一、项目背景

我国从“十二五"规划开始明确提出要大力推进“两化"融合， 走新型工业化道路。所谓“两化"融合，即“工业化"与“信息化" 的深度融合。

在大力推进“两化"融合的过程中，一方面工业软件及信息技术服务需求将出现强劲增长，现场总线、多种通信网络互联、嵌入式技术和无线通信技术将不断融合，从而以此来拓展工业控制领域的发展空间。另一方面，“两化"融合将带动社会各大领域（不仅是工业制造领域，同时对于各大民用领域，比如楼宇智能化等）对工控类人才提出更高要求：不仅要能进行单台设备的控制，同时更需要会构建系统的网络化控制平台，构建基于 Web 的数据管理、远程监控的大型监控系统。

培养物联网应用技术等专业人才，需要紧跟时代步伐，学生必须掌握应用于生产制造、智慧农业、智慧城市、智能物流、智能交流等各个行业应用的工业级的物联网关键技术，掌握异构通信、数据云平台、系统运维服务等进行综合化的教学与系统化的实践训练。为了配合人才培养方案的实施，实现与产业应用，经多次企业调研、专家研讨，申请开展工业物联网实训室建设。

图 1 工业物联网行业应用

基于杰创云平台、网关、控制器、人机界面、智能硬件构建工业级的物联网应用，通过硬件系统构建和软件平台开发，广泛应用于智慧农业、畜牧养殖、能源管理、仓储物流、生产制造、智能家居等行业应用领域， 实现以下主要功能：

• 设备故障远程诊断，实时监控；
• 设备售后可靠性维护保养，如空压机售后保养；
• 试验检测设备数据真实性保障，如锂电池检测；
• 智慧城建，如城镇排涝、污水处理、垃圾再生处理；
• 智慧农业、智慧水务、智智慧水利等项目。

二、系统框架

杰创工业物联网实训系统详见图 2，从左至右包括物联网现场设备、通信网关、物联网云平台三大部分组成，此外还包括用户 HMI 和智能移动终端 APP。通过平台操作和远程监控运维，实现各个现场操作站点的数据管理，基于 Web 网实现数据远程发布，利用数据可视化 技术实现各工作站实时工作状态的显示。现场设备站点接收平台指令，进行现场各环境参数的监测以及各执行机构的动作。

图 2 杰创工业物联网体系架构图

图 3 工业物联网数据组织管理

（一）杰创物联网云平台：

杰创云信息化平台以产品深耕自动化行业多年和广泛应用为基础，面向远程数据采集的行业应用平台，涵盖功能包括设备接入、设备管理、数据存储、图形组态、数据展示、数据分析、用户管理等部分，支持网页端和手机 APP 同时监控，详见图 4。

性能优点:丰富的终端接入方式（2G、4G、WIFI、Ethernet）；灵活的连接性，支持杰创全系列 PLC 以及标准 MODBUS-RTU 协议设备接入；网页图形组态，更丰富的展现形式；平台简单易懂，免教学，轻松上手；历史数据、操作日志可查询；设备报警、维护保养提醒多终端支持，PC、安卓或苹果 APP（图 5）。

杰创云与传统组态的比较的主要优点是：1、支持远程操作；2、支持全线分配；3、支持操作日志追溯；4、对离散型设备区域化管理；5、支持手机 APP。主要缺点是：1、实时性相对于传统组态略差；2、动画效果差；3、同一画面显示多台设备数据。

图 4 杰创云平台（学习者）界面

丰富的用户权限划分：

• 管理员：可查看所有设备，可对所有设备进行操作，并分配权限；
• 操作员：可对设备数据编辑、添加设备、图形组态等操作；
• 用户：只能对设备进行查看监控；
• 访客：只能对设备进行查看，没有任何操作权限；
• 支持网页端和手机 APP 同时监控
• 支持 web 图形组态，更生动形象的展现设备数据，提升产品服务质量；

