5G、人工智能与工业互联

目 录
1. 前言
1.1 5G、人工智能与工业互联网技术之间的关系............................................... 001
1.2 培养目标.............................................................................................. 001
1.3 课程体系.............................................................................................. 002
2. 5G 通信
2.1 大规模 MIMO 的详细介绍....................................................................... 005
2.1.1 弗里斯传输公式........................................................................... 006
2.1.2 mMIMO 优点.............................................................................. 008
2.1.3 应用场合..................................................................................... 010
2.2 UPF 核心技术介绍................................................................................. 010
2.2.1 UPF 背景介绍.............................................................................. 011
2.2.2 UPF 功能简介.............................................................................. 012
2.2.3 UPF 分流技术.............................................................................. 014
2.2.4 UPF 部署方式.............................................................................. 018
2.3 切片技术.............................................................................................. 022
2.4 移动边缘计算（MEC）........................................................................... 029
2.4.1 云边协同应用场景........................................................................ 029
2.4.2 云边协同参考框架........................................................................ 030
2.4.3 MEC 的云边协同.......................................................................... 031
2.5 5G 通信技术实践................................................................................... 034
2.5.1 路由器配置前准备........................................................................ 034
2.5.2 登录配置页面............................................................................... 035
2.5.3 网络配置..................................................................................... 036
2.5.4 SIM 卡 2/3/4/5G 方式上网............................................................. 037
2.5.5 APN 设置表................................................................................ 038
2.6 通过 5G 网络配置 IOT 数据中台实验......................................................... 038
2.6.1 操作说明..................................................................................... 040
2.6.2 创建账号、密码........................................................................... 040
2.6.3 创建订阅、发布话题..................................................................... 041
2.6.4 设备与话题绑定........................................................................... 042
3. 边缘控制 5G-PLC 控制器原理及实验
3.1 基础继电控制....................................................................................... 045
3.1.1 继电器、接触器........................................................................... 045
3.1.2 时间继电器.................................................................................. 045
3.1.3 主令电器..................................................................................... 046
3.1.4 电气控制线路............................................................................... 046
3.1.5 自锁控制..................................................................................... 047
3.1.6 互锁控制..................................................................................... 047
3.1.7 顺序控制..................................................................................... 048
3.2 5G-PLC 控制器基本原理......................................................................... 048
3.2.1 工作原理..................................................................................... 049
3.2.2 输入接口电路............................................................................... 049
3.2.3 输出接口电路............................................................................... 050
3.3 SoMachine Basic 编程软件.................................................................... 050
3.3.1 起始界面..................................................................................... 050
3.3.2 主界面........................................................................................ 052
3.3.3 编程操作..................................................................................... 057
3.3.4 任务管理..................................................................................... 058
3.4 PLC 控制器实践.................................................................................... 061
3.4.1 TM200-5G 控制器硬件特性............................................................ 061
3.4.2 基本指令练习............................................................................... 063
3.4.3 计时器实验.................................................................................. 064
3.4.4 ModBus 通信实验........................................................................ 068
3.4.5 电机控制实验............................................................................... 072
3.4.6 门禁系统模拟实验........................................................................ 075
4. 云端控制 - 低代码物联网开发平台原理与实验
4.1 node-red 系统简介............................................................................... 079
4.1.1 node-red 系统简介....................................................................... 079
4.1.2 node-red 历史............................................................................. 080
4.2 node-red 系统初识............................................................................... 082
4.2.1 系统界面..................................................................................... 082
4.2.2 模块与节点.................................................................................. 084
4.3 组态与应用实践.................................................................................... 113
4.4 数据中台与云计算实践........................................................................... 120
4.4.1 MQTT 通信协议原理.................................................................... 120
4.4.2 node-red 中控平台设计................................................................ 123
5. 人工智能原理与实验
5.1 引言：智能工厂.................................................................................... 129
5.1.1 工业大数据引领制造业转型发展...................................................... 129
5.1.2 工业 4.0 环境下的大数据价值体系................................................... 131
5.1.3 工业大数据的典型应用领域............................................................ 132
5.2 人工智能与机器学习.............................................................................. 133
5.2.1 什么是人工智能........................................................................... 133
5.2.2 机器学习与模式识别..................................................................... 134
5.2.3 神经网络..................................................................................... 135
5.3 图像处理.............................................................................................. 137
5.3.1 数字图像的基本概念..................................................................... 138
5.3.2 常用图像格式............................................................................... 139
5.3.3 数字图像的分类........................................................................... 140
5.3.4 数字图像处理系统........................................................................ 141
5.3.5 数字图像处理的工程应用............................................................... 141
5.3.6 数字图像处理的主要内容.............................................................. 142
5.4 人工智能模式识别实践........................................................................... 143
5.4.1 网络摄像头信息采集..................................................................... 144
5.4.2 人工智能识别平台应用.................................................................. 152
5.4.3 node-red 项目门禁系统构建.......................................................... 155
6. 综合实践
6.1 边云融合控制综合实践........................................................................... 163
6.1.1 PLC 程序设计.............................................................................. 163
6.1.2 云端系统构建............................................................................... 164
6.2 5G+ 人工智能综合实践........................................................................... 170
6.2.1 PLC 程序设计.............................................................................. 170
6.2.2 云端程序设计............................................................................... 171
7. 参考文献
1. 前言..................................................................................................... 181
2. 5G 通信................................................................................................. 181
3. 边缘控制 5G-PLC 控制器原理及实验........................................................... 183
4. 云端控制 - 低代码物联网开发平台原理与实验............................................... 183
5. 人工智能原理与实验................................................................................ 184