物聯(lián)網(wǎng)是由傳感設(shè)備、終端，信息處理中心和用戶組成網(wǎng)絡(luò)，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)必定是物聯(lián)網(wǎng)的不可分割分支，且能率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。概述了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)、 實現(xiàn)難點以及關(guān)鍵應(yīng)用。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和云計算的完美結(jié)合，便是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成功的標(biāo)志。

1. 物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

       物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是指把物體用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接起來，在中國，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已從實驗室階段走向?qū)嶋H應(yīng)用，國家智能電網(wǎng)、機場安保、物流等領(lǐng)域已出現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)身影。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)可以歸納為全面感知、可靠傳送、智能處理。全面感知是指利用射頻識別(RFID)、GPS、攝像頭、傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)等感知、捕獲、測量的技術(shù)手段，隨時隨地對物體進(jìn)行信息采集和獲??；可靠傳送是指通過各種通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享；智能處理是指對海量的跨部門、跨行業(yè)、跨地域的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，提升對物理世界、經(jīng)濟社會各種活動的洞察力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。相比互聯(lián)網(wǎng)具有的全球互聯(lián)．瓦通的特征，物聯(lián)網(wǎng)具有局域性和行業(yè)性特征，已被公認(rèn)為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。

       而工業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域。具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計算模式、移動通信等不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，可大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用環(huán)保監(jiān)測及能源管理、工業(yè)安全生產(chǎn)管理、制造業(yè)供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化、中國計算機報制圖等等面。物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)成了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”，它是廣域的物聯(lián)網(wǎng)的具體化的實例，也是最容易被世人接受的物聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心理念是交叉學(xué)科的組合，涉及到信息安全、網(wǎng)絡(luò)通信、自動化，是跨學(xué)科的，其特征為：嵌入式、互通和實時性、經(jīng)濟性和便利性。

2. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與難點

01.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

       按照工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的流向及處理方式將物聯(lián)網(wǎng)分為三個層次：

       工業(yè)用傳感網(wǎng)絡(luò)層：即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)對“物”或環(huán)境狀態(tài)的識別以及感知信號的攝入；

       傳輸網(wǎng)絡(luò)層：即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)(1Pv6)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計算，尤其是現(xiàn)在流行的概念：云計算；

       應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)還處于起步階段，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的真正達(dá)到實用化、大規(guī)模應(yīng)用，必須解決如下關(guān)鍵技術(shù)問題：　　

       工業(yè)用傳感器：工業(yè)用傳感器是一種檢測裝置，能夠測量或感知特定物體的狀態(tài)和變化，并轉(zhuǎn)化為可傳輸、可處理、可存儲的電子信號或其他形式信息。工業(yè)用傳感器是實現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量?？梢哉f，沒有眾多質(zhì)優(yōu)價廉的工業(yè)傳感器，就沒有現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)體系，更談不上工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?！　?/span>

       工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)是一種由大量隨機分布的、具有實時感知和自組織能力的傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)狀(Mesh)網(wǎng)絡(luò)，綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，具有低耗自組、泛在協(xié)同、異構(gòu)互連的特點。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是繼現(xiàn)場總線之后工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的又一熱點技術(shù)，是降低工業(yè)測控系統(tǒng)成本、提高工業(yè)測控系統(tǒng)應(yīng)用范圍的革命性技術(shù)，也是未來幾年工業(yè)自動化產(chǎn)品新的增長點，已經(jīng)引起許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度鶯視?！　?/span>

       工業(yè)過程建模：沒有模型就不可能實施先進(jìn)有效的控制，傳統(tǒng)的集中式、封閉式的仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。工業(yè)過程建模是系統(tǒng)設(shè)計、分析、仿真和先進(jìn)控制必不可少的基礎(chǔ)。　　

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用還面臨工業(yè)集成服務(wù)代理總線技術(shù)、工業(yè)語義中間件平臺等關(guān)鍵技術(shù)問題。

02.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信方式與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難點

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端通信接口技術(shù)與方式

       盡管現(xiàn)場總線技術(shù)在中國工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用十分普及，但由于其通信與交互的兼容性等問題，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的終端通信接口不太可能再采用現(xiàn)場總線方式，只可能采用公有協(xié)議的接口方式，　　

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

       工業(yè)以太網(wǎng)終端：具有工業(yè)以太網(wǎng)接口的終端一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、通信環(huán)境條件較好、現(xiàn)場很容易布線并具有連接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)通信環(huán)境。如工廠的固定設(shè)備檢測、機臺自動化、物流分流自動化等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)才會?！　?/span>

       WlFI無線通信：一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、以太網(wǎng)條件較好，但終端部分布線不容易或不能布線的場合，在終端周圍架設(shè)WlFI路由或WIFI網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)。一般應(yīng)用在無線城市、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、污水處理等需要大數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膱龊匣蚱渌麘?yīng)用中終端周圍不適合布線但需要高數(shù)據(jù)量傳輸?shù)墓I(yè)物聯(lián)網(wǎng)場合?！　?/span>

