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5G工业物联网终端分类

时间:2022-08-31浏览:1217

工业联网终端设备种类繁多,并没有一个标准的分类方式。对比了诸多产品方案后,我觉得可以根据终端的功能、工作模式、系统对二次开发的开放程度、计算能力、支持硬件接口、传输速率来分为三大类:工业数传终端DTU、工业数采网关RTU、工业边缘计算网关。


一、工业数传终端DTU


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最具代表性的就是DTU设备,设备会带上一个轻量级的实时操作系统,根据厂商不同会在UCOS,RTOS等多种实时操作系统中选择并进行裁剪适配,并植入TCP/IP协议栈;主要功能是将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口,实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输;

设备不需要计算能力太强的MCU支撑,一般选择主频在50~60MHz的芯片;由于不需要太高通信速率,通常选择GPRS/CDMA网络;通常只有RS-232/485/422串口;提供配置软件,利用串口连接进行配置一些设备相关信息。

由于工业DTU只是一个透传设备,因此工作必须依赖上位机/上位平台。平台定期下发查询命令,工业DTU负责拆包转发到下行总线上,下位设备应答后再装上TCP/IP报文头转发上位机/平台。离开上位机/平台DTU就失去了工作机能。



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适用场景:

高速公路上的温度,湿度;

风速和空间清晰度的数据传输;

油田的输油管温度实时在线检测,油田数据采集;

煤矿实时在线检测;

热力系统实时监控和维护; 

工业遥感,遥测,遥控信息回报;

气象数据采集与传输;

水文监测;

煤气调压站实时数据采集自动控制,自来水,污水管道,闸门与水厂实时监控维护。

 

二、工业数采网关RTU


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具备独立采集能力(需通过本地配置或是云平台、组态软件远程配置采集规则,之后数采网关就能按照配置的规则进行采集和定期上报,无需依赖上位机每次发送查询请求);协议对接功能,能把总线上的各种标准工业协议/自定义协议转换成标准MODBUS RTU协议,向上位平台或是组态软件上报;VPN虚拟组网能力,能将不同地区的设备接入同一虚拟专网,这点对于装备程序的远程升级有很大帮助。通常数采网关操作系统基于Linux系统裁剪而成。

数采网关可以配套各类组态软件/云平台使用(定义好软件和终端之间的通信协议就行,常会选择MODBUS RTU协议),由组态软件/云平台配置采集所需数据点位、变量类型、采样周期、上报周期、报警规则等参数,配置完成后数采网关自行按照配置采集数据并运算、上报平台。

数采网关也可以简单当做透传设备来使用,依然由平台下发指令,数采网关做拆包/装包操作。


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适用场景:

供水设备、泵房管理;

工业锅炉远程监控;

机械装备远程监控运维;

智慧农业;

 

三、工业边缘计算网关


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1)高频数据采集、本地缓存 - 边缘计算网关根据预先设定的采集规则、频率进行数采工作,并滚存数据到网关本地存储,保留周期内全样本数据。通常频率会比较高,根据业务场景不同从毫秒级到秒级不等;

2)低频数据上报 - 边缘计算网关按照预设的上报周期抽样上传批次数据,供业务平台展现;

3)规则过滤 - 对每一批高频采集到的数据按预设规则做预处理和规则判断,判断可以是单个变量的上下限阈值越界判断,也可以是多变量之间的复杂运算(如:对振动频率做傅里叶变换,做电机健康度检测;基于机器学习、深度学习做回归分析、深度神经网络计算,检测模型的匹配度);

4)报警、故障数据回传 - 如若触发报警规则,则立即通过消息队列上传报警事件,并把异常数据发生前一段周期内的高频数据打包回传,供平台大数据处理架构进行相关算法分析;

5)平台赋能 - 大数据平台通过异常数据优化自己的判断模型,并定期将新模型下发边缘计算网关,优化网关上模型判断的准确度。



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使用场景:

风力发电机预测性维护;

汽车制造核心装备预测性维护;

机床设备预测性维护;

核心电力装备安全监护。

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