基于工业控制无线联网解决方案
工业互联网工业大数据应用解决方案
工业互联网工业大数据应用解决方案第一章工业互联网概述 (2)1.1 工业互联网的定义与特征 (2)1.2 工业互联网的关键技术 (3)第二章工业大数据概述 (4)2.1 工业大数据的定义与价值 (4)2.2 工业大数据的采集与存储 (4)2.2.1 采集 (4)2.2.2 存储 (4)2.3 工业大数据的处理与分析 (4)2.3.1 处理 (4)2.3.2 分析 (4)第三章工业大数据在设备管理与优化中的应用 (5)3.1 设备故障预测与诊断 (5)3.2 设备功能优化与维护 (5)3.3 设备寿命预测与健康管理 (5)第四章工业大数据在智能制造中的应用 (6)4.1 智能工厂设计与优化 (6)4.2 生产过程监控与优化 (6)4.3 个性化定制与生产 (7)第五章工业大数据在供应链管理中的应用 (7)5.1 供应链数据分析与优化 (7)5.2 库存管理与预测 (7)5.3 供应商管理与评价 (8)第六章工业大数据在产品研发与创新中的应用 (8)6.1 产品设计优化 (8)6.2 产品功能分析 (8)6.3 新产品研发与市场预测 (9)第七章工业大数据在能源管理与优化中的应用 (9)7.1 能源消耗监测与优化 (9)7.1.1 引言 (9)7.1.2 能源消耗监测方法 (9)7.1.3 能源消耗优化策略 (10)7.2 能源成本控制 (10)7.2.1 引言 (10)7.2.2 能源成本控制方法 (10)7.2.3 能源成本控制策略 (10)7.3 能源利用效率分析 (10)7.3.1 引言 (10)7.3.2 能源利用效率分析方法 (11)7.3.3 能源利用效率提升策略 (11)第八章工业大数据在质量管理中的应用 (11)8.1 质量数据分析与优化 (11)8.1.1 数据采集与整合 (11)8.1.2 数据处理与分析 (11)8.1.3 质量优化策略 (11)8.2 质量问题诊断与解决 (12)8.2.1 问题诊断 (12)8.2.2 解决方案制定 (12)8.3 质量趋势分析与预警 (12)8.3.1 趋势分析 (12)8.3.2 预警系统构建 (12)第九章工业大数据在安全生产中的应用 (13)9.1 安全生产数据分析与监控 (13)9.1.1 数据采集与预处理 (13)9.1.2 数据分析与监测 (13)9.1.3 安全预警与报警 (13)9.2 预警与预防 (13)9.2.1 预测性维护 (13)9.2.2 原因分析 (13)9.2.3 安全生产培训与教育 (14)9.3 安全生产管理与改进 (14)9.3.1 安全生产决策支持 (14)9.3.2 安全生产绩效评估 (14)9.3.3 安全生产流程优化 (14)第十章工业大数据应用实践与案例分析 (14)10.1 工业大数据应用实践案例 (14)10.2 应用效果评价与总结 (15)10.3 发展趋势与未来展望 (15)第一章工业互联网概述1.1 工业互联网的定义与特征工业互联网作为新一代信息技术与工业深度融合的产物，旨在实现人、机器、资源和数据的全面互联。
基于WIA-PA的工业无线网关开发及实现
网关路 由可 以与工业无线网络中的节 点进行无线 通信 ，Ｃ １４嵌 入 式处 理板 以有 线 （ 网线 ） Ｐ ／０ 如 的方式 连接到 以太 网中 ， 网关 路 由和 Ｐ ／０ 而 Ｃ １４嵌 入式 处 理 板通过 串 口连接 。
２ ２ 硬 件 设 计 ．
线 网关 以其技术优 势 ， 在工业 应用 中可逐渐 取代 传统
２ 设 计方 案
