工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)系統(tǒng)2025-12-24實(shí)施2025-12-24實(shí)施I 1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 15系統(tǒng)架構(gòu) 16功能 27性能 48接口要求 59安全要求 510驗(yàn)收測(cè)試 5 7本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)商品學(xué)會(huì)歸口。本文件起草單位：寧波萬(wàn)德高科智能科技有限公司、浙江大學(xué)、浙江省圖靈互聯(lián)網(wǎng)研究院、寧波數(shù)字孿生(東方理工)研究院、西北工業(yè)大學(xué)、寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院、寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院、浙大寧波理工學(xué)院、寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院、中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)浙江有限公司寧波分公司、中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司寧波市分公司、中國(guó)電信股份有限公司寧波鎮(zhèn)海分公司、浙江高格軟件股份有限公司、廈門(mén)智呈聯(lián)眾科技有限公司、寧波市物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)、寧波市智能制造協(xié)會(huì)、寧波市智能制造專(zhuān)家委員會(huì)。本文件主要起草人：俞沛峰、劉伏亮、楊崇智、侯毓?jié)?、杜張煥、才振功、毛春苗、郭?guó)棟、何軍紅、劉仰光、陳楊、李威、姜浩、何劍海、何秦困、劉建民、張波、陳紅、樓丹偉、董志煒、周帥、饒曉春、王鵬、郜雪、楊耿業(yè)。11范圍本文件規(guī)定了工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)系統(tǒng)的縮略語(yǔ)、系統(tǒng)架構(gòu)、功能、性能、接口要求、安全要求、驗(yàn)收測(cè)試、運(yùn)維。本文件適用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T22239信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)基本要求3術(shù)語(yǔ)和定義本文件沒(méi)有需要界定的術(shù)語(yǔ)和定義。4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。PLC:可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)MES:制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecuationSystem)ERP:企業(yè)資源計(jì)劃(EnterpriseResourcePlanning)BI:商業(yè)智能(BusinessIntelligence)ELM:工程生命周期管理(EngineeringLifecycleManagement)5系統(tǒng)架構(gòu)工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1,應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備：包括PLC、傳感器、數(shù)控機(jī)床等底層工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，是數(shù)據(jù)采集的源頭；b)設(shè)備接入：通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)總線、3G/4G、NB-IoT等各類(lèi)有線和無(wú)線通信技術(shù)，接入各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、智能產(chǎn)品/裝備，采集工業(yè)數(shù)據(jù)；c)協(xié)議轉(zhuǎn)換：一方面運(yùn)用協(xié)議解析與轉(zhuǎn)換、中間件等技術(shù)兼容等各類(lèi)工業(yè)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。另一方面利用HTTP、MQTT等方式將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)應(yīng)用分析系統(tǒng)或數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)；d)數(shù)據(jù)處理：基于高性能計(jì)算、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、邊緣分析算法等技術(shù)支撐，在靠近設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲(chǔ)以及智能分析應(yīng)用，提升操作響應(yīng)靈敏度、消除網(wǎng)絡(luò)堵塞，并與云端數(shù)據(jù)分析形成協(xié)同。