物聯網是由傳感設備、終端，信息處理(lǐ)中心和(hé)用戶組成網絡，而工業物聯網必定是物聯網的(de)不可(kě)分割分支，且能率先實現産業化。概述了工業物聯網及其關鍵技術、 實現難點以及關鍵應用。工業物聯網和(hé)雲計算的(de)完美結合，便是工業物聯網應用成功的(de)标志。

1. 物聯網和(hé)工業物聯網

       物聯網(Internet of Things)是指把物體用互聯網絡連接起來，在中國，物聯網技術已從實驗室階段走向實際應用，國家智能電網、機場安保、物流等領域已出現物聯網身影。物聯網的(de)關鍵環節可(kě)以歸納為(wèi)全面感知、可(kě)靠傳送、智能處理(lǐ)。全面感知是指利用射頻識别(RFID)、GPS、攝像頭、傳感器、傳感器網絡等感知、捕獲、測量的(de)技術手段，随時随地(dì)對物體進行信息采集和(hé)獲取；可(kě)靠傳送是指通過各種通信網絡、互聯網随時随地(dì)進行可(kě)靠的(de)信息交互和(hé)共享；智能處理(lǐ)是指對海量的(de)跨部門、跨行業、跨地(dì)域的(de)數據和(hé)信息進行分析處理(lǐ)，提升對物理(lǐ)世界、經濟社會各種活動的(de)洞察力，實現智能化的(de)決策和(hé)控制。相比互聯網具有的(de)全球互聯．瓦通的(de)特征，物聯網具有局域性和(hé)行業性特征，已被公認為(wèi)是繼計算機、互聯網與移動通信網之後的(de)世界信息産業第三次浪潮。

       而工業是物聯網應用的(de)重要領域。具有環境感知能力的(de)各類終端、基于泛在技術的(de)計算模式、移動通信等不斷融入到工業生産的(de)各個環節，可(kě)大幅提高(gāo)制造效率，改善産品質量，降低(dī)産品成本和(hé)資源消耗，将傳統工業提升到智能工業的(de)新階段。物聯網在工業領域的(de)主要應用環保監測及能源管理(lǐ)、工業安全生産管理(lǐ)、制造業供應鏈管理(lǐ)、生産過程工藝優化、中國計算機報制圖等等面。物聯網在工業應用領域的(de)應用，構成了“工業物聯網”，它是廣域的(de)物聯網的(de)具體化的(de)實例，也是最容易被世人接受的(de)物聯網。工業物聯網的(de)核心理(lǐ)念是交叉學(xué)科的(de)組合，涉及到信息安全、網絡通信、自(zì)動化，是跨學(xué)科的(de)，其特征為(wèi)：嵌入式、互通和(hé)實時性、經濟性和(hé)便利性。

2. 工業物聯網的(de)關鍵技術與難點

01.工業物聯網的(de)關鍵技術

       按照工業物聯網網絡內(nèi)數據的(de)流向及處理(lǐ)方式将物聯網分為(wèi)三個層次：

       工業用傳感網絡層：即以二維碼、RFID、傳感器為(wèi)主，實現對“物”或環境狀态的(de)識别以及感知信号的(de)攝入；

       傳輸網絡層：即通過現有的(de)互聯網、廣電網、通信網或者下一(yī)代互聯網(1Pv6)，實現數據的(de)傳輸和(hé)計算，尤其是現在流行的(de)概念：雲計算；

       應用網絡層：即輸入輸出控制終端，包括電腦、手機等終端等等。

       從整體上來看，物聯網還處于起步階段，而工業物聯網的(de)真正達到實用化、大規模應用，必須解決如(rú)下關鍵技術問題：　　

       工業用傳感器：工業用傳感器是一(yī)種檢測裝置，能夠測量或感知特定物體的(de)狀态和(hé)變化，并轉化為(wèi)可(kě)傳輸、可(kě)處理(lǐ)、可(kě)存儲的(de)電子(zǐ)信号或其他形式信息。工業用傳感器是實現工業自(zì)動檢測和(hé)自(zì)動控制的(de)首要環節。在現代工業生産尤其是自(zì)動化生産過程中，要用各種傳感器來監視(shì)和(hé)控制生産過程中的(de)各個參數，使設備工作在正常狀态或最佳狀态，并使産品達到最好的(de)質量。可(kě)以說，沒有衆多質優價廉的(de)工業傳感器，就沒有現代化工業生産體系，更談不上工業物聯網。　　

