01
数据采集系统概述
工业4.0背景下的数据采集 · SCADA与DCS系统简介 · 典型架构（传感器-采集卡-上位机）
工业4.0SCADADCS
02
传感器与信号类型
模拟量传感器（4-20mA/0-10V）· 数字量传感器（开关量/脉冲）· 智能传感器与IO-Link
4-20mAIO-Link智能传感
03
信号调理与隔离
信号放大 · 滤波 · 电气隔离（光耦/磁耦）· 抗干扰设计原则
光耦磁耦抗干扰
04
数据采集卡（DAQ）选型
采样率 · 分辨率 · 通道数 · 量程 · 触发方式 · NI与研华产品对比
DAQNI研华
05
Modbus RTU通信协议
物理层（RS-485）· 报文结构（地址码/功能码/数据/CRC）· 主从模式
RS-485CRC主从
06
Modbus TCP通信协议
与RTU的区别 · 报文封装 · Socket编程基础
TCP/IPSocket报文
07
Python串口通信实战
pySerial库安装 · 串口参数配置（波特率/数据位/停止位/校验位）· 读写操作
pySerial串口波特率
08
Python Modbus库应用
使用pymodbus库实现RTU Master · 读取保持寄存器与输入寄存器
pymodbusRTU寄存器
09
OPC UA通信基础
OPC UA架构（客户端/服务器）· 信息模型（节点/变量/方法）· 安全性配置
OPC UA节点安全
10
Python OPC UA客户端开发
使用opcua-asyncio库连接服务器 · 读写变量 · 订阅数据变化
asyncio订阅变量
11
数据采集中的时间同步
NTP协议 · 时间戳管理 · 数据对齐策略
NTP时间戳对齐
12
数据缓存与队列
环形缓冲区 · 生产者-消费者模式 · Python queue模块应用
缓冲区queue生产者-消费者
13
数据清洗基础
缺失值处理（插值/删除）· 异常值检测（3σ/箱线图）· 重复数据去重
3σ箱线图插值
14
数据滤波算法
移动平均滤波 · 中值滤波 · 一阶低通滤波（RC滤波）· 卡尔曼滤波入门
卡尔曼低通中值
15
数据重采样与对齐
降采样（聚合）· 升采样（插值）· 时间序列对齐
降采样升采样对齐
16
数据存储方案
CSV文件存储 · SQLite数据库 · 时序数据库（InfluxDB）简介
CSVSQLiteInfluxDB
17
Python CSV与Excel处理
csv模块 · pandas读写Excel · 大数据量分块读取
pandasExcel分块
18
Python SQLite数据库操作
创建表 · 插入数据 · 批量写入 · 时间序列查询优化
SQLite批量时序
19
数据可视化基础
Matplotlib绘制实时曲线 · 多子图 · 坐标轴动态更新
Matplotlib实时子图
20
实时数据仪表盘
使用Plotly Dash或Bokeh构建Web仪表盘 · 数据刷新机制
DashBokeh仪表盘
21
数据统计特征计算
均值 · 方差 · 标准差 · 最大值/最小值 · 峰峰值 · 趋势分析
统计峰峰值趋势
22
FFT频谱分析
快速傅里叶变换原理 · 频谱图绘制 · 频率成分提取
FFT频谱频率
23
数据报警与事件管理
阈值报警 · 变化率报警 · 报警确认与恢复机制
阈值变化率确认
24
数据采集系统性能优化
多线程采集 · 异步IO · 采集与处理分离架构
多线程异步IO架构
25
边缘计算与数据预处理
边缘节点部署 · 本地预处理 · 云端上传策略
边缘计算预处理云
26
MQTT协议与数据上云
MQTT发布/订阅模式 · Python paho-mqtt库 · JSON数据格式
MQTTpahoJSON
27
REST API数据接口
Flask搭建数据服务接口 · GET/POST请求 · JSON响应
FlaskRESTJSON
28
数据安全与完整性
数据加密传输（TLS）· 访问控制 · 数据校验（CRC/MD5）
TLSCRCMD5
29
综合实战一：温度采集与报警
基于Modbus RTU的温度采集与报警系统
Modbus RTU温度报警
30
综合实战二：振动信号分析
多通道振动信号采集、存储与频谱分析系统
振动频谱多通道