工业物联网数据采集结构化描述

　　工业物联网数据采集结构化描述。工业物联网数据采集是从工业物联网系统数据源，即产生数据的组件或子系统，获取数据并提供给相关组件或子系统使用的过程，对通过工业资源的网络连接、数据互通和系统操作执行提供了数据支撑。

　　一、工业物联网系统架构图

　　图1：工业物联网系统架构图

     工业物联网系统架构主要分为3层，包括工厂OT网络、工厂内IT网络和工厂外IT网络。工厂OT网络：通过采用现场总线(SCADA)、工业以太网等技术连接现场传感器﹑控制器(如PLC、 DCS、FCS等)、监控设备等组件。由工业生产资源、现场数据采集、现场数据监控和工业物联网网关四部分组成。工厂内IT网络：主要由工厂内IT系统构成，通过工业物联网网关和工厂级网关等实现与工厂OT网络及工厂外互联网的安全隔离。由车间制造执行管理、企业资源计划、供应链管理、客户关系管理四部分组成。工厂外IT网络：由工厂外互联网,移动通信网、专网等构成，通过IP网络连接。主要由工业云平台组成。

　　二、工业物联网数据采集过程

　　图2：工业物联网系统数据采集框图

　　工业物联网数据采集主要分为两类，如图2所示。第一类是指产生工厂内部OT网络时序数据的数据源，由工业现场感知控制设备(如传感器、仪器仪表,PLC等)组成，从工业生产资源(如原料、生产装备、环境等)中实时采集设备运行参数、工况状态参数、运行环境参数等数据，这些数据通过现场总线或工业以太网传输至工业网关，再通过OPC UA、MQTT、HTTP等协议实现与实时数据库的通信的过程;第二类是指产生工厂内IT网络以及工厂外IT网络与企业生产经营相关的业务管理数据的数据源，主要由企业信息系统(如 MES、ERP、CRM、工业云平台等)组成，其产生的大量网页、文档或视频等数据通过HTTP、FTP、JDBC、MongoDB等协议进行抽取，再通过HTTP、MQTT等协议将抽取转换后的数据存储到SQL、BLOB等数据库中的过程。

　　三、工业物联网数据采集结构化描述

　　针对以上工业物联网系统数据采集过程，对其数据源及其数据的描述可分为两层，一是对采集数据源及其数据的静态描述，包括数据源识别描述和数据构成描述;二是对采集过程中数据使用者和数据源之间交互的动态描述，包括数据操作，如图3所示，分述如下:

　　a)数据源识别描述：对数据源的基本属性的描述，如数据源名称、ID等。

　　b)数据基本描述：对数据源中数据基本构成的描述，包括:

　　1)数据构成：对数据源中数据组和数据的基础属性进行描述;

　　2)数据关联关系：对数据组之间的数据或数据组内部数据关联关系进行描述;

　　3)数据展示：对采集数据通过交互界面、表格、图等形式进行展示，该功能为可选，在图3中用虚线表示。

　　c)数据操作描述：对数据采集过程中相关数据进行操作的描述，包括对数据及数据组进行读、写以及对数据源的重置、自检、诊断等操作。