基 于无 线 网关在 ＷＩ．Ａ网络 中所起 的作用 ， ＡＰ 需 要设计一种基 于工业 无线 网络 ＷＩ —Ａ 的无 线 网关 ： ＡＰ 完成 ＷＩ ．Ａ节点 的接 入 和整个无 线 网络 的管理 ， ＡＰ 如 路 由、 网络资源 的分配等 ， 并使遵循 ＷＩ ．Ａ通 信协议 ＡＰ 的节 点通过无线 网关与工业 以太 网进行有效通信 。
Ｐ ＲｏＣＥＳ Ｓ ＡＵＴｏＭ ＡＴＩ ｏＮ ＮＳ Ｉ ＴＲＵＭ ＥＮＴＡＴＩ ｏＮ Ｌ３ ． ａ ｃ ０ ２ Ｖｏ ３ Ｎｏ ３ Ｍ ｒ ｈ２ １
基 于 ｗ ．Ａ 的工业无线 网关开发及实现 Ｐ 线 网络设备并 与外 部有线 控制 网络 互联 。ＷＩ —Ａ无 ＡＰ
李
巧， 等
修改 稿收 到 日期 ：０ １ ０ ２ 。 ２ １ — ５— １
第一 作者 李巧 （ ９ ７一） 女 ， 为 西 南 大 学计 算机 应 用技 术 专 业在 １８ ， 现
读硕 士研 究生 ； 从 事计 算智 能与计 算机控 制 系统 的研 究。 主要
７ Ｏ
线协议 以及数 据的传输相 互结合 在一起 ， 能够 控制无
网关 。 目前 ， 已开始 应用 于工业现 场测控 系统 的测 它 试领 域 ； 将来 ， 它在工业控制领域 中将拥有深厚 的发展 潜力 和广阔的市场前景 。
工业互联网的问题及解决方案
工业互联网的问题及解决方案信息科技的发展使得计算机的应用范围已经遍及世界各个角落。
众多的企业都纷纷依靠IT技术构建企业自身的信息系统和业务运营平台。
IT网络的使用极大地提升了企业的核心竞争力，使企业能在信息资讯时代脱颖而出。
企业利用通信网络把孤立的单机系统连接起来，相互通信和共享资源。
但由于计算机信息的共享及互联网的特有的开放性，使得企业的信息安全问题日益严重。
外部安全随着互联网的发展，网络安全事件层出不穷。
近年来，计算机病毒传播、蠕虫反击、垃圾邮件泛滥成灾、脆弱信息泄漏等已沦为影响最为广为的安全威胁。
对于企业级用户，每当遭遇这些威胁时，往往可以导致数据毁坏、系统异常、网络中断、信息被盗，工作效率上升，轻易或间接的经济损失也非常大。
内部安全最新调查表明，在受到调查的企业中60%以上的员工利用网络处置私人事务。
对网络的不能抗拒采用，减少了生产率、制约电脑网络、消耗企业网络资源、并导入病毒和间谍，或者使不法员工可以通过网络外泄企业机密，从而引致企业数千万美金的损失。
内部网络之间、内外网络之间的连接安全随着企业的发展壮大及移动办公的普及，逐渐构成了企业总部、各地分支机构、移动办公人员这样的新型互动运营模式。
怎幺处置总部与分支机构、移动办公人员的信息共享资源安全，既必须确保信息的及时共享资源，又必须避免机密的外泄已经沦为企业蜕变过程中不得不考量的问题。
各地机构与总部之间的网络连接安全直接影响企业的高效率运作。
1. 中小企业的网络情况分析中小企业由于规模大小、行业差异、工作方式及环境治理方式的相同有著相同的网络拓扑机构。
网络情况存有以下几种。
集中型:中小企业网络通常只在总部成立健全的网络布局。
实行专线接入、ADSL互连或多条线路互连等网络互连方式，通常网络中的终端总数在几十至几百台左右。
网络中有的分割了子网，并部署了与核心业务有关的服务器，例如数据库、邮件服务器、文档资料库、甚至ERP服务器等。
分散型:实行多分支机构办公及移动办公方式，各分支机构均存有网络部署，数量不多。
工业互联网解决方案核心
工业互联网解决方案核心
《工业互联网解决方案核心》
工业互联网是指利用互联网和物联网的技术，对工业生产过程进行信息化、智能化和网络化的一种新型生产模式。
在工业生产中，通过各种传感器、设备和系统的连接，实现数据采集、通信和分析，从而提高生产效率、降低成本，并实现智能化和自动化生产。