       工業無線網絡技術：工業無線網絡是一(yī)種由大量随機分布的(de)、具有實時感知和(hé)自(zì)組織能力的(de)傳感器節點組成的(de)網狀(Mesh)網絡，綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理(lǐ)技術等，具有低(dī)耗自(zì)組、泛在協同、異構互連的(de)特點。工業無線網絡技術是繼現場總線之後工業控制系統領域的(de)又一(yī)熱點技術，是降低(dī)工業測控系統成本、提高(gāo)工業測控系統應用範圍的(de)革命性技術，也是未來幾年(nián)工業自(zì)動化産品新的(de)增長(cháng)點，已經引起許多國家學(xué)術界和(hé)工業界的(de)高(gāo)度莺視(shì)。　　

       工業過程建模：沒有模型就不可(kě)能實施先進有效的(de)控制，傳統的(de)集中式、封閉式的(de)仿真系統結構已不能滿足現代工業發展的(de)需要。工業過程建模是系統設計、分析、仿真和(hé)先進控制必不可(kě)少的(de)基礎。　　

工業物聯網在工業領域的(de)大規模應用還面臨工業集成服務代理(lǐ)總線技術、工業語義中間件平台等關鍵技術問題。

02.工業物聯網通信方式與技術标準難點

工業物聯網終端通信接口技術與方式

       盡管現場總線技術在中國工業控制領域應用十分普及，但由于其通信與交互的(de)兼容性等問題，工業物聯網的(de)終端通信接口不太可(kě)能再采用現場總線方式，隻可(kě)能采用公有協議的(de)接口方式，　　

       最有可(kě)能采用的(de)通信接入方式有：工業以太網、WlFI、2G、3G等，有些智能終端可(kě)能具有上述兩種或兩種以上的(de)接口：　　

       工業以太網終端：具有工業以太網接口的(de)終端一(yī)般應用在數據量傳輸較大、通信環境條件較好、現場很容易布線并具有連接工業互聯網的(de)工業通信環境。如(rú)工廠的(de)固定設備檢測、機台自(zì)動化、物流分流自(zì)動化等工業物聯網才會。　　

       WlFI無線通信：一(yī)般應用在數據量傳輸較大、以太網條件較好，但終端部分布線不容易或不能布線的(de)場合，在終端周圍架設WlFI路由或WIFI網關等設備實現。一(yī)般應用在無線城市、智能交通、環境監測、污水處理(lǐ)等需要大數據無線傳輸的(de)場合或其他應用中終端周圍不适合布線但需要高(gāo)數據量傳輸的(de)工業物聯網場合。　　

       2G終端：應用在小數據量移動傳輸的(de)場合或小數據量傳輸的(de)野外工作場合，如(rú)乍載GPS定位、物流RFID手持終端、水庫水質監測、污染環境監測等。該類終端因具有移動或野外條件下的(de)聯網功能，能為(wèi)工業物聯網的(de)深層次應用提供了更加廣闊的(de)市場。　　

       3G終端：在2G終端基礎上的(de)升級，增加了上下行的(de)通訊速度，以滿足移動圖像監控，下發視(shì)頻等應用場合，如(rú)：警車巡警圖像的(de)同傳、動态實時交通信息的(de)監控等，在一(yī)些大數據量的(de)傳感應用，如(rú)震動量的(de)采集或電力信号實施監測中也可(kě)以用到該類終端。

工業物聯網技術标準的(de)難點

       工業物聯網終端推廣的(de)最大障礙，就是工業物聯網終端的(de)标準化：　　

       目前工業物聯網技術在中國蓬勃發展，具有廣闊的(de)市場強勁，據專家估計，未來3～5年(nián)內(nèi)随着我國物聯網技術的(de)推廣和(hé)普及，工業物聯網也會随之等到發展，終将形成一(yī)個萬億級規模的(de)大市場。現今，制約物聯網技術，尤其是工業物聯網技術大規模推廣的(de)主要原因則是終端的(de)不兼容問題，不同廠商的(de)設備和(hé)軟件無法在同一(yī)個平台_蔔使用，設備間的(de)協議沒有統一(yī)的(de)标準。因此，在物聯網的(de)普及和(hé)終端的(de)大規模推廣前必須解決标準化問題，具體表現為(wèi)以下幾個方面：　　

       硬件接口标準化：工業物聯網的(de)傳感設備由不同廠商提供，如(rú)果每家的(de)接口規則或通訊規則都不同，便會導緻終端接口設計的(de)不同，而終端不可(kě)能為(wèi)每個廠商都預留接口，所以需要傳感設備廠商和(hé)終端廠商一(yī)同制定标準的(de)物聯網傳感器與終端間的(de)接口規範和(hé)通訊規範，以滿足不同廠商設備問的(de)硬件互通、互連需求。　　

