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基於邊緣控制器基於邊緣控制器和IoT Hub平台的設備智能管理應用，本項目基於邊緣控制器，提供「數據+應用」的服務，充分利用IoT Hub工業互聯網賦能平台IaaS和PaaS資源，以及邊緣計算設備的性能，提供數據採集能力和數據可視化應用。數據層面：系統提供多種協議接口，支持典型的工業控制器、傳感器、物聯網採集監控終端，並提供協議連接及數據交互操作。應用層面：工業APP開發工具，方便提供生產過程監控、調試維護配置、報警相應及處理、報表實時更新及顯示生成等功能，方便平台應用。

一、案例簡介

本項目通過基於宜科邊緣控制器和IoT Hub平台的設備智能管理應用，規劃了可快速部署的低成本多源異構數據採集和可視化解決方案。企業通過基於雲計算的數據匯聚、分析和服務平台，實現種類繁雜、數量多、通信協議與數據格式各異的工業設備的狀態監測、預測預警、性能優化，從而實現智能化管理。

二、案例背景介紹

工業互聯網平台是工業互聯網建設的核心。工業設備上雲正成為牽引工業互聯網平台發展的先導性應用，也是當前工業互聯網平台建設的切入點。工業設備上雲就是通過建立實時、系統、全面的工業設備數據採集體系。構建基於雲計算的數據匯聚、分析和服務平台，實現工業設備狀態監測、預測預警、性能優化，引導帶來工業互聯網平台的功能演進和規模商用。工業設備種類繁雜、數量多、通信協議與數據格式各異，當前尚缺乏有效的技術手段能夠低成本、便捷地實現工業設備快速接入平台，導致絕大部分平台的設備接入數量有限。

本項目針對於廣大中小企業，提供數據採集+可視化方案，直接將現場採集數據經由IoT Hub平台轉換處分析後，通過高度定製化的工業APP和Dashboard客戶端呈現給客戶，與市場同類產品相比，產品價格和部署周期有巨大優勢。

三、案例應用詳情

1、總體應用框架

本項目面向中小企業製造過程最重要的數據化環節，融合工業互聯網技術及平台理念，提供智能現場連接採集系統，實現邊緣處理以及工業APP微服務。

2、關鍵技術應用詳情

宜科IoTHub是由宜科德國研發中心與宜科中國研發團隊聯合打造的一款面向工業4.0智能製造應用、物聯網連接管理應用、工業互聯網平台賦能的邊緣層設備平台，可結合不同的應用場景及部署環境，實現多種應用屬性，面向工業製造業，融合工業互聯網技術及平台理念，作為工業互聯網平台邊緣層、PaaS層、SaaS層提供賦能應用支撐。同時，面向製造業智能製造過程最重要的數據化環節，提供智能現場連接採集系統，實現邊緣處理以及工業APP微服務。

（1）邊緣數據採集和可視化主要內容

將工業現場的工業控制器、數控與檢測設備、人工數據通過IoTHub邊緣控制器進行異構協議解析和轉換後，形成統一的IP數據與軟件數據和物聯網數據上傳到雲端。基於IoTHub平台自身內置的邏輯交互及規則引擎，提供輕量化MES系統的功能，用戶應用界面通過工業APP實現數據的應用。通過微服務的方式，主要解決工業製造領域各個場景下各類機器及設備的控制器、傳感器、物聯網智能終端與本地或雲端數據庫，以及現場操作及遠程操作人員之間的互聯互通。作為工業互聯網平台解決方案的初級配置，適用於典型的製造業落地應用。

（2）宜科邊緣控制器

IoTHub邊緣控制器是IT和OT之間的物理接口，實現工業互聯網應用的南向與北向「互聯互通」。IoTHub邊緣控制器產品包括IoTHubAgent邊緣採集網關、工控機等。結合不同的採集、處理及存儲需求，邊緣控制涵蓋ARM架構、X86架構的處理器，支持Linux及Windows操作系統，結合工業現場典型的數據接口類型，典型的南向物理接口包括RJ45（LAN）、RS232、RS485、GPIO等接口，支持主流的PLC協議及數控協議，用於連接邊緣層設備。北向提供RJ45（WAN）、4G、WiFi等網絡接口，支持標準TCP/IP、MQTT等網絡協議，用於連接工業互聯網平台或工業互聯網賦能平台，完成IT與OT的物理融合。

