利用串口連接進(jìn)行配置一些設(shè)備相關(guān)信息。

由于工業(yè)DTU只是一個(gè)透?jìng)髟O(shè)備，因此工作必須依賴上位機(jī)/上位平臺(tái)。平臺(tái)定期下發(fā)查詢命令，工業(yè)DTU負(fù)責(zé)拆包轉(zhuǎn)發(fā)到下行總線上，下位設(shè)備應(yīng)答后再裝上TCP/IP報(bào)文頭轉(zhuǎn)發(fā)上位機(jī)/平臺(tái)。離開(kāi)上位機(jī)/平臺(tái)DTU就失去了工作機(jī)能。

適用場(chǎng)景：

高速公路上的溫度，濕度；

風(fēng)速和空間清晰度的數(shù)據(jù)傳輸；

油田的輸油管溫度實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，油田數(shù)據(jù)采集；

煤礦實(shí)時(shí)在線檢測(cè)；

熱力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)；

工業(yè)遙感，遙測(cè)，遙控信息回報(bào)；

氣象數(shù)據(jù)采集與傳輸；

水文監(jiān)測(cè)；

煤氣調(diào)壓站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)控制，自來(lái)水，污水管道，閘門與水廠實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)。

二、工業(yè)數(shù)采網(wǎng)關(guān)RTU

具備獨(dú)立采集能力（需通過(guò)本地配置或是云平臺(tái)、組態(tài)軟件遠(yuǎn)程配置采集規(guī)則，之后數(shù)采網(wǎng)關(guān)就能按照配置的規(guī)則進(jìn)行采集和定期上報(bào)，無(wú)需依賴上位機(jī)每次發(fā)送查詢請(qǐng)求）；協(xié)議對(duì)接功能，能把總線上的各種標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議/自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU協(xié)議，向上位平臺(tái)或是組態(tài)軟件上報(bào)；VPN虛擬組網(wǎng)能力，能將不同地區(qū)的設(shè)備接入同一虛擬專網(wǎng)，這點(diǎn)對(duì)于裝備程序的遠(yuǎn)程升級(jí)有很大幫助。通常數(shù)采網(wǎng)關(guān)操作系統(tǒng)基于Linux系統(tǒng)裁剪而成。

數(shù)采網(wǎng)關(guān)可以配套各類組態(tài)軟件/云平臺(tái)使用（定義好軟件和終端之間的通信協(xié)議就行，常會(huì)選擇MODBUS RTU協(xié)議），由組態(tài)軟件/云平臺(tái)配置采集所需數(shù)據(jù)點(diǎn)位、變量類型、采樣周期、上報(bào)周期、報(bào)警規(guī)則等參數(shù)，配置完成后數(shù)采網(wǎng)關(guān)自行按照配置采集數(shù)據(jù)并運(yùn)算、上報(bào)平臺(tái)。

數(shù)采網(wǎng)關(guān)也可以簡(jiǎn)單當(dāng)做透?jìng)髟O(shè)備來(lái)使用，依然由平臺(tái)下發(fā)指令，數(shù)采網(wǎng)關(guān)做拆包/裝包操作。

適用場(chǎng)景：

供水設(shè)備、泵房管理；

工業(yè)鍋爐遠(yuǎn)程監(jiān)控；

機(jī)械裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)維；

智慧農(nóng)業(yè)；

三、工業(yè)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)

1）高頻數(shù)據(jù)采集、本地緩存 - 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的采集規(guī)則、頻率進(jìn)行數(shù)采工作，并滾存數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)本地存儲(chǔ)，保留周期內(nèi)全樣本數(shù)據(jù)。通常頻率會(huì)比較高，根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景不同從毫秒級(jí)到秒級(jí)不等；

2）低頻數(shù)據(jù)上報(bào) - 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)按照預(yù)設(shè)的上報(bào)周期抽樣上傳批次數(shù)據(jù)，供業(yè)務(wù)平臺(tái)展現(xiàn)；

3）規(guī)則過(guò)濾 - 對(duì)每一批高頻采集到的數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)規(guī)則做預(yù)處理和規(guī)則判斷，判斷可以是單個(gè)變量的上下限閾值越界判斷，也可以是多變量之間的復(fù)雜運(yùn)算（如：對(duì)振動(dòng)頻率做傅里葉變換，做電機(jī)健康度檢測(cè)；基于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)做回歸分析、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，檢測(cè)模型的匹配度）；

4）報(bào)警、故障數(shù)據(jù)回傳 - 如若觸發(fā)報(bào)警規(guī)則，則立即通過(guò)消息隊(duì)列上傳報(bào)警事件，并把異常數(shù)據(jù)發(fā)生前一段周期內(nèi)的高頻數(shù)據(jù)打包回傳，供平臺(tái)大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)進(jìn)行相關(guān)算法分析；

5）平臺(tái)賦能 - 大數(shù)據(jù)平臺(tái)通過(guò)異常數(shù)據(jù)優(yōu)化自己的判斷模型，并定期將新模型下發(fā)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，優(yōu)化網(wǎng)關(guān)上模型判斷的準(zhǔn)確度。

5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)1.png