工业互联网解决方案核心主要包括以下几个方面：
1. 数据收集与处理：工业生产中产生的大量数据需要通过传感器、设备和系统进行采集和处理。
这一过程涉及数据的实时采集、存储、清洗、分析和处理，需要运用大数据、云计算和人工智能技术。
2. 设备联网与通信：工业生产中的设备需要能够实现联网和通信，才能实现数据的采集和传输。
这需要利用物联网技术，对设备进行连接和管理，实现设备之间的通信和协调。
3. 智能化控制与优化：利用数据采集和处理的结果，对生产过程进行智能化控制和优化。
通过自动化和智能化技术，实现生产线的智能控制、生产计划的优化以及生产过程的自动调节。
4. 安全与管理：工业互联网解决方案需要考虑信息安全和生产管理的问题，在数据传输、存储和处理过程中，需要确保信息的安全性和可靠性，同时也需要考虑生产过程的合规管理和监
控。
工业互联网解决方案的核心在于实现数据的采集、传输和分析，以此实现生产过程的智能化和自动化。
通过运用先进的信息技术和自动化控制技术，可以实现工业生产的数字化转型，提升生产效率和质量，降低成本和能源消耗，推动制造业的转型升级。
工业互联网PON解决的方案
工业互联网PON解决的方案一．方案描述1.方案建设目标本方案建设目标是结合工业企业智能制造改造要求，建设智能制造车间的高速信息网络，实现车间内OT层和IT系统层有机融合，打通有线网络和无线网络通道，实现信息统一。
同时也是为企业整体信息化打造高速、万物互联的通信，从而实现广连接、大数据、高安全的最佳智能制造基础网络。
2.方案规划思路本方案规划思路，是建立智能制造车间信息高速；实现车间中各类加工设备和数据采集、MES等信息系统有机连接；实现加工车间、装配车间无线设备、物联设备统一采用全光网络PON承载；实现加工高清可视化监控信息高速传输通道建设；从而保障智能制造车间提高设备利用率，减少故障和停机时间，降低使用成本，节省统计生产数据的时间，提高处理问题的效率。
为管理者提供更加方便快捷的监管系统，及时了解掌握车间生产的执行情况及设备的运行情况。
3.工业PON的工作原理PON技术的基本概念是指一定的物理（光纤资源）、带宽限制条件下，让尽可能多的终端接入设备来共享局端设备和主干光纤。
信号从上端的OLT到用户端的ONU称为“下行”，反之信号从ONU到OLT称为“上行”。
PON采用点到多点结构，多个ONU共享主干光纤和前端OLT的光接收机。
PON下行采用统计复用方式，数据报文以“广播”形式下发是“一发多收”。
但是数据报文的上行方式却不一样，各个ONU共用一根主干光纤进行回传，因此回传必须采用时分复用(TDMA)技术，也就是要“多发一收”，前端OLT配置一个光接收机，在同一时刻只接受仅仅一个ONU发送的信号，各个ONU单元按照分配的时间片轮流发送信号，从而实现光纤以及回传光接收机的资源共用和共享。
PON技术最基本的工作特征如下：（1）单纤双向技术：PON技术是在一根光纤上同时承载发送和接收信号的，因此接收和发送的光波长是不同的。
为此在光器件中需要合成一个WDM模块，用于将接收和发送光信号合成并在一根光纤上传送。
（2）上行信道复用技术：上行的复用技术严格的说是PON技术的核心技术，采用的是TDMA的复用技术。
基于WiFi Halow的无线工业物联网应用
第2期2021年1月No.2January，20210 引言随着计算机网络信息技术的快速发展，人与人之间信息连接交流形式愈加饱和，人们开始探析人与物、物与物之间的连接，物联网技术应运而生。
具体而言，物联网技术通过使用网络信息技术，借助大量的信息传感器设备，将物品与网络信息平台相连接，进而实现人与物、物与物之间的信息交流，满足人们通过网络信息技术对物的控制、管理与监控的需求。
