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RTU與DTU工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的兩大核心設(shè)備
集中式DTU通信解決方案-智能配網(wǎng)
5G視頻RTU 視頻數(shù)采儀 數(shù)據(jù)采集傳輸儀
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)是連接不同網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效流通與處理的核心設(shè)備。那么，5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)究竟由哪些部分組成，又具備怎樣的功能呢？
感知層信號接口是5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)與傳感網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備進(jìn)行信號交互的關(guān)鍵模塊。在工業(yè)場景中，傳感網(wǎng)絡(luò)里的設(shè)備種類繁多，它們采用的電氣信號和協(xié)議各不相同。為了應(yīng)對這種復(fù)雜性，工業(yè)網(wǎng)關(guān)生產(chǎn)企業(yè)會根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)，為該接口配備相應(yīng)的硬件接口和協(xié)議組合。
硬件接口方面，它能夠適配不同類型的電氣信號，如模擬信號、數(shù)字信號等，確保可以與各種傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備進(jìn)行物理連接。而對應(yīng)的軟件則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和指令發(fā)送。通過這些軟件，網(wǎng)關(guān)可以準(zhǔn)確地讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，并向執(zhí)行器發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控和精準(zhǔn)控制。例如，在一個智能制造車間里，溫度傳感器、壓力傳感器等設(shè)備通過感知層信號接口與網(wǎng)關(guān)相連，網(wǎng)關(guān)可以實(shí)時獲取這些設(shè)備的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。
網(wǎng)絡(luò)層信號接口主要負(fù)責(zé)與網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行信號對接。與感知層信號接口的復(fù)雜性不同，網(wǎng)絡(luò)層通常采用一種標(biāo)準(zhǔn)的長輸網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議，所以網(wǎng)絡(luò)層信號接口相對簡單。不過，為了提高產(chǎn)品的通用性，工業(yè)網(wǎng)關(guān)生產(chǎn)企業(yè)往往會設(shè)計成支持多種長輸網(wǎng)絡(luò)的形式。
一種常見的方式是同時配備多種接口，比如同時支持以太網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)等接口，這樣網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境選擇最合適的連接方式。另一種方式是將產(chǎn)品設(shè)計成插卡可配置的形式，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇不同的網(wǎng)絡(luò)配置，在出廠時完成設(shè)置。例如，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的工業(yè)項目現(xiàn)場，可能5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋較好，就可以選擇配置5G網(wǎng)絡(luò)接口；而在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施完善的工廠，可以選擇以太網(wǎng)接口，以滿足不同的網(wǎng)絡(luò)需求。
設(shè)備端的數(shù)據(jù)處理是5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)的重要功能之一，主要解決數(shù)據(jù)失配問題。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，服務(wù)端需要的數(shù)據(jù)在范圍、頻率、完整性等方面可能與設(shè)備端采集到的數(shù)據(jù)存在差異。數(shù)據(jù)處理模塊的作用就是對輸入接口進(jìn)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和轉(zhuǎn)化，使其成為適合輸出的數(shù)據(jù)形式，并推送到輸出接口。
數(shù)據(jù)的流動是雙向的，既可以由設(shè)備端向服務(wù)端傳輸，也可以由服務(wù)端向設(shè)備端反饋。而且不同類型的數(shù)據(jù)處理方式也有所不同。例如，對于實(shí)時性要求較高的數(shù)據(jù)，如設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，需要快速處理并傳輸?shù)椒?wù)端，以便及時進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警；而對于一些歷史數(shù)據(jù)或分析數(shù)據(jù)，則可以進(jìn)行批量處理和存儲。通過數(shù)據(jù)處理，網(wǎng)關(guān)可以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，提高整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
處理后的數(shù)據(jù)在某些場景下需要存儲在網(wǎng)關(guān)本地的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，這就是就地數(shù)據(jù)庫的作用。由于工業(yè)網(wǎng)關(guān)一般屬于嵌入式計算設(shè)備，所以就地數(shù)據(jù)庫通常采用嵌入式數(shù)據(jù)庫。嵌入式數(shù)據(jù)庫功能相對簡單，但具有內(nèi)存緩沖的特點(diǎn)，可以提高數(shù)據(jù)的存取速度。
就地數(shù)據(jù)庫可以存儲一些需要頻繁訪問的數(shù)據(jù)，如設(shè)備的配置參數(shù)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可以用于復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理流程或者其他的就地業(yè)務(wù)邏輯處理。例如，在一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)可以通過就地數(shù)據(jù)庫存儲設(shè)備的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)測和性能分析，為設(shè)備的維護(hù)和管理提供依據(jù)。
就地業(yè)務(wù)邏輯模塊主要處理與網(wǎng)關(guān)所關(guān)聯(lián)的傳感網(wǎng)所連接的設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器有關(guān)的局部系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。不同網(wǎng)關(guān)的就地業(yè)務(wù)邏輯模塊的豐富和復(fù)雜程度差異較大。
如果一個工業(yè)網(wǎng)關(guān)中沒有這部分功能模塊，那么它通常被稱為數(shù)據(jù)透傳式的網(wǎng)關(guān)，或者稱為協(xié)議轉(zhuǎn)換器、通訊管理機(jī)。而具備就地業(yè)務(wù)邏輯模塊的網(wǎng)關(guān)則可以根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則對局部系統(tǒng)進(jìn)行自主控制和決策。例如，在一個智能倉儲系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)貨物的存儲情況和訂單信息，自動控制貨物的搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物的出入庫操作，實(shí)現(xiàn)倉儲系統(tǒng)的智能化管理。
如果網(wǎng)關(guān)具有就地業(yè)務(wù)邏輯，還需要提供向其加載本地業(yè)務(wù)邏輯所需要的腳本文件、配置文件的工具。此外，5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)作為遠(yuǎn)程設(shè)備，自維護(hù)性也很重要。它應(yīng)利用自身連接服務(wù)端的優(yōu)勢，能夠從服務(wù)端自動下載自身的軟件更新包并完成更新。同時，一些設(shè)定和配置工作也可以通過遠(yuǎn)程登錄來完成，這樣可以降低派駐人員現(xiàn)場維護(hù)的成本，提高設(shè)備的維護(hù)效率。
5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)通過其各個組成部分的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)之間的連接、數(shù)據(jù)的處理和存儲以及局部系統(tǒng)的智能控制，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了有力的支持。