图 5 工业物联网操作与运维人机界面：PC、移动终端 APP

（二） 杰创物联网网关产品：

A-B OX网关提供4G/WiFi/RJ45丰富网络接入；标配RS232/485/422 串口；最多 2 路 10/100M 自适应 RJ45 接口；提供RJ45/WiFi 网络环境；允许各种网络设备使用；兼容市场各种主流控制器。

图 6 工业物联网行业应用

性能特点：4G 全网通、GPS 定位、串口透传功能、以太网 VPN 技术、网络环境使用、持久在线，具有断线重拨和看门狗等。支持串口及以太网设备，例如西门子、三菱、欧姆龙、台达等；设备故障远程诊断；设备售后可靠性维护保养，如空压机售后保养；试验检测设备数据真实性保障，如锂电池检测；智慧城建，如污水处理、垃圾再生处理、冷库；智慧农业、智能家居、智能房车等行业。

图 8 A-BOX 网关的三种连网方式：4G/WIFI/有线

(模式A：移动/联通/电信全网通，支持 3 在运营商 7 个频段；模式B：支持 2.4GHz 频段，150M 带宽传输速度；模式C：3 个 10M/100M 自适应网口，1 个 WAN 口，2 个LAN 口)

图 9 网关支持的无线通信连网方式：有线/2G/4G/WIFI

杰创物联网网关产品特点：4G/WiFi/RJ45 丰富网络接入、标配RS232/485/422 串口、最多 2 路 10/100M 自适应 RJ45 接口、提供RJ45/WiFi 网络环境，允许各种网络设备使用、兼容市场各种主流控制器。

表 1 杰创多种网关选型参考

2.T-BOX 以太网模块：

以太网模块使用 10/100M 自适应 RJ45 接口，支持基于 TCP/IP 的X-NET 和 MODBUS TCP 通讯协议。丰富了系统间的连接通信方式，配套DCS 系统的连接方式，打破传统工自动化系统的孤岛状态。主要监控方式有XC/XD 系列 PLC 编程工具软件、网站、APP、Kingview、Wincc 等。

功能说明:

(1) 实现灵活的分布式自动化结构，简化系统管理。(2) 通过RJ45 标准接口进行以太网访问，基于标准 TCP/IP 协议进行通讯。(3) 通过工业以太网，实现系统远程编程，监控和诊断，以节省时间和经费。(4) 通过以太网存储和操纵数据信息，为简化过程数据的处理和归档打下基础。(5) 可使以太网与自动化控制设备互相通讯，使得这些设备可用于复杂的系统中。(6) 高性价比并以简单形式将以太网连接到所有自动化的设备和层次。(7) 易于维护，支持简单的用户友好诊断功能。

产品特点:内网可达 4 个主站,同步监控支持同时内、外网监控, 支持MODBUS TCP 用于连接组态软件,T-BOX 支持MODBUS TCP 主/从模式,TBOX 采用 24V 直流供电,支持 RS232C/RS485 串口连接方式,提供运行状态信号灯指示功能,以太网PLC 采用10/100M 自适应以太网口。

三、实训系统方案

杰创工业物联网实训室支撑高职院校物联网应用技术专业人才培养，用于相关专业的教学实训、科研开发、社会培训、1+X 认证等需求，系统综合应用 4G 通信、计算机、云计算、传感控制等技术，采用工业级的产品构建实训系统，可实现的实训功能有：

现场传感器与控制器间的数据通信实现；现场控制器通过网关与云平台管理层之间的数据通信，间接实现生产数据的实时存储与历史数据查询；基于 Web 的远程网络监控系统的设计；建立工业物联网系统集成和组态的概念，对现代化的物联网技术进行深层次应用；对于工业、民用现场数据采集或检测用传感器数据上传技术有一个系统的掌握。

图 10 杰创物联网实训系统结构图（每套相同）