教育行业工业互联网实训基地产品解决方案

一、项目背景

随着工业互联网的快速发展，对具备相关技能的专业人才需求

日益增长。教育行业需要建立工业互联网实训基地，为学生提供实

践环境，使其能够深入理解和掌握工业互联网的核心技术与应用场

景，培养适应新时代工业数字化转型需求的高素质人才。

二、产品解决方案

（一）工业互联网基础教学平台

1. 理论教学模块

o

提供丰富的工业互联网课程资源，包括工业网络技术、

工业数据采集与分析、工业自动化控制、智能制造等领域的教材、

课件、视频教程等。例如，有详细讲解工业以太网、OPC UA 等工

业网络协议的电子教材，以及演示工业数据采集过程和数据分析方

法的教学视频。

o

支持在线学习、测验与考试功能，教师可以通过平台布

置作业、组织考试，学生在线完成并提交，系统自动批改客观题并

生成成绩统计分析报告，方便教师了解学生学习情况。

2. 虚拟仿真实验模块

o

构建工业互联网虚拟仿真环境，涵盖工业生产流程模拟、

工业设备虚拟操作、工业网络搭建与调试等虚拟实验项目。例如，

学生可以在虚拟环境中模拟搭建一个自动化生产线的工业网络，进

行网络配置和设备联调，观察网络通信状态和生产流程运行情况，

而不会对实际设备造成损坏。

o

提供虚拟实验的交互操作功能，学生能够像操作真实设

备一样对虚拟工业设备进行控制和参数设置，通过虚拟仪表、指示

灯等直观地了解设备运行状态，增强实践动手能力和对工业互联网

系统的感性认识。

（二）工业互联网实训设备

1. 工业网络实训设备

o

包括工业以太网交换机、工业无线 AP 等网络设备，以

及各类网络线缆、接头等配件。例如，选用具有多个以太网端口和

不同速率（如千兆、百兆）自适应功能的工业以太网交换机，支持

多种 VLAN 划分和 QoS 策略设置，满足不同工业网络拓扑结构和

数据 传输 要求的实训需求。

o

配备网络测试仪、协议分析 软 件等工具，学生可以 利 用

这些 工具对工业网络的 连 通性、 传输 性能、协议 合规 性等进行测试

和分析。例如，使用网络测试仪 检 测网络线缆的线 序 、长 度 、 衰减

等参数， 利 用协议分析 软 件 捕获 和解析工业网络中的数据包， 查看

网络通信过程中的协议交互细 节 。

2. 工业数据采集与控制实训设备

o

由传 感 器 （如 温度传感器、压力传感器、流量传感器

等）、 数据采集卡 、 PLC （可 编 程 逻辑 控制 器 ）、 工业机器人 等组

成。例如，高 精度 的 温度传 感 器 可实时采集工业环境中的 温度 数据，

数据采集 卡将传 感 器 模拟信 号 转换为数字信 号后传输给 PLC，PLC

根 据 预 设的控制 逻辑 对工业机 器 人进行动作控制，实 现 工业生产过

程中的数据采集与自动化控制实训。

o

提供配 套 的 编 程 软 件和 开 发工具，学生可以学习使用

PLC 编 程 软 件 编写 控制程 序 ，如 梯形图编 程，实 现 对工业设备的 逻

辑 控制 ；利 用机 器 人 编 程 软 件对工业机 器 人进行运动 轨迹规 划和 任

务编 程，培养学生在工业数据采集与控制领域的实践技能。

（三）工业互联网创新应用开发平台

1. 应用开发工具集

o

集成多种工业互联网应用 开 发工具，如工业 APP 开 发 框

架 、工业 大 数据分析工具、人工智能 算 法 库 等。例如，基 于 低代码

开发平台的工业 APP 开发框架 ，学生无需深入掌握 复杂 的 编 程 语言 ，

即 可通过 拖拽 组件、设置 属 性等方 式 快速 开 发工业 APP，用 于 工业

设备 监 控、生产 管 理等应用场景。

o

提供 开 发环境搭建与 管 理功能，教师可以 根 据教学需求

为学生分配不同的 开 发环境，包括计 算 资源、 存储 资源、 开 发工具

软 件等，学生可以在自 己 的 开 发环境中进行应用 开 发项目实践，互

不 干扰 。

2. 应用展示与共享平台

o

建立工业互联网应用展示平台，学生 开 发的工业 APP、

数据分析模型、智能控制 算 法等成 果 可以在平台 上 进行展示和分 享 。

