一、概述

工业数据采集（CariIOT）系统是天地（常州）自动化股份有限公司针对煤炭行业各类安全监测监控子系统、安全生产管理系统、经营管理系统中各类多种来源和多种协议的时序数据、结构化数据以及非结构化数据所自主研发的数据采集、治理与发布的系统。

工业数据采集（CariIOT）系统采用冗余架构设计思路，从各类现场子系统、PLC、总线等设备中，实时读取并解析数据，通过对数据的清洗及对象化建模，最终存储至矿山智能化综合管控平台，支持多个消息主题的并发数据处理，支持亿级设备安全稳定连接、10万TPS高并发可靠通信，服务可用性99.95%。

工业数据采集系统架构图

二、功能特性

多种数据接入协议：包括MQTT(S)、CoAP、CAN、OPCDA、LwM2M、物联感知协议、备查协议、文本、RTSP、OPC-UA、Modbus、IEC104/61850等，可满足对煤炭行业特有的安全监控、人员定位、辅助运输、电力监控、各类工业控制、自有协议、作业机器人等数据的采集、清洗、建模与发布。

支持多种接入方式：集成IoT Device SDK接入、使用预集成模组接入、使用平台API接入等。

多样的采集驱动：支持罗克韦尔、西门子、欧姆龙、日立、三菱、台达等PLC，Modbus TCP等协议；

数据安全接入：

①一机一密：每个设备具备唯一的预共享密钥鉴权参数，每个设备具备唯一的deviceid与Secret鉴权参数，设备接入需要校验。

②CA证书认证：支持CA证书认证，接入安全等级高。设备校验平台的证书，如果设备注册时选择了X509方式接入，平台校验设备证书。

③安全传输：基于TLS、DTLS、DTLS+加密协议，提供安全的传输通道，满足GDPR数据隐私保护要求。

④其他自定义加密传输技术，包括RestFul、MQTT、FTP等多种文件传输加密技术；

简单方便的数据终端、工程管理：能够单个或批量启动、停止数据终端的采集，监视数据终端变量的值、质量戳和时间戳。

远程运维能力：提供完整详细的各子系统、设备数据采集日志信息，平台可采集该日志信息进行分析，以支持矿井智能化综合管控业务的初步故障诊断与运维管理。

设备影子管理功能，设备影子是一个JSON文件，用于存储设备的在线状态、设备最近一次上报的设备属性值、应用服务器期望下发的配置。每个设备有且只有设备影子，设备获取和设置设备影子以此来同步设备属性值，并根据具体要求，实现设备与平台配置文件的下发与上传，保证影子与设备配置的同步。

支持托拉拽开发界面，通过托拉拽实现JavaScript插件自动生成。

支持云边两级架构，边缘侧支持以下能力：

1.支持SSH远程登录边缘节点执行运维，边缘节点单向连接平台侧，不暴露边缘节点IP，保证安全运维通道。

2.支持边云文件同步能力，平台侧界面操作文件上传下载，到边缘节点指定目录。

3.支持边缘数据采集，采集点位在边缘节点上可进行线性计算、清洗过滤、点位映射，支持点位匹配模型后进行上报或反写。

4.支持在平台侧管理业务应用、协议驱动的生命周期，分发到指定边缘节点执行热部署升级。

5.支持边缘节点内不同应用之间的数据流转。

三、产品功能

1. 采集配置与管理功能：实现所接入子系统、设备及变量维护，采集启停管理功能；

2. 数据采集功能：实现对行业通用协议MQTT(S)、CoAP、CAN、OPCDA、LwM2M、物联感知协议、备查协议、文本、RTSP、OPC-UA、Modbus、IEC104/61850等设备和系统进行采集和读写的功能。支持图形化托拉拽开发界面；支持云边两级架构；支持完整Topic用户自定义，进行双向消息通信；支持应用服务器通过HTTPS、AMQP、OPCUA等订阅设备上报数据；支持流转数据内容，触发条件，流转方式，数据目的地等流转规则配置，并支持标准T-SQL的数据查询、发布及订阅功能。

3. 多样数据采集功能：支持对煤矿各类自定义数据传输规范进行数据集成，如安全监测、人员定位、辅助运输等以MQTT、文本等方式，从指定存储路径下的文件中获取数据，支持TXT、XML、JSON等多种文件格式。系统需要根据文件生成方提供的数据结构和生成规则，采取定时访问的方式，获取并解析数据；同时支持数据库模式的安全生产管理业务数据，诸如销售管理、双预控、企业经营管理等方式，从关系型数据库中获取数据，支持MySQL、PostgreSQL、Oracle和SQLServer等主流关系型数据库，根据数据库管理方提供的访问权限和数据字典，采取定时查询的方式，增量或全量导出数据。

4. 数据清洗与对象化建模功能：支持边缘数据采集，同步在边缘节点上实现数据采集、线性计算、清洗过滤、点位映射等功能，支持点位匹配模型后进行上报或反写。支持在平台侧管理业务应用、协议驱动的生命周期，分发到指定边缘节点执行热部署升级。支持在边缘侧的对象化建模及数据属性赋值，支持对象化的数据集成与应用范围。支持边缘节点内不同应用之间的数据流转等；

5. 数据清洗与对象化建模功能：区分设备监测类数据和一般业务数据，并分别进行数据的解析。针对设备监测类数据，在数据解析时，建立并存储监测点位之间的组织关系以及监测点位与设备系统之间的逻辑层级，支持对设备对象及数据对象的属性化建模管理功能，即构建物模型。

6.数据采集过程的动态监视功能：系统具备以浏览器页面的形式，对规则链、数据源和物模型的数据查询及管理可视化界面；

7.远程授权管理功能：针对不同数据域的采集，CariIOT基于统一的智能矿山综合管控平台，实现中心授权管理的模式，对各数据终端采集实例数授权管理，实现不同数据采集的分权、分域管理；

8.故障诊断与运维管理：支持远程部署与运维，实现子系统采集配置的修改，远程更新操作；可提供完整详细的采集运行日志管理，并提供简单易用的初步故障诊断、安全易用的用户系统支持；支持SSH远程登录边缘节点执行运维，边缘节点单向连接平台侧，保证安全运维通道。同时支持边云文件同步能力，平台侧界面操作文件上传与下载，到边缘节点指定目录。

9.数据转发功能：支持包括基于物联感知协议、MQTT、OPC UA、WebAPI等多种方式的数据发布功能，同时支持根据第三方数据交互规范进行订阅式数据发布功能 。

10.该IOT所依托的“采矿行业智慧矿山工业互联网平台”获得江苏省2021年度省重点工业互联网平台。

 四、行业支持及推荐的数据采集方式