       2G終端：應(yīng)用在小數(shù)據(jù)量移動傳輸?shù)膱龊匣蛐?shù)據(jù)量傳輸?shù)囊巴夤ぷ鲌龊?，如乍載GPS定位、物流RFID手持終端、水庫水質(zhì)監(jiān)測、污染環(huán)境監(jiān)測等。該類終端因具有移動或野外條件下的聯(lián)網(wǎng)功能，能為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的深層次應(yīng)用提供了更加廣闊的市場?！　?/span>

       3G終端：在2G終端基礎(chǔ)上的升級，增加了上下行的通訊速度，以滿足移動圖像監(jiān)控，下發(fā)視頻等應(yīng)用場合，如：警車巡警圖像的同傳、動態(tài)實時交通信息的監(jiān)控等，在一些大數(shù)據(jù)量的傳感應(yīng)用，如震動量的采集或電力信號實施監(jiān)測中也可以用到該類終端。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的難點

       工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端推廣的最大障礙，就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端的標(biāo)準(zhǔn)化：　　

       目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國蓬勃發(fā)展，具有廣闊的市場強勁，據(jù)專家估計，未來3～5年內(nèi)隨著我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和普及，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也會隨之等到發(fā)展，終將形成一個萬億級規(guī)模的大市場?，F(xiàn)今，制約物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大規(guī)模推廣的主要原因則是終端的不兼容問題，不同廠商的設(shè)備和軟件無法在同一個平臺_卜使用，設(shè)備間的協(xié)議沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在物聯(lián)網(wǎng)的普及和終端的大規(guī)模推廣前必須解決標(biāo)準(zhǔn)化問題，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：　　

       硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的傳感設(shè)備由不同廠商提供，如果每家的接口規(guī)則或通訊規(guī)則都不同，便會導(dǎo)致終端接口設(shè)計的不同，而終端不可能為每個廠商都預(yù)留接口，所以需要傳感設(shè)備廠商和終端廠商一同制定標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器與終端間的接口規(guī)范和通訊規(guī)范，以滿足不同廠商設(shè)備問的硬件互通、互連需求?！　?/span>

       數(shù)據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化：數(shù)據(jù)協(xié)議指終端與平臺層的數(shù)據(jù)流交互協(xié)議，該數(shù)據(jù)流可以分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和管理數(shù)據(jù)流。中國移動與愛立信合作制定的WMMP協(xié)議就是一個很好的管理協(xié)議，它的推廣和普及必將帶動數(shù)據(jù)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，方便新研發(fā)終端的網(wǎng)絡(luò)接入及管理。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要國家相關(guān)部門主導(dǎo)，相關(guān)行業(yè)聯(lián)合制定出類似WMMP更完善的通用協(xié)議，以滿足各種應(yīng)用和不同廠家終端的互聯(lián)問題，擴大未來物聯(lián)網(wǎng)的推廣。如智能電網(wǎng)中統(tǒng)一采用IEC擊1850通信協(xié)議，對加速電力工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一智能電網(wǎng)的實現(xiàn)必將起到了推波助瀾的催化劑的作用。

3. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵應(yīng)用與未來

       從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用前景來看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面：　

       制造業(yè)供應(yīng)鏈管理：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于企業(yè)原材料采購、庫存、銷售等領(lǐng)域，通過完善和優(yōu)化供應(yīng)鏈管理體系，提高了供應(yīng)鏈效率，降低了成本。例如空中客車(Airbus)、豐田汽車通過在供應(yīng)鏈體系中應(yīng)用傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建了全球制造業(yè)中規(guī)模最大、效率最高的供應(yīng)鏈體系?！?/span>

       生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)線過程檢測、實時參數(shù)采集、生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控、材料消耗監(jiān)測的能力和水平。生產(chǎn)過程的智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護(hù)水平不斷提高。鋼鐵企業(yè)應(yīng)用各種傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)對加工產(chǎn)品的寬度、厚度、溫度的實時監(jiān)控，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了生產(chǎn)流程。

       產(chǎn)品設(shè)備監(jiān)控管理：各種傳感技術(shù)與制造技術(shù)融合，實現(xiàn)了對產(chǎn)品設(shè)備操作使用記錄、設(shè)備故障診斷的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

       環(huán)保監(jiān)測及能源管理：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)的實時監(jiān)控，支持其智能排污監(jiān)控系統(tǒng)的建立與完善，實現(xiàn)智能排污自動監(jiān)控裝置、水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置、水質(zhì)參數(shù)檢測儀等設(shè)備的集成應(yīng)用。在重點排污企業(yè)排污口安裝無線傳感設(shè)備，不儀可以實時豁測企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以遠(yuǎn)程關(guān)閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生。電信運營商已開始推廣基于物聯(lián)網(wǎng)的污染治理實時監(jiān)測解決方案。　　