（3）基於IoTHub的新型自動化上位App開發環境

通用開發環境主要用於開發工業APP。工業APP分成兩類：邊緣層APP（圖6）和應用層APP（圖7）。通用開發環境基於宜科WorkBench工業APP開發工具構建，能夠實現圖形化低代碼快速開發和一鍵式部署，並提供工業APP應用商場。

四、創新性與優勢

本項目的創新性在於以下幾個方面：

（1）應用場景

設備可視化：對企業設備進行幾何建模，可以直觀、真實、精確地展示設備分布、設備運行狀況，同時將設備模型與實時、檔案等基礎數據綁定，實現設備在二維場景中的快速定位與基礎信息查詢。

設備預測性維護：通過對設備的集中式管理，人員分權限使用，可以實現遠程開關機、遠程設置參數；遠程設置策略，批量、定時定點操作；設備視頻集成、遠程呼叫。

數據分析：通過採集設備的原始數據：如電流電壓等；或者採集設備的結果數據：如報警，故障等，積累設備運行大數據，設備運行分析報告，設備經濟運行報告等。

實時報警：製造商自動化水平越來越高，很多崗位實現了全自動無人生產，甚至往黑燈工廠。針對設備故障後無人在現場不能被及時發現，現在通過實時報警系統及時顯示設備故障並主動推送。

（2）應用模式

針對於廣大中小企業，提供數據採集+可視化方案，直接將現場採集數據經由IoTHub平台轉換處分析後，通過高度定製化的工業APP和Dashboard客戶端呈現給客戶。

五、案例應用效益分析

（1）IoT Hub邊緣控制器的核心是能夠有效解決工業互聯網落地過程中的困難及問題，能夠切實有效的實現工業製造業與工業互聯網、使用雲平台及大數據分析等先進制造增值服務技術融合應用。特別是無法負擔或接受通過對於企業進行MES系統實施提升企業數據化的中小微企業，從工業企業發展現狀進行分析，總結宜科過往的案例與實踐，針對中小企業在「人、機、料、法、環」各個環節都普遍存在的「痛點」，包括如何實現多源設備、異構系統、運營環境、人等要素間信息實時高效採集和互動，從而實現工業互聯網的基礎工作——數據化。

（2）面向智能製造現場的連接採集應用，針對製造業現場各種類型的設備、控制器、數據庫，以及人員的連接及數據採集提供快速便捷的接入管理方案，並基於宜科自身內置的邏輯交互及規則引擎，提供輕量化MES系統的功能，用戶應用界面通過工業APP實現數據的應用。通過微服務的方式，主要解決工業製造領域各個場景下各類機器及設備的控制器、傳感器、物聯網智能終端與本地或雲端數據庫，以及現場操作及遠程操作人員之間的互聯互通。作為數據化解決方案的初級配置，適用於典型的製造業落地應用，快速實施快速應用，為智能製造解決方案系統集成商提供了快速開發、部署以及管理應用的系統平台，以較小的基礎設施擴展、數據管理和歸集投入，便捷的通訊協議接入及配置實現數據化應用，降低開發成本、大大縮短開發時間。

（3）建立了可靠的安全機制，通過開發示例性協議過濾器組件（MQTT），開發Android應用程序的安全執行套件，建立應用程序隔離機制；建立虛擬機移動到組件的安全隔離機制，滿足本地和雲端平台安全訪問需求。同時，產品基於Kafka事件處理總線流處理平台，具有高可靠性、高擴展性、搞數據吞吐能力的特性，滿足IoTHub內部模塊之間快速、安全、可靠和可伸縮的數據交換。