工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集或控制傳感或控制器以及泛在技術(shù)、移動(dòng)通信、智能分析等技術(shù)不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，最終實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。從應(yīng)用形式上，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用具有實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化、嵌入式(軟件)、安全性、和信息互通互聯(lián)性等特點(diǎn)。

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究是一個(gè)跨學(xué)科的工程，它涉及自動(dòng)化、通信、計(jì)算機(jī)以及管理科學(xué)等領(lǐng)域。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用需要解決眾多關(guān)鍵技術(shù)問題(見下圖)

　　●設(shè)備兼容技術(shù)：大部分情況下，企業(yè)會(huì)基于現(xiàn)有的工業(yè)系統(tǒng)建造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中所用的傳感器能夠與原有設(shè)備已應(yīng)用的傳感器相兼容是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣所面臨的問題之一。傳感器的兼容主要指數(shù)據(jù)格式的兼容與通信協(xié)議的兼容，兼容關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。目前，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的如Profibus、Modus協(xié)議，已經(jīng)較好地解決了兼容性問題，大多數(shù)工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)廠商基于這些協(xié)議開發(fā)了各類傳感器、控制器等。近年來(lái)，隨著工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日漸普遍，當(dāng)前工業(yè)無(wú)線的WirelessHART、ISA100．11a以及wIA—PA3大標(biāo)準(zhǔn)均兼容了IEEE802．15．4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并提供了隧道傳輸機(jī)制兼容現(xiàn)有的通信協(xié)議，豐富了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成與功能。

　　●網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心之一，數(shù)據(jù)在系統(tǒng)不同的層次之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)分為有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)一般應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理中心的集群服務(wù)器、工廠內(nèi)部的局域網(wǎng)以及部分現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)中，能提供高速率高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道。工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)則是一種新興的利用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行傳感器組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)傳輸的技術(shù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以使得工業(yè)傳感器的布線成本大大降低，有利于傳感器功能的擴(kuò)展，因此吸引了國(guó)內(nèi)外眾多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

　　傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較為成熟，在眾多場(chǎng)合已得到了應(yīng)用驗(yàn)證。然而，當(dāng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境時(shí)，會(huì)面臨如下問題：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾、開放的無(wú)線環(huán)境讓工業(yè)機(jī)器更容易受到攻擊威脅、部分控制數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)傳輸。相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則正處在發(fā)展階段，它解決了傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)的不足，提供了高可靠性、高實(shí)時(shí)性以及高安全性，主要技術(shù)包括：自適應(yīng)跳頻、確實(shí)性通信資源調(diào)度、無(wú)線路由、低開銷高精度時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)分層數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡(luò)異常監(jiān)視與報(bào)警以及設(shè)備入網(wǎng)鑒權(quán)等。

　　●信息處理技術(shù)：工業(yè)信息出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說是一個(gè)挑戰(zhàn)，如何有效處理、分析、記錄這些數(shù)據(jù)，提煉出對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有指導(dǎo)性建議的結(jié)果，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心所在，也是難點(diǎn)所在。

　　當(dāng)前業(yè)界大數(shù)據(jù)處理技術(shù)有很多，如SAP的BW系統(tǒng)在一定程度上解決了大數(shù)據(jù)給企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的問題。數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展也使海量信息處理變得更為智能、高效。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)泛在感知的特點(diǎn)使得人也成為了被感知的對(duì)象，通過對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析以及用戶行為的建模，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)、制造、管理過程中的人一人、人一機(jī)和機(jī)一機(jī)之間的行為、環(huán)境和狀態(tài)感知，更加真實(shí)地反映出工業(yè)生產(chǎn)過程中的細(xì)節(jié)變化，以便得出更準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

　　●安全技術(shù)：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全主要涉及數(shù)據(jù)采集安全、網(wǎng)絡(luò)傳輸安全等過程，信息安全對(duì)于企業(yè)運(yùn)營(yíng)起到關(guān)鍵作用，例如在冶金、煤炭、石油等行業(yè)采集數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)時(shí)問的連續(xù)運(yùn)行，如何保證在數(shù)據(jù)采集以及傳輸過程中信息的準(zhǔn)確無(wú)誤是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的前提。

　　●制造業(yè)供應(yīng)鏈管理：企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能及時(shí)掌握原材料采購(gòu)、庫(kù)存、銷售等信息，通過大數(shù)據(jù)分析還能預(yù)測(cè)原材料的價(jià)格趨向、供求關(guān)系等，有助于完善和優(yōu)化供應(yīng)鏈管理體系，提高供應(yīng)鏈效率，降低成本?？罩锌蛙囃ㄟ^在供應(yīng)鏈體系中應(yīng)用傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建了制造業(yè)中大、高的供應(yīng)鏈體系。

　　●生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的泛在感知特性提高了生產(chǎn)線過程檢測(cè)、實(shí)時(shí)參數(shù)采集、材料消耗監(jiān)測(cè)的能力和水平，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理可以實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護(hù)，提高生產(chǎn)力，降低能源消耗。鋼鐵企業(yè)應(yīng)用各種傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)加工產(chǎn)品的寬度、厚度、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了生產(chǎn)流程。

　　●生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控管理：利用傳感技術(shù)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行健康監(jiān)控，可以及時(shí)跟蹤生產(chǎn)過程中各個(gè)工業(yè)機(jī)器設(shè)備的使用情況，通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)匯聚到設(shè)備生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)分析中心進(jìn)行處理，能有效地進(jìn)行機(jī)器故障診斷、預(yù)測(cè)，快速、精確地定位故障原因，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本。通過傳感器和網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行了在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供了設(shè)備維護(hù)和故障診斷的解決方案。

　　●環(huán)保監(jiān)測(cè)及能源管理：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染源及污染治理環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在化工、輕工、火電廠等企業(yè)布署傳感器網(wǎng)絡(luò)，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以通過智能化的數(shù)據(jù)報(bào)警及時(shí)發(fā)現(xiàn)排污異常并停止相應(yīng)的生產(chǎn)過程，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故發(fā)生。電信運(yùn)營(yíng)商已開始推廣基于物聯(lián)網(wǎng)的污染治理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)解決方案。

　　●工業(yè)安全生產(chǎn)管理：“安全生產(chǎn)”是現(xiàn)代化工業(yè)中的重中之重。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過把傳感器安裝到礦山設(shè)備、油氣管道、礦工設(shè)備等危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)人員、設(shè)備機(jī)器以及周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，獲取生產(chǎn)環(huán)境中的安全要素，將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺(tái)提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺(tái)，有效保障了工業(yè)生產(chǎn)安全。