       數據協議标準化：數據協議指終端與平台層的(de)數據流交互協議，該數據流可(kě)以分為(wèi)業務數據流和(hé)管理(lǐ)數據流。中國移動與愛立信合作制定的(de)WMMP協議就是一(yī)個很好的(de)管理(lǐ)協議，它的(de)推廣和(hé)普及必将帶動數據協議的(de)标準化進程，方便新研發終端的(de)網絡接入及管理(lǐ)。物聯網的(de)發展需要國家相關部門主導，相關行業聯合制定出類似WMMP更完善的(de)通用協議，以滿足各種應用和(hé)不同廠家終端的(de)互聯問題，擴大未來物聯網的(de)推廣。如(rú)智能電網中統一(yī)采用IEC擊1850通信協議，對加速電力工業物聯網一(yī)智能電網的(de)實現必将起到了推波助瀾的(de)催化劑的(de)作用。

3. 工業物聯網的(de)關鍵應用與未來

       從當前技術發展和(hé)應用前景來看，工業物聯網的(de)應用主要集中在以下幾個方面：　

       制造業供應鏈管理(lǐ)：工業物聯網應用于企業原材料采購、庫存、銷售等領域，通過完善和(hé)優化供應鏈管理(lǐ)體系，提高(gāo)了供應鏈效率，降低(dī)了成本。例如(rú)空中客車(Airbus)、豐田汽車通過在供應鏈體系中應用傳感網絡技術，構建了全球制造業中規模最大、效率最高(gāo)的(de)供應鏈體系。　

       生産過程工藝優化：工業物聯網技術的(de)應用提高(gāo)了生産線過程檢測、實時參數采集、生産設備監控、材料消耗監測的(de)能力和(hé)水平。生産過程的(de)智能監控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高(gāo)。鋼鐵企業應用各種傳感器和(hé)通信網絡，在生産過程中實現對加工産品的(de)寬度、厚度、溫度的(de)實時監控，從而提高(gāo)了産品質量，優化了生産流程。

       産品設備監控管理(lǐ)：各種傳感技術與制造技術融合，實現了對産品設備操作使用記錄、設備故障診斷的(de)遠程監控。

       環保監測及能源管理(lǐ)：工業物聯網與環保設備的(de)融合實現對工業生産過程中産生的(de)各種污染源及污染治理(lǐ)各環節關鍵指标的(de)實時監控，支持其智能排污監控系統的(de)建立與完善，實現智能排污自(zì)動監控裝置、水質數據監控裝置、水質參數檢測儀等設備的(de)集成應用。在重點排污企業排污口安裝無線傳感設備，不儀可(kě)以實時豁測企業排污數據，而且可(kě)以遠程關閉排污口，防止突發性環境污染事故的(de)發生。電信運營商已開始推廣基于物聯網的(de)污染治理(lǐ)實時監測解決方案。　　

       工業安全生産管理(lǐ)：把感應器嵌入和(hé)裝備到礦山設備、油氣管道(dào)、礦工設備中，可(kě)以感知危險環境中工作人員、設備機器、周邊環境等方面的(de)安全狀态信息，将現有分散、獨立、單一(yī)的(de)網絡監管平台提升為(wèi)系統、開放、多元的(de)綜合網絡監管平台，實現實時感知、準确辨識、快捷響應、有效控制。　　

       石化設備智毹測控：将工業物聯網技術推廣應用到石油勘探、開采、運輸等環節，建立油井生産智能遠程測控系統，實現對石化生産設備的(de)智能測控和(hé)管理(lǐ)，促進化工企業的(de)安全生産和(hé)科學(xué)管理(lǐ)。　　

       煤礦安全生産管理(lǐ)：重點應用傳感器、無線射頻識别、移動通信等技術實現水、火、頂闆、瓦斯等煤礦重大危險源的(de)識别與監測，建設和(hé)完善安全監測網絡系統，提升煤礦安全生産過程的(de)監控和(hé)應急響應水平。　　

       智能電網：智能電網是最為(wèi)典型的(de)工業物聯網的(de)應用之一(yī)，但由于智能電網肩負着國家工業所需能源輸送的(de)重任與國民經濟的(de)基礎，考慮到安全性，電力工業物聯網可(kě)能僅為(wèi)一(yī)張具有物聯網意義，但局部相對孤立的(de)物聯網。例如(rú)：江西省電網對分布在全省範圍內(nèi)的(de)2萬台配電變壓器安裝傳感裝置，對運行狀态進行實時監測，實現用電檢查、電能質量監測、負荷管理(lǐ)、線損管理(lǐ)、需求側管端研發等各個方面綜合分析，一(yī)年(nián)來降低(dī)電損1．2億千瓦時。 

