【免费】叶静波_17373176_开题报告-2.01资源-CSDN文库

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北京航空航天大学计算机学院

本科生毕业设计（论文）开题报告

论文题目：工业产线数据云采集系统设计与实现

学生姓名：叶静波

学生学号： 17373176

专业：计算机科学与技术

指导教师：沃天宇

学院(系)：计算机学院

北京航空航天大学计算机学院

北京航空航天大学计算机学院本科生毕业设计（论文）开题报告 3

本科生毕业设计 (论文 )开题报告

学生姓名

叶静波

学号

17373176

专业班级

170614

指导教师

沃天宇

职称

副教授

单位

北京航空航天大

学计算机学院

题目类型

□理论研究 ☑应用研究 综述 □其它

如选“其它”，请自定义题目类型

题目来源

☑校内 □校外

毕业设计

（论文）题

目

工业产线数据云采集系统设计与实现

开题报告（阐述课题的目的、意义、研究现状、研究内容、研究方案、进度安排、

预期结果、参考文献等）

一、研究目的和意义

工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”，成为衡量一个国家科技创新和

高端制造业水平的重要标志。近年来，以物联网、云计算、大数据和人工智能为

代表的新一代信息技术与传统工业机器人技术交叉融合，推动工业机器人云平台

技术的产生，并使其呈现出泛在互联、云边端协同、智能服务的新趋势。

本课题的来源项目为“工业机器人云平台”，项目的最终目标是面向工业机

器人智能运维需求，利用机器人生命周期中产生的数据进行可视化分析，突破多

源时序数据的序列耦合、关联匹配和模式识别等关键技术，实现工业机器人的远

程监控，并建立故障诊断和预测性维护模型，开发工业机器人智能运维云服务。

要想实现分析预测的准确和及时，就必须有庞大的数据集作为模型建立的基础，

因此设计和实现一个可靠、高性能、实时的云数据采集系统是该项目的关键。

工业产线设备协议的多样性以及本地监控系统的低维护性给工业数据采集、

数据安全和统一监控带来了难题。当今的工业产线领域中，OPC（OLE for Process

Control）协议已经成为了一种标准。但是基于 DCOM（Distributed Component

Object Model）的 OPC DA 技术并不支持数据在 Internet 上的传输，使得在某些应

北京航空航天大学计算机学院本科生毕业设计（论文）开题报告 4

用中无法满足要求。OPC UA（OPC Unified Architecture）协议由 OPC 发展而来，

是对 OPC 的继承与升级，解决了传统 OPC 对 Windows 平台的依赖以及对分布

式系统信息交换不适用等主要问题[1]。该规范规定了不同软件产品间进行数据交

换的标准通信接口，将 OPC UA 运用到数据采集系统[2]，解决了系统因为工业

设备通讯协议多样带来软件开发复杂多样的困难。OPC UA 协议具有安全性高，

效率高的特点。现代工业产线的数据采集和传输已经不再是单一、孤立的信息交

换了，而是形成一种工业网络，网络中的任何设备之间都可以进行信息传输和共

享，工业网络通过 Internet 网络进行连接,同时 TCP/IP 等开放性协议在工业网络

中也广泛使用，使得工业网络安全性问题日益凸显。与传统的 OPC 相比，OPC UA

还有一大优点就是官方加入了安全规范，OPC UA 规范支持数据在 Internet 上远

程传输[3]。

工业产线设备采集的数据具有时序数据[4]的鲜明特征，如数据和时间密切相

关且绝大多数请求为写入请求，同时工业设备采集的数据大量性，造成数据访问

低效率、延迟、低可靠性的问题，为此采用 Kafka 集群中间件、Mysql 数据库和

Redis 缓存作为云端存储系统构建的基础，同时采用时序数据库 InfluxDB 作为离

线有序数据分析的数据库。

本研究面向基于云平台的工业机器人远程监控需求。拟设计与实现面向工业

机器人的数据云采集系统，实现多协议集成的数据交换接口，优化数据库性能，

最后配合前端技术进行测试验证，满足工业机器人监控的实时性、云采集系统的

可靠性和高性能要求。

二、研究现状

1. OPC UA 协议在工业产线中的应用现状

1）目前，在工业产线领域，制造业信息化走在前列的制造商大部分的设备

仍然使用的是传统的基于 COM/DCOM 的 OPC 技术，由于 OPC UA 架构完全不

同于 OPC，企业需要花费大量的人力财力物力去进行协议替换，不利于 OPC UA

的推广。因此 OPC 基金会提供了 OPC 外包程序，将传统的 OPC 接口转化为 OPC

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