e)上層工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)：利用采集到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能，如生產(chǎn)優(yōu)化、資源管理等，具體2「過(guò)濾聚類(lèi)清洗RedisRSDSMySql協(xié)議解析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換身份注冊(cè)軟/硬件接口適配數(shù)據(jù)傳輸安全認(rèn)證設(shè)備接入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備PLC傳感器數(shù)控機(jī)床圖1工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)圖6.1數(shù)據(jù)采集6.1.1系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備基本信息、運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等多維信息，包括但不限于以下內(nèi)容：a)基本信息：編號(hào)、型號(hào)、IP、端口等；b)運(yùn)行數(shù)據(jù)：狀態(tài)、操作模式、坐標(biāo)等；c)生產(chǎn)數(shù)據(jù)：零件計(jì)數(shù)、零件總計(jì)數(shù)等；d)工藝數(shù)據(jù)：程序號(hào)、刀具號(hào)、倍率、轉(zhuǎn)速等；e)加工時(shí)間：總加工、循環(huán)、開(kāi)始時(shí)間等；f)健康數(shù)據(jù)：主軸負(fù)載、電機(jī)溫度等；g)報(bào)警信息：狀報(bào)警代碼、報(bào)警信息、報(bào)警類(lèi)型等；6.1.2數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(如5G、Wi-Fi、LoRa等)傳輸?shù)皆贫嘶虮镜胤?wù)器，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的管理基礎(chǔ)。6.2.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度等關(guān)鍵指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并做出響應(yīng)。6.2.2批處理與歷史數(shù)據(jù)分析平臺(tái)能對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的模式和趨勢(shì)。36.3.1支持將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴蠈庸I(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，并支持HTTP、HTTPS、MQTT、FTP等多種傳輸協(xié)6.3.2系統(tǒng)應(yīng)具備在網(wǎng)絡(luò)離線時(shí)緩存數(shù)據(jù)的功能，同時(shí)應(yīng)能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行緩存容量的配置對(duì)于可接受遠(yuǎn)程控制的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，系統(tǒng)宜具備接收并解析上層業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送6.6.1系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，且存儲(chǔ)時(shí)間不少于30d。6.6.2存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)應(yīng)能6.6.3數(shù)據(jù)應(yīng)采用獨(dú)立的存儲(chǔ)裝置，在不同物理空間保存數(shù)據(jù)應(yīng)能6.7.3支持管理人員為用戶(hù)分配不同為了便于現(xiàn)場(chǎng)安裝與維護(hù)人員的工作，系統(tǒng)應(yīng)具有相應(yīng)的配置工具，用斷線緩存配置等),同時(shí)宜具備遠(yuǎn)程配置、批量配置、配置導(dǎo)入導(dǎo)出等功能。4系統(tǒng)宜支持恢復(fù)出廠設(shè)置、應(yīng)用程序升級(jí)、采集驅(qū)動(dòng)升級(jí)、轉(zhuǎn)發(fā)驅(qū)動(dòng)升級(jí)、配置工具升級(jí)、遠(yuǎn)程升級(jí)、升級(jí)版本管理等功能，當(dāng)升級(jí)過(guò)程中出現(xiàn)異常時(shí)，網(wǎng)關(guān)可回滾到之前版本，不影響正常使用。7性能7.1數(shù)據(jù)采集7.1.1采集周期數(shù)據(jù)的采集周期應(yīng)符合實(shí)際生產(chǎn)的需求。7.1.2采集準(zhǔn)確度系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)計(jì)量設(shè)備的實(shí)際讀數(shù)一致，準(zhǔn)確度通過(guò)總差錯(cuò)率體現(xiàn)，系統(tǒng)采集的總差錯(cuò)率應(yīng)不大于0.1%。7.1.3采集成功率在實(shí)際工作條件下，系統(tǒng)采集成功率應(yīng)不低于90%。7.2數(shù)據(jù)傳輸7.2.1在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，系統(tǒng)應(yīng)具備將數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)丟包率和誤包率滿足允許誤差范圍的能力，同時(shí)包含通訊容錯(cuò)功能，以保證工業(yè)網(wǎng)關(guān)可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。7.2.2在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，數(shù)據(jù)的傳輸速率不應(yīng)低于10Mbps。7.3數(shù)據(jù)緩存數(shù)據(jù)緩存是指在遇到網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，可緩存數(shù)據(jù)到非易失性存儲(chǔ)器中，并在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時(shí)，把緩存數(shù)據(jù)通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)通道補(bǔ)傳到上層業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，通常使用天數(shù)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量來(lái)表示數(shù)據(jù)緩存性能。