例如，以项目 案 例的 形式 展示 优秀 的工业互联网应用成 果 ，包括应

用的功能 介绍 、技术实 现 方 案 、应用 效果 等，方便学生 之间 相互学

习和交流。

o

支持应用的 部署 与运行测试功能，学生 开 发的应用可以

在平台 上 进行 部署 和运行测试，平台提供真实的工业数据和运行环

境模拟， 检 验应用的可行性和有 效 性，为学生进一 步优 化和完 善 应

用提供 依 据。

三、技术架构

（一）基础设施层

1. 计算资源

o

采用高性能 服务器 集 群 作为计 算 资源的核心， 服务器 配

置多核心 处 理 器 （如 英特尔至 强系 列 ）、 大容量内存 （如 64GB 及

以 上 ）和高速 存储 （如 SS D 硬盘阵列 ），以满足工业互联网实训过

程中 大量 数据 处 理、 复杂 模型运 算 和多用 户 并发 访问 的需求。

o

对 于 一 些 对计 算 性能要求 极 高的工业 大 数据分析和人工

智能训 练任务 ，可以 引 入 G PU 计 算 资源， 利 用 G PU 的并行计 算 能

力 加 速数据 处 理和模型训 练 过程。

2. 网络资源

o

构建高速、 稳定 的 校园 网络作为工业互联网实训基地的

网络基 础 ，网络 主干 采用 万 兆以太网技术，接入 层 采用千兆以太网

到桌面 的方 式 ， 确保 数据 传输 的高速率和 低延迟 。

o

划分不同的网络 区 域，如教学 区 网络、实训设备 区 网络、

开 发测试 区 网络等，通过 VLAN 技术实现网络隔离 ， 保障 网络 安全

和数据 传输 的 独 立性。同时，在网络 边界部署防火墙 、入 侵检 测系

统等 安全 设备， 防止外部非 法网络 访问 和网络 攻击 。

3 . 存储资源

o

配备集中 式存储 系统，包括 网络附加存储（NAS） 和 存

储区域网络（SAN） 。 NAS 用 于存储 教学资源、学生作业、项目

资料 等 文 件数据，提供便 捷 的 文 件 共享 和 访问服务； SAN 则主 要用

于存储 工业大数据、数据库数据、虚拟机镜像 等对 存储 性能和可 靠

性要求 较 高的数据，通过 光纤 通 道或 i SCS I 协议实 现 高速的数据 读

写 。

（二）平台服务层

1. 身份认证与授权服务

o

建立统一的 身份 认 证 与 授权 系统，支持多种认 证 方 式 ，

如用 户名 / 密码 、指 纹 识 别 、人 脸 识 别 等， 确保 用 户身份 的真实性

和 安全 性。教师、学生和 管 理 员 等不同 角色 的用 户 在 登录 工业互联

网实训基地的各个平台和系统时，需要通过 身份 认 证 系统进行 身份

验 证 。

o

根 据用 户角色 和 权限 设置， 授权 系统为用 户 分配相应的

操作 权限 。例如，教师具有课程 管 理、作业布置、成绩 评定 等 权限；

学生可以进行课程学习、实验操作、应用 开 发等 ；管 理 员负责 系统

的配置、用 户管 理、资源分配等工作，通过 权限 控制 保障 系统的 安

全稳定 运行。

2. 数据管理服务

o

提供数据采集、 存储 、 处 理和分析 服务 。数据采集 服务

负责从 工业实训设备、 传 感 器 、网络设备等多种数据源采集数据，

如工业生产过程中的实时数据、设备运行状态数据、网络流 量 数据

等，并 将 采集 到 的数据进行 清洗 、转换和 存储到 相应的数据 库 中。

o

数据 处 理和分析 服务 基 于大 数据 处 理技术和人工智能 算

法，对 存储 的数据进行 挖掘 和分析，提 取 有 价值 的信 息 ，如通过数

据分析发 现 工业生产过程中的 潜 在 故障隐患 、 优 化生产流程的关 键

参数等，为教学和实训提供数据支持和 决 策 依 据。

3 . 应用开发服务

o

为工业互联网应用 开 发提供技术支 撑 ，包括应用 开 发 框

架 、中 间 件、AP I 接口等。应用 开 发 框架 提供了 开 发工业 APP、智

能控制系统等应用的基 础架 构和工具集， 降低开 发 难度 和提高 开 发

效 率。中 间 件如 消息队列 、 缓存服务 等用 于 解 决 应用 开 发过程中的