物联网知识：数据采集是怎么实现的？

物联网中数据采集的实现方式

物联网世界中，数据采集是所有环节中的基础性工作。要实现现场各种设备数据信息的互联互通，由于设备类型、系统、接口的多样性，通常需要采用多种不同的方式去采集这些数据。以下是物联网中数据采集的主要实现方式：

一、数据采集的主要方法

1. 软件直接通信采集

   现场借助数控系统自身的通信协议、通信网口，不添加任何硬件，直接与数据采集服务器进行通信。

   服务器上的软件进行数据的展示、统计、分析。

2. 通过网关采集

   对于没有以太网通信接口或不支持以太网通信的系统，可以借助网关连接现场设备，实现对设备数据的采集。

   网关可以将不同的协议转化为标准协议，与本地监控系统或云平台连接，实现设备数据的采集上传。

3. 通过数字控制器进行采集

   对于设备没有网口也没有串口，主要是IO接口的设备，可以通过数字控制器的IO接口连接设备，进行数据采集。

   数字控制器含远程采集与控制模块，可以实现数字量、模拟量等数据采集，并通过串口、RJ45、无线等方式上传到本地监控系统或云平台连接，实现设备数据的采集上传。

二、数据采集装置的工作原理

数据采集与控制装置的功能包括设备接入、协议转换、边缘计算等。

1. 设备接入

   设备接入是数据采集建立物理世界和数字世界连接的起点。

   利用有线或无线通信方式，实现作业现场和智能产品/移动装备的泛在连接，将数据上报到云端。

2. 协议转换

   数据接入后，将对数据进行解析、转换，并通过标准应用层协议如MQTT、HTTP上传到物联网平台。

   部分工业物联网应用场景，在协议转换后，可能在本地做即时数据分析和预处理，再上传到云端，提升即时性并降低网络带宽压力。

3. 边缘计算

   边缘计算具有数据就近处理的优势，近年来发挥的作用越来越显著。

   边缘计算在物联网体系中扮演着重要角色，边云协同也逐渐成了共识。

三、MQTT协议在数据采集中的应用

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的通信协议，适用于物联网环境。为了克服Modbus协议的限制，实现更高效、安全的数据采集，可以使用MQTT协议。

1. MQTT协议的特点

   MQTT协议是一种发布/订阅模式的消息传输协议，具有低带宽和低功耗的特点。

   支持多对多的通信模式，可以实现设备之间的实时数据交换。

2. MQTT协议在物联网中的优势

   多对多通信：MQTT协议支持多对多的通信模式，可以同时连接多个设备和传感器，实现实时的数据交换和控制。

   低带宽低功耗：MQTT协议使用轻量级的消息传输机制，可以降低数据传输的带宽和功耗，适用于资源受限的设备和网络环境。

   安全性：MQTT协议支持基于TLS/SSL的加密传输，可以增加数据传输的安全性，防止数据被窃取或篡改。

   灵活性：MQTT协议的主题机制可以实现数据的分类和组织，方便数据的管理和订阅。

四、实例：斯科德智能SKD180系列物联边缘网关装置

斯科德智能为建构全面物联网产品体系，自主研发了斯科德智能SKD180系列物联边缘网关装置。

1. 主要特点

   广泛兼容各种通信协议，集数据采集器与通用控制器为一体。

   具备多种通信接口，如以太网口、串口、USB等，以便与各类设备和传感器进行连接。

   具备强大的数据处理能力，可以对采集到的数据进行实时处理和分析。

   支持数据的本地存储和实时传输，支持远程配置和管理。

   使用轻量级的消息传输机制，降低了数据传输的带宽需求和功耗。

   具备数据运算、运行状态判断、控制逻辑指令下发等功能，提高响应灵敏度，减少数据冗余。

   具备高度的安全性和可靠性，支持数据的加密传输和访问控制，具备自动重连和故障转移等功能。

2. 应用场景

   适用于建筑、工业、公用基础设施等多领域的数据采集与边缘计算需求。

   实现现场不同设备的数据采集，实现设备状态监控、报警推送、远程调试和数据分析等功能。

综上所述，物联网中的数据采集通过多种方式实现，包括软件直接通信采集、通过网关采集和通过数字控制器采集。数据采集装置通过设备接入、协议转换和边缘计算等功能，实现数据的采集、处理和传输。MQTT协议作为一种轻量级的通信协议，在物联网数据采集中具有显著优势。斯科德智能SKD180系列物联边缘网关装置作为实例，展示了物联网数据采集技术的实际应用和效果。

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