系統(tǒng)的緩存性能應(yīng)至少滿足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景需要，并預(yù)留一定的冗余量。7.4邊緣計(jì)算7.4.1邊緣計(jì)算是指工業(yè)網(wǎng)關(guān)使用網(wǎng)絡(luò)邊緣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，有效解決延遲、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定和低帶寬等問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和高效的數(shù)據(jù)處理，是對(duì)云計(jì)算的有力補(bǔ)充。邊緣計(jì)算提供了在設(shè)備端進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、分析和智能控制的功能。7.4.2系統(tǒng)邊緣計(jì)算性能分級(jí)如表1所示。宜達(dá)到E1級(jí)別。表1邊緣計(jì)算性能分級(jí)計(jì)算能力(CA)CA=模型實(shí)時(shí)控制7.5吞吐量系統(tǒng)每秒應(yīng)至少能處理1000筆數(shù)據(jù)采集與傳輸任務(wù)，其中數(shù)據(jù)采集任務(wù)的吞吐量不低于600筆/s,數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的吞吐量不低于400筆/s。7.6可信性5系統(tǒng)可信性指標(biāo)應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。一般情況下，可靠性(MTBF)應(yīng)至少達(dá)到500000h,可用性達(dá)到99.99%,可維修性(MTTR)小于6h。系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間應(yīng)不小于30000h。7.8.2易學(xué)性：系統(tǒng)操作應(yīng)簡(jiǎn)潔、易學(xué)。8.2應(yīng)具備提供給上層業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的接口(通常指轉(zhuǎn)發(fā)接口),如：以太網(wǎng)口、無(wú)線接口(包括系統(tǒng)受到攻擊(至少支持漏洞掃描或拒絕服務(wù)攻擊)時(shí)，宜能夠自動(dòng)記錄攻擊的發(fā)起地址、攻擊時(shí)6通過(guò)模擬實(shí)際場(chǎng)景，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，檢查是否滿足要求。10.2性能10.2.1數(shù)據(jù)采集采集周期啟動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行一段時(shí)間(建議至少持續(xù)一個(gè)生產(chǎn)周期或數(shù)小時(shí)，具體根據(jù)實(shí)際情況確定)。在運(yùn)行過(guò)程中，使用高精度的時(shí)間記錄工具記錄每次數(shù)據(jù)采集的時(shí)間點(diǎn)。采集準(zhǔn)確度在一定時(shí)間內(nèi)，每隔一定時(shí)間間隔，同時(shí)記錄計(jì)量設(shè)備的實(shí)際讀數(shù)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，不少于20組。按公式(1)計(jì)算總差錯(cuò)率。EP——采集總差錯(cuò)率；EN——采集與實(shí)際不符的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；D——采集數(shù)據(jù)總個(gè)數(shù)。采集成功率啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間(不少于8h)。在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)自動(dòng)記錄每次數(shù)據(jù)采集的結(jié)果。運(yùn)行結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)采集成功的次數(shù)和總采集次數(shù)，按公式(2)計(jì)算成功率。SP——數(shù)據(jù)采集成功率；N——采集總次數(shù)。10.2.2數(shù)據(jù)傳輸…啟動(dòng)系統(tǒng)，向數(shù)據(jù)接收端發(fā)送一定量的數(shù)據(jù)，同時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試軟件開(kāi)始測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸速率，記錄傳輸數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。10.2.3數(shù)據(jù)緩存通過(guò)在陪測(cè)PLC數(shù)據(jù)源中產(chǎn)生一組變化的數(shù)據(jù)，人為網(wǎng)絡(luò)中斷一段時(shí)間(通常要達(dá)到系統(tǒng)規(guī)定的緩存容量(單位為：天或者最大數(shù)據(jù)量)后，人為地再將網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常，測(cè)試平臺(tái)檢測(cè)補(bǔ)發(fā)的數(shù)據(jù)是否與理論值數(shù)據(jù)一致，一致則測(cè)試通過(guò)。10.2.4邊緣計(jì)算通過(guò)在陪測(cè)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生一組數(shù)據(jù)，被測(cè)系統(tǒng)需根據(jù)平臺(tái)