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items: 分享｜工业企业数字化转型之数据采集
items: 分享｜IIoT 工业物联网/互联网概念、设计、开发、建设和运营建议

分享｜工业企业数字化转型之数据采集
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date: 2023-06-04T16:08:00+00:00
description: 目录 现状 数字化设备 标准协议设备 非标准化模拟/数字设备 非数字化设备 老旧机床，非侵入式改造 需要侵入式改造 数据采集 典型方案设计 扩展为边缘自治方案 YiFUSION 边缘智能融合一体机 满足多种行业应用的一体机方案 关于 亿琪软件 工业互联网也好，数字化转型也罢，生产设备的数字化进程是首要条件，不管是已经采用了新型数字化的设备，还是需要经过改造的原非数字化设备。有了这些数字化的设备后，才有企业数字化转型的第一步。本文将介绍一些客户在数字化转型过程中遇到的问题和解决办法。 以下内容为实际客户环境中的简单阐述，并不代表了一定符合读者的预期，如果有类似的需求，可以跟笔者公司联系，获取更多相关信息和解决方案。 现状 数字化设备 标准协议设备 简单理解，那就是你的设备已经可以数字化的数据输出为前提。如果你的设备支持以下一些常见协议，恭喜你，你的设备完全符合了数字化转型的第一步条件。这些协议都是符合工业标准的连接协议，使用我司的数采网关即可完成对接，实现数据的采集。YiGATE-G系列边缘计算网关可以满足要求。 PLC DCS OPC-UA Modbus TCP/RTU 非标准化模拟/数字设备 这里不得不说的是一些串口设备，比如RS232，UART（比较少见），IO信号等，离数字化，只需要简单加工处理即可实现。YiSENSOR 模拟量转数字量。 RS232，裸协议，私有化协议，那么，就需要进行一些简单开发，来实现了； UART，直接出现串口TTL协议的设备非常少，因为抗静电能力和抗干扰能力较差，不建议用； IO信号，比如设备可以输出高低电平，有电没电状态，都可以； 4-20mA，0-5V，这些输出接口，需要一个模拟量转数字化的小设备，比如转换成 Modbus 协议。 非数字化设备 老旧机床，非侵入式改造 遇到最多的老旧机床设备，即使是厂家也不一定能进行数字化改造，非要进行一些数字化改造，通常的做法就是对设备进行一些外围改造，在不影响设备运行的情况下，实现简单的数据采集： 电流、电压、能耗、开关机：加入一个串接的电流表或互感器类设备，即可实现； 温度、震动、噪音检测：外置安装传感器实现； 还可以通过视觉检测的方式，使用 AI 引擎来帮助判断问题。 需要侵入式改造 有一些生产线上，已经工作了很多年，通过上述改造，还是无法完成数字化的情况也非常多，需要进行一些侵入式的改造和升级，才能完成数字化： 压力：管道压力，气体压力等，需要侵入式的加入压力计，要充分评估风险再来改造； 流速：串上一个流速计是不错的选择，需要破环原来的管线，风险也是比较大的，具体要看业务需要；当然，也有一些超声波外置流速计，效果怎么样，各说纷云。 数据采集 根据业务需要，比如：MES，ERP，MRP 等业务系统的要求，数据采集也是一项比较有挑战的工作。主要有以下几个方面： 协议种类：种类繁多，协议复杂，对于采集设备要求会更高，兼容更多的协议是考察一个网关能力指标的重要因素； 采集点位数：对于每个网关而言，所对应的采集点位数是有限制的，比如：512，1024，2048个点位，还得看能保持什么采集频率； 采集频率：绝大部分客户提出来的要求是能够尽快：越快越好，常见的应用环境下，实现亚秒级就能满足要求，很少要求 ms 毫秒；采集点数越多，频率就不能太快，因为网关有一定的性能瓶颈限制。 时效性要求：不仅是采集要达到一定的频率要求，数据转化和传输，也需要一定的时效性要求，那就是综合考虑从采集到传输的总体时间； 变更频次：有些网关，变更采集的信息时，需要改动的配置会比较多，也许需要重启模块或机器，势必会影响采集的稳定性； 北向协议：针对于业务系统对接的协议，也是网关重要的指标之一，支持越广泛，对接成功的概率就越高，当然，如果能灵活二次开发，最好不过了。常见的有：MQTT，HTTP/REST，MQ，Kafka，等。 YiGATE-A 系列边缘 AI 计算网关，具备更高的性能，能够支持常见的工业数据采集协议，能够支持20000个数据点位的秒级数采，即插即用，北向协议丰富，能够满足绝大部分客户的业务需要。当然，还具备了视频采集和 AI 分析的扩展功能。 典型方案设计 扩展为边缘自治方案 YiFUSION 边缘智能融合一体机 满足多种行业应用的一体机方案 关于 亿琪软件 上海亿琪软件有限公司成立于2016年，专注于 5G 通信、AI 人工智能、边缘计算和大数据网络安全多项技术领域，致力于物联网领域前沿技术的创新，为用户提供全方位、智能化和安全的物联网解决方案。 2023年，公司发布“YiFUSION｜工业边缘智能融合一体机”产品，为工业客户提供一整套的边缘计算+AI能力：高性能数据采集、多类型数据融合、AI算法集成、云端业务对接。在边缘网关的基础上，集成了 IoT 平台的边缘协同能力…

