工业互联网实践中心建设方案|基于工业互联网理实虚一体化实践平台

PART 01    实验室简介

        该方案是基于工业互联网技术，包含工业互联网理实虚一体化单元、工业物联网实训单元、工业互联网微型工厂综合实践单元和海量教科研资源。其以工业物联网嵌入式套件为控制端，实现对自动化应用开发，通过边缘计算、MQTT以及工业互联网总线协议连接至百度云、阿里云或者用户自建云服务进行前端、后端以及应用端方面的工业互联网架构开发应用。可满足《工业互联网数据采集与应用》、《工业总线技术》、《工业互联网应用端软件开发与编程》、《工业互联网边缘计算开发与应用》、《工业互联网APP编程》、《工业互联网产线系统》等课程的认知和实践教学。

建设效果图如下：

该方案建设内容按照《工业互联网产业人才岗位能力要求》为蓝本，分为五大模块和能力培养内容：

产品特点

1、工业大数据与工业智能：基于工业控制、工业总线以及传感网，进行数据采集及预测性维护等，通过掌握网络通讯、数据存储以及工业总线技术等进行的计算机软件控制及数据开发。

2、数据存储与部署：基于云计算、数据库以及服务器部署等要求，通过数据库链接至云平台形成工业云端数据存储，定义设备功能和分类，形成基于微服务架构的工业物联网系统云平台。

3、工业应用与互联网：基于前端设计、包含通过HTML，CSS及JavaScript等前端应用技术，通过前端服务器完成对工业应用的各种界面及应用端开发。

4、工业APP：基于工业互联网，工业 APP 是面向工业产品全生命周期相关业务(设计、生产、实验、使用、保障、交易、服务等)的场景需求，把工业产品及相关技术过程中的知识、最佳实践及技术诀窍封装成应用软件。

5、工业人工智能：基于工业互联网数据传输，定制专业的人工智能判断专家系统，以机器视觉、云AI搜索、语音智能为主流，给与工业控制的智能化判断及应用。

PART 02    平台概述

1、工业互联网理实虚一体化实践平台

该平台采用数字孪生技术，结合工业互联网1+N开发套件，形成以虚拟化工厂为载体，真实的边缘计算为采集平台，构建出1:1的数字化产线与应用仿真平台。该平台能够建立从基本的产线控制、数据联网、数据采集再到工业互联网应用端开发的教学与实训。

功能

1、满足教学应用：该平台能够满足工业互联网的边缘计算数据采集、工业总线数据通讯、智能制造MES系统认知与开发以及工业互联网传感器认知与教学应用。

2、满足实训课程：该平台结合虚实仿真系统，能够提供教师和学生对于课程设计、毕业设计的自主开发与教学应用。

3、满足创新性：该平台能够满足虚拟仿真、虚实仿真、编程实验以及考核应用，能够适应课堂教学的，课上、课下、项目开发、课程设计环节。

2、工业互联网网络集成实践平台

       工业物联网实训平台是一款工业物联网综合教学实训平台，包含了完整的工业物联网架构，包括：感知设备、执行机构、无线传感网络、有线传感网络、工业主控机构、工业物联网云平台、工业大数据分析平台。工业物联网实训平台使用了工业物联网、嵌入式、大数据、移动应用、人工智能等新兴技术，同时内置工业互联云平台，为高校相关学科专业升级和改革提供教学、实验和科研支撑。

       平台结构上使用工业铝型材和冷轧钢板，面板采用网孔板设计。孔板通过线槽分割成的宫格结构，方便装卸非常适合快速多次的实践教学，非常灵活方便，在满足理论和实验教学的同时，还能够进行综合布线等拆装操作，实验平台支持多名学生同时操作和学习。工业互联网智能网关实验台以工业智能网关为核心，结合PLC、伺服系统、RFID等自动化设备，实现工业数据采集、工业以太网、现场总线、边缘计算、云服务开发、远程访问等实验教学。通过该系统，学生可以掌握工业互联网应用开发流程。

3、工业互联网微型工厂综合实践平台

       工业4.0微型工厂采用先进的人工智能技术、机器人技术以及互联网技术，融合数字孪生技术、可编程、趣味性特点，打造出一套微缩型未来工厂平台，通过无人化运行，可编程示教，个性化智造，让智能制造、工业4.0走入学生的认知及应用领域，让高大上的智造技术变的触手可及。桌面微工厂以小型的柔性制造系统为载体，占地空间小，构建学习与工作站，配套开发以工业4.0无人智能工厂系统认知、组建、操作、编程与维护为主要内容一体化教学方案，按照通俗易懂的课程模式组织教学，柔性工厂组建、数控激光雕刻与工业机器人、机器视觉检测的学习与训练变得轻松、简单。

特点

1、可重构工业机器人，激光雕刻，控制系统、数字孪生仿真构成六个主题实验平台，形成从基础编程，应用，实训到集成开发的一体化方案。

2、模块化组合：各个模块之间相对独立，可单独实训亦可组合实训应用，每个模块采用数字化看板+智能控制单元集成。

3、系统易维护，可开发，可实训，又不失它工业化的特性。满足工业互联网专业对智能工厂从设备层到管理层的开发应用，涵盖电子信息、计算机、工业机器人等众多专业领域的专项技术和专业核心技术的教学、科研和实训。

4、数字孪生，系统配套1:1的数字化孪生系统，能够通过虚拟化仿真映射至真实的产线，即实现人手一机的实训与应用。