近年来,工业互联网经济呈现出稳健的增长趋势。随着国家提出“工业4.0”战略和实现“中国制造2025”等方针,工业化和数据信息化相融合已成为必然的趋势,同时全球气候变暖问题也是日益严重,根据国家十四五规划“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”提出要持续改善环境质量,实现节能减排的目标。因此工业互联网孕育而生,其打破传统的工业运作模式,实现与互联网云平台、云计算、大数据分析等信息化技术相结合,以云平台为载体,形成一种新的工业运作模式。本文设计的工业数据网关以工业水电表为基础,通过云平台实现物理世界与虚拟数字世界的融合,实现工业数据的信息化、智能化,为实现“工业4.0”和节能减排的目标提供了有力的技术支撑。本文旨在设计一种以能源管理为目标的工业数据网关,主要解决企业生产数据协议复杂和生产数据挖掘不足而导致企业经济效益不高,能耗严重等问题。结合工业数据网关的特点和目标要求,选择STM32F429IGT6作为主控芯片,搭配UCOSⅢ操作系统,通过RS485串口实现协议数据的汇聚,利用NB-IOT和以太网将数据上传至ONENET云端服务器和本地服务器,实现数据的可视化展示。工业数据网关相较于传统的单一协议转换装置而言,具备实现多协议数据汇聚、多协议解析、数据缓存、协议转换、数据上传、断点续传、心跳机制等一系列基础功能和特色功能,网关可以实现对生产数据的统一整合。提出多任务并行处理机制,实现同时处理多条协议数据,保证数据处理的高效性。提出心跳机制和断点续传功能,实现网关和云平台的长连接以及数据传输的稳定可靠。网关通过HTTP协议与ONENET云平台通信,并设计云平台可视化界面。利用Visual Studio设计PC客户端,实现本地可视化以及数据存储功能。为了挖掘汇聚数据的潜力,利用改进PSO-BP实现对可视化数据的电力负荷预测。在软硬件上对工业数据网关的整体进行设计与实现,实验结果表明,网关在复杂的现场环境下表现优异,不仅保证多协议数据处理的实时性、数据上传的可靠性、数据的可视化展示、数据存储的便捷性等,而且网关性能测试良好,其丢包率小,数据传输速度快,整体达到预期设计目标。同时改进后的PSO-BP相较于BP、GA-BP、PSO-BP,其电力负荷预测的RMSE值更小,R~2值更接近于1,预测效果更好。