       工業(yè)安全生產(chǎn)管理：把感應(yīng)器嵌入和裝備到礦山設(shè)備、油氣管道、礦工設(shè)備中，可以感知危險環(huán)境中工作人員、設(shè)備機器、周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，將現(xiàn)有分散、獨立、單一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺，實現(xiàn)實時感知、準(zhǔn)確辨識、快捷響應(yīng)、有效控制。　　

       石化設(shè)備智毹測控：將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用到石油勘探、開采、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，建立油井生產(chǎn)智能遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，實現(xiàn)對石化生產(chǎn)設(shè)備的智能測控和管理，促進(jìn)化工企業(yè)的安全生產(chǎn)和科學(xué)管理。　　

       煤礦安全生產(chǎn)管理：重點應(yīng)用傳感器、無線射頻識別、移動通信等技術(shù)實現(xiàn)水、火、頂板、瓦斯等煤礦重大危險源的識別與監(jiān)測，建設(shè)和完善安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提升煤礦安全生產(chǎn)過程的監(jiān)控和應(yīng)急響應(yīng)水平。　　

       智能電網(wǎng)：智能電網(wǎng)是最為典型的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用之一，但由于智能電網(wǎng)肩負(fù)著國家工業(yè)所需能源輸送的重任與國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，考慮到安全性，電力工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可能僅為一張具有物聯(lián)網(wǎng)意義，但局部相對孤立的物聯(lián)網(wǎng)。例如：江西省電網(wǎng)對分布在全省范圍內(nèi)的2萬臺配電變壓器安裝傳感裝置，對運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，實現(xiàn)用電檢查、電能質(zhì)量監(jiān)測、負(fù)荷管理、線損管理、需求側(cè)管端研發(fā)等各個方面綜合分析，一年來降低電損1．2億千瓦時。 

       另外，與未來先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合將是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的生命力所在。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正在工業(yè)領(lǐng)域廣泛滲透和應(yīng)用，并與未來先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，形成新的智能化的制造體系。這一制造體系仍在不斷發(fā)展和完善之中。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合主要體現(xiàn)在8個領(lǐng)域?！　?/span>

       泛在感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：建立服務(wù)于智能制造的泛在嘲絡(luò)技術(shù)體系，為制造中的設(shè)計、設(shè)備、過程、管理和商務(wù)提供無處不在的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。目前，面向未來智能制造的泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展還處于初始階段。　

       泛在制造信息處理技術(shù)：建立以泛在信息處理為基礎(chǔ)的新型制造模式，提升制造行業(yè)的整體實力和水平。目前，泛在信息制造及泛在信息處理尚處于概念和實驗階段，各國政府均將此列入國家發(fā)展計劃，大力推動實施?！　?/span>

       虛擬現(xiàn)實技術(shù)：采用真三維顯示與人機自然交互的方式進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，進(jìn)一步提高制造業(yè)的效率。目前，虛擬環(huán)境已經(jīng)在許多重大工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和研究。未來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展方向是三維數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計、數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)過程仿真、真三維顯示和裝配維修等?！　?/span>

       人機交互技術(shù)：現(xiàn)代傳感技術(shù)、傳感器網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)以及新材料的發(fā)展，提高了人機交互的效率和水平。目前制造業(yè)處在一個信息有限的時代，人要服從和服務(wù)于機器。隨著人機交互技術(shù)的不斷發(fā)展，我們將逐步進(jìn)入基于泛在感知的信息化制造人機交互時代。　　

       空間協(xié)同技術(shù)：空間協(xié)同技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是以泛在網(wǎng)絡(luò)、人機交互、泛在信息處理和制造系統(tǒng)集成為基礎(chǔ)，突破現(xiàn)有制造系統(tǒng)在信息獲取、監(jiān)控、控制、人機交互和管理方面集成度差、協(xié)同能力弱的局限，提高制造系統(tǒng)的敏捷性、適應(yīng)性、高效性?！　?/span>

       平行管理技術(shù)：未來的制造系統(tǒng)將由某一個實際制造系統(tǒng)和對應(yīng)的一個或多個虛擬的人工制造系統(tǒng)所組成。平行管理技術(shù)就是要實現(xiàn)制造系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)的有機融合，不斷提升企業(yè)認(rèn)識和預(yù)防非正常狀態(tài)的能力，提高企業(yè)的智能決策和應(yīng)急管理水平?！　?/span>

       電子商務(wù)技術(shù)：目前制造與商務(wù)過程一體化特征日趨明顯，整體呈現(xiàn)出縱向整合和橫向聯(lián)合兩種趨勢。未來要建立健全先進(jìn)制造業(yè)中的電子商務(wù)技術(shù)框架，發(fā)展電子商務(wù)以提高制造企業(yè)在動態(tài)市場中的決策與適應(yīng)能力，構(gòu)建和諧、可持續(xù)發(fā)展的先進(jìn)制造業(yè)?！?/span>

       系統(tǒng)集成制造技術