分享｜IIoT 工业物联网/互联网概念、设计、开发、建设和运营建议
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date: 2023-05-08T00:21:00+00:00
description: 目录 概念理解 工业物联网 工业互联网/工业以太网 应用场景 单一/垂直应用 复杂/综合应用 技术范畴 边缘感知 智能硬件 传统硬件 数据采集 DTU 数采网关/边缘计算 融合网关/边缘计算+AI 边缘计算软件 智能融合 网络通信和基础设施 网络通信 基础设施 平台架构 能力范围 感知物联网套件 行业应用 应用方案 案例分享 关于 亿琪软件 概念理解 以下概念，摘录自 wikipedia。一旦提及工业二字，其实最主要的内容还是工业环境下的严苛条件和运行稳定可靠性要求。 工业物联网 工业物联网（Industrial Internet of Things）简称IIoT，是应用在工业上的物联网，是互联的感测器、仪表以及其他设备和电脑的工业应用程序以网络相连所成的系统，其中包括了制造以及能源管理。网络连线可以进行资料搜集、交换以及分析，有助于提升生产力以及效率，也有其他的经济效益。IIoT是由分散式控制系统（DCS）演进而成，利用云端运算完善和优化过程控制，达到较高程度的自动化。 工业互联网/工业以太网 工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网会采用TCP/IP协议，和IEEE 802.3标准兼容，但在应用层会加入各自特有的协议。 以太网在工业程序的应用需要有实时的特性，许多以太网的相关技术可以使以太网适用在工业应用中。由于利用标准的以太网，因此提升了工厂内由不同供应商设备的互连性，以太网的市场很大，相关组件的成本也较低、容易获取，因此工业以太网的成本也可以下降，而性能也可以随着以太网技术的进步而提升。 由于工业以太网应用在工业环境下，其对振动、温度、湿度和电磁干扰的适应要求都可能比一般的IT产业设备工作条件更严苛。 应用场景 单一/垂直应用 复杂/综合应用 技术范畴 边缘感知 传感器，在感知层起到了非常重要的作用，一个数据感知点，比如：温度、湿度、一个开关信号、模拟量等，都是最最底层的反馈。 智能硬件 所谓智能硬件，在我司的定义下，是一个具备多项因素的感知层产品： 自带传感器或外接传感器； 自带处理能力； 自带网络传输； 自带电池或供电； 独立工作； 如图所示，从芯片（SoC芯片和传感器芯片），到智能模组（通讯作用），再到通讯板（产品原型），最后完成智能硬件产品。 如何选择智能硬件？ 完整的设计体系 简单/直接的运行 适合各种场景 传统硬件 一旦提及传感器硬件，都会想到：RS232/RS485，4-20mA，0-5V等产品连接方式，通过 Modbus 协议通讯，没错，这就是最最传统的传感器硬件，稳定可靠，的确是不错的选择。 传统硬件，有一些局限性： 必须是物理连线，短距离通信； 供电相比网络连线，令实施人员头疼； 没有独立传输机制，还必须依靠一个 DTU 或网关； 耗电量大。 数据采集 DTU DTU 数据采集最简单，成本也是非常低廉，启动速度快，体积小，功耗低； 由于其性能弱，在某些传感器数量少的情况下，还是比较有优势； YiDTU 产品，不仅具备了一般 DTU 的现场采集，还集成了工业现场协议：Modbus RTU，可以说是一款简易的边缘计算设备。 数采网关/边缘计算 相对于 DTU 网关设备，边缘计算设备具备更多的接口、更高的性能，突出能力可能还是在以太网的数据协议对接上，如：Modbus TCP，PLC，等各种工业协议。 YiGATE G 系列网关针对不同的场景，有多种型号可以选择，通讯上：RS232/485，以太网，2/3/4G，GPS等： G100，能够支持300-500个测点数据采集，支持简单的脚本：python； G200，能够支持更多网络接口，500-800个测点数据采集； G300，更多的工业接口，更多的网络接口，支持1000个测点数据采集； 融合网关/边缘计算+AI 虽然，YiGATE G 系列网关具备了基础的数据采集，但是并不能称之为：智能，那么 YiGATE A 系列网关就横空出世。 A 系列网关，内置了 NPU 算力卡，支持人工智能相关的算法模型，多核处理器具备更高的性能，工业级设计，满足各种应用场景的边缘计算需求。 边缘计算软件 边缘计算，顾名思义，应该是具备强大的边缘计算能力，需要的不仅仅是数据采集和计算，还需要具备其他一些计算，比如：规则引擎，数据总线，视频分析，外部通讯，本地UI，Web SCADA等。 智能融合 YiFUSION 工业边缘智能融合一体机，是软硬件一体的解决方案，采用工业级硬件，强大的边缘计算软件框架，来完成更加复杂的计算场景。YiGATE A 系列网关具备多种型号可选： A600，具备高性能数采功能，还自带AI计算模块，可扩展； A700，具备更高性能的AI计算模块； A800，具备更高性能的AI计算模块，还可以扩展更强的计算能力； …