5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端分類
工業(yè)聯(lián)網(wǎng)終端設備種類繁多,并沒有一個標準的分類方式。對比了諸多產(chǎn)品方案后,我覺得可以根據(jù)終端的功能、工作模式、系統(tǒng)對二次開發(fā)的開放程度、計算能力、支持硬件接口、傳輸速率來分為三大類:工業(yè)數(shù)傳終端DTU、工業(yè)數(shù)采網(wǎng)關RTU、工業(yè)邊緣計算網(wǎng)關。

最具代表性的就是DTU設備,設備會帶上一個輕量級的實時操作系統(tǒng),根據(jù)廠商不同會在UCOS,RTOS等多種實時操作系統(tǒng)中選擇并進行裁剪適配,并植入TCP/IP協(xié)議棧;主要功能是將RS-232/485/422串口轉換成TCP/IP網(wǎng)絡接口,實現(xiàn)RS-232/485/422串口與TCP/IP網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸;
設備不需要計算能力太強的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;通常只有RS-232/485/422串口;提供配置軟件,利用串口連接進行配置一些設備相關信息。
由于工業(yè)DTU只是一個透傳設備,因此工作必須依賴上位機/上位平臺。平臺定期下發(fā)查詢命令,工業(yè)DTU負責拆包轉發(fā)到下行總線上,下位設備應答后再裝上TCP/IP報文頭轉發(fā)上位機/平臺。離開上位機/平臺DTU就失去了工作機能。

適用場景:
高速公路上的溫度,濕度;
風速和空間清晰度的數(shù)據(jù)傳輸;
油田的輸油管溫度實時在線檢測,油田數(shù)據(jù)采集;
煤礦實時在線檢測;
熱力系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護;
工業(yè)遙感,遙測,遙控信息回報;
氣象數(shù)據(jù)采集與傳輸;
水文監(jiān)測;
煤氣調(diào)壓站實時數(shù)據(jù)采集自動控制,自來水,污水管道,閘門與水廠實時監(jiān)控維護。

具備獨立采集能力(需通過本地配置或是云平臺、組態(tài)軟件遠程配置采集規(guī)則,之后數(shù)采網(wǎng)關就能按照配置的規(guī)則進行采集和定期上報,無需依賴上位機每次發(fā)送查詢請求);協(xié)議對接功能,能把總線上的各種標準工業(yè)協(xié)議/自定義協(xié)議轉換成標準MODBUS RTU協(xié)議,向上位平臺或是組態(tài)軟件上報;VPN虛擬組網(wǎng)能力,能將不同地區(qū)的設備接入同一虛擬專網(wǎng),這點對于裝備程序的遠程升級有很大幫助。通常數(shù)采網(wǎng)關操作系統(tǒng)基于Linux系統(tǒng)裁剪而成。
數(shù)采網(wǎng)關可以配套各類組態(tài)軟件/云平臺使用(定義好軟件和終端之間的通信協(xié)議就行,常會選擇MODBUS RTU協(xié)議),由組態(tài)軟件/云平臺配置采集所需數(shù)據(jù)點位、變量類型、采樣周期、上報周期、報警規(guī)則等參數(shù),配置完成后數(shù)采網(wǎng)關自行按照配置采集數(shù)據(jù)并運算、上報平臺。
數(shù)采網(wǎng)關也可以簡單當做透傳設備來使用,依然由平臺下發(fā)指令,數(shù)采網(wǎng)關做拆包/裝包操作。

適用場景:
供水設備、泵房管理;
工業(yè)鍋爐遠程監(jiān)控;
機械裝備遠程監(jiān)控運維;
智慧農(nóng)業(yè);

1)高頻數(shù)據(jù)采集、本地緩存 - 邊緣計算網(wǎng)關根據(jù)預先設定的采集規(guī)則、頻率進行數(shù)采工作,并滾存數(shù)據(jù)到網(wǎng)關本地存儲,保留周期內(nèi)全樣本數(shù)據(jù)。通常頻率會比較高,根據(jù)業(yè)務場景不同從毫秒級到秒級不等;
2)低頻數(shù)據(jù)上報 - 邊緣計算網(wǎng)關按照預設的上報周期抽樣上傳批次數(shù)據(jù),供業(yè)務平臺展現(xiàn);
3)規(guī)則過濾 - 對每一批高頻采集到的數(shù)據(jù)按預設規(guī)則做預處理和規(guī)則判斷,判斷可以是單個變量的上下限閾值越界判斷,也可以是多變量之間的復雜運算(如:對振動頻率做傅里葉變換,做電機健康度檢測;基于機器學習、深度學習做回歸分析、深度神經(jīng)網(wǎng)絡計算,檢測模型的匹配度);
4)報警、故障數(shù)據(jù)回傳 - 如若觸發(fā)報警規(guī)則,則立即通過消息隊列上傳報警事件,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,供平臺大數(shù)據(jù)處理架構進行相關算法分析;
5)平臺賦能 - 大數(shù)據(jù)平臺通過異常數(shù)據(jù)優(yōu)化自己的判斷模型,并定期將新模型下發(fā)邊緣計算網(wǎng)關,優(yōu)化網(wǎng)關上模型判斷的準確度。

使用場景:
風力發(fā)電機預測性維護;
汽車制造核心裝備預測性維護;
機床設備預測性維護;
核心電力裝備安全監(jiān)護。

