在物联网中，人与物、物与物之间能够进行有效信息的“交流”。
就目前而言，我国物联网市场仍然存在着碎片化的发展模式，不同厂商之间所搭建的物联网平台存在沟通不畅问题，对于消费者来说，不同的场景对连接技术有着更深层次的需要，这就使得市场衍生出更多形式的人与物、物与物的连接形式，而繁多的连接技术也进一步拓展了WiFi 技术在物联网中的应用。
低成本、低功耗的WiFi 芯片的研究与使用，成为很多厂商扩张市场的重要举措。
同时，为适应社会的发展需求，更多的WiFi 芯片厂商也开始努力推动WiFi Halow 技术的商业化发展。
1 WiFi Halow简介WiFi Halow 是WiFi 联盟在2016年3月份所推出的一项无线局域网的物理层和媒体接入控制层协议，是一种能够在低于1GHz 免许可的频段内运行的新型WLAN 系统标准，相较于传统的协议标准[1]，WiFi Halow 在具有高速率的同时，还能够满足超长远距离的连接，且相比传统的连接形式，其具有更低的功耗。
因此，WiFi Halow 被广泛应用在超远距离、对传输速率要求高、功耗低的物联网市场中。
2 WiFi Halow的市场应用前景WiFi Halow 技术因为其独特的优点而被应用在智能家居、智慧工业以及智慧城市的建设中，与传统的WiFi 技术相比，WiFi Halow 技术具有更高的渗透率、更低的功耗，因此，小到各种智能穿戴装置，大至大型工业化生产均能发现它的身影。
尤其是随着智能生活理念的兴起，WiFi Halow 技术所具有的低功耗特点为各种物联网的应用提供更加节能作者简介：唐振中（1981—），男，湖南永州人，硕士；研究方向：无线通信集成电路设计。
智能无线网络WIA产品及解决方案
智能工厂解决方案基于WIA-PA协议，实现设备之间的互联互通，提高生产设备 的利用率和工作效率，降低能耗和减少维护成本，同时保障生产安全。
智能物流解决方案
总结词
优化物流流程、提高运输效率、降低物流成本。
详细描述
智能物流解决方案利用WIA-PA协议实现物流信息的实时采集和传输，优化物流流程，提高运输效率，降低物流 成本，同时为物流企业提供更加精细化的管理方式。
智能楼宇解决方案
总结词
提高楼宇智能化水平、保障人身安全、节能环保。
详细描述
智能楼宇解决方案基于WIA-PA协议，实现楼宇设备的互联互通，提高楼宇智能化水平，保障人身安 全和数据安全，同时实现能源的精细化管理，达到节能环保的效果。
智能农业解决方案
总结词
提高农业生产效率、增加农民收入、保障农产品质量安全。
城市基础设施和公共安全
WIA-PC系列产品适用于城市供水、供气、供电等基础设施的无线 通信和监控，提高城市运营效率和管理水平。
智能家居和智能楼宇
WIA-PE系列产品适用于家庭和楼宇的智能控制、安全监控等应用 ，提高生活品质和安全保障。
02
WIA产品技术解析
无线通信技术
1 2
无线局域网(WLAN)
，确保长时间的正常运行。
高效性
WIA产品具有高效的无线通信 性能，可实现高速数据传输和 实时监控，满足各种应用场景 的需求。
智能性
WIA产品具备智能感知和自适 应能力，能够自动优化网络配 置，提高网络性能。
易用性
WIA产品采用人性化设计，易 于安装和操作，降低使用门槛
。
产品系列与分类
01
02
03
WIA-PA系列
《工业控制网络》课件
无线通信技术是工业控制网络中 的重要组成部分，它利用无线信 号传输信息，实现了设备间的无
线连接和通信。
无线通信技术具有灵活、方便、 可移动等优点，适用于一些复杂
环境和移动设备。
常见的无线通信技术有WiFi、蓝 牙、ZigBee等。