       另外，與未來先進制造技術相結合将是工業物聯網應用的(de)生命力所在。工業物聯網正在工業領域廣泛滲透和(hé)應用，并與未來先進制造技術相結合，形成新的(de)智能化的(de)制造體系。這一(yī)制造體系仍在不斷發展和(hé)完善之中。工業物聯網與先進制造技術的(de)結合主要體現在8個領域。　　

       泛在感知網絡技術：建立服務于智能制造的(de)泛在嘲絡技術體系，為(wèi)制造中的(de)設計、設備、過程、管理(lǐ)和(hé)商務提供無處不在的(de)網絡服務。目前，面向未來智能制造的(de)泛在網絡技術發展還處于初始階段。　

       泛在制造信息處理(lǐ)技術：建立以泛在信息處理(lǐ)為(wèi)基礎的(de)新型制造模式，提升制造行業的(de)整體實力和(hé)水平。目前，泛在信息制造及泛在信息處理(lǐ)尚處于概念和(hé)實驗階段，各國政府均将此列入國家發展計劃，大力推動實施。　　

       虛拟現實技術：采用真三維顯示與人機自(zì)然交互的(de)方式進行工業生産，進一(yī)步提高(gāo)制造業的(de)效率。目前，虛拟環境已經在許多重大工程領域得到了廣泛的(de)應用和(hé)研究。未來，虛拟現實技術的(de)發展方向是三維數字産品設計、數字産品生産過程仿真、真三維顯示和(hé)裝配維修等。　　

       人機交互技術：現代傳感技術、傳感器網、工業無線網以及新材料的(de)發展，提高(gāo)了人機交互的(de)效率和(hé)水平。目前制造業處在一(yī)個信息有限的(de)時代，人要服從和(hé)服務于機器。随着人機交互技術的(de)不斷發展，我們将逐步進入基于泛在感知的(de)信息化制造人機交互時代。　　

       空間協同技術：空間協同技術的(de)發展目标是以泛在網絡、人機交互、泛在信息處理(lǐ)和(hé)制造系統集成為(wèi)基礎，突破現有制造系統在信息獲取、監控、控制、人機交互和(hé)管理(lǐ)方面集成度差、協同能力弱的(de)局限，提高(gāo)制造系統的(de)敏捷性、适應性、高(gāo)效性。　　

       平行管理(lǐ)技術：未來的(de)制造系統将由某一(yī)個實際制造系統和(hé)對應的(de)一(yī)個或多個虛拟的(de)人工制造系統所組成。平行管理(lǐ)技術就是要實現制造系統與虛拟系統的(de)有機融合，不斷提升企業認識和(hé)預防非正常狀态的(de)能力，提高(gāo)企業的(de)智能決策和(hé)應急管理(lǐ)水平。　　

       電子(zǐ)商務技術：目前制造與商務過程一(yī)體化特征日趨明顯，整體呈現出縱向整合和(hé)橫向聯合兩種趨勢。未來要建立健全先進制造業中的(de)電子(zǐ)商務技術框架，發展電子(zǐ)商務以提高(gāo)制造企業在動态市場中的(de)決策與适應能力，構建和(hé)諧、可(kě)持續發展的(de)先進制造業。　

       系統集成制造技術：系統集成制造是由智能機器人和(hé)專家共同組成的(de)人機共存、協同合作的(de)工業制造系統。它集自(zì)動化、集成化、網絡化和(hé)智能化于一(yī)身，使制造具有修正或重構自(zì)身結構和(hé)參數的(de)能力，具有自(zì)組織和(hé)協調能力，可(kě)滿足瞬息萬變的(de)市場需求，應對激烈的(de)市場競争。　

       當前，工業物聯網可(kě)在部分需求迫切、技術成熟、效益明顯、帶動性強的(de)工業領域，圍繞關鍵環節開展物聯網的(de)應用試點，必将會催生和(hé)推進工業物聯網在中國智能工業的(de)發展。

4. 結論

       從目前的(de)工業物聯網技術發展現狀、行業應用現狀、終端研發等各個方面綜合分析，當前的(de)工業物聯網的(de)商業模式、技術應用、通信互聯、數據雲端處理(lǐ)、安全等等方面還不成熟。但是，随着物聯網與雲計算的(de)結合及其逐步建立的(de)更可(kě)靠和(hé)嚴謹的(de)虛拟化數據中心(DC)，且通過對各種能力資源共享，必将會推動我國工業物聯網的(de)發展，也就能帶動我國的(de)工業向更高(gāo)等級的(de)水平發展，提高(gāo)我國的(de)工業水平以及國家綜合實力，實現中華民族的(de)複興。(文章(zhāng)轉載于網絡，如(rú)有侵權聯系删除）