工业控制网络安全技术
01
随着工业控制网络的普及和应用 ，网络安全问题越来越受到关注 。工业控制网络安全技术是保障 工业控制网络安全的重要手段。
特点
实时性、可靠性和安全性是工业控制 网络的重要特点，能够满足工业自动 化领域对快速、准确地传输控制指令 和数据的需求。
工业控制网络的重要性
提高生产效率
促进智能化发展
工业控制网络能够实现设备之间的快 速通信，提高生产效率，降低生产成 本。
工业控制网络的发展推动了工业智能 化的发展，使得工业生产更加自动化 、智能化。
工业以太网技术
工业以太网技术是基于以太网协议的工业控制网络技术，它将传统的以太网技术与 工业控制需求相结合，实现了高速、可靠的信息传输和实时控制。
工业以太网技术具有高带宽、低延时、高可靠性等优点，能够满足现代工业控制系 统的需求。
常见的工业以太网协议有EtherNet/IP、Profinet等。
无线通信技术
AI技术将提升工业控制网络的自适应和自学习能力，优化生产过程，提 高产品质量和降低能耗。
AI技术将增强工业控制网络的预测性和决策性功能，支持智能决策和优 化管理。
工业控制网络的绿色发展
绿色发展是未来工业控制网络的重要趋 势，通过节能减排和资源循环利用，降
低对环境的影响。
工业控制网络将采用更高效、低能耗的 工业控制网络将促进清洁能源的开发和
边缘计算能够将数据处理和分析 的需求从中心服务器转移至设备
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基于工业控制无线联网解决方案
工业控制现场通常环境恶劣，高温、潮湿、振动、电网干扰严重，特别是存在电磁和无线电干扰环境中，要长时间、连续、可靠、完整地传送数据，就需要对线路进行电磁屏蔽和物理保护；在有的工业环境中，如运动或旋转的设备中，走线十分不方便。
现在是智能时代，为了解决这些问题，才茂的CM580-21F3G/4G无线工业路由器利用传输技术取代工业控制现场有线电缆进行测控的解决方案，为恶劣坏境数据传输中存在的困扰提供了解决之道，本方案使用互联网服务器通过无线方式对工业现场进行远程控制，不受距离和组网的限制。
系统组成
本方案中整个系统由用户设备、才茂CM580-21F3G/4G工业路由、服务器三大主要部分组成，如下图所示。
服务器通过Internet网络，3G/4G公共移动网络与CM580-21F3G/4G 工业路由建立连接，通过无线路由器的串口(RS-232/485/422)直接与位于各个工业现场的PLC 相接，以实现对PLC远程控制。
硬件产品
CM580-21F工业级无线路由器，是厦门才茂通信科技有限公司基于3G/4G网络需求研发的性能优异的无线通信产品。
采用宽电压输入，防浪涌电流等工业标准设计，支持多种网络协议，可实现用户设备到数据中心远程透明数据通信。
接受定制化开发需求。
(1)宽电压电流输入：DC6~~~35V/3A；超高压自动断电保护；
(2)防浪涌保护，防电源反接保护；ESD防静电保护；
(3)硬件看门狗防死机设计，保证设备稳定可靠运行；
(4)联网断线自动检测功能；
(5)定时自动重启功能；
(6)串口透传功能，通过串口可以进入命令控制模式，控制路由器及附属设备；
(7)短信控制功能，可以控制设备的联网、断网、重启等，并能实时获得状态信息。
(8)支持Socket服务器和客户端模式；
(9)支持多种DDNS动态域名服务；
(10)站点控制、端口映射、DMZ主机等功能
(11)支持VPN,APN,VPDN,PPTP,L2TP
(12)设备上电联网成功率100%；
(13)稳定性：7x24小时；
(14)设备断网后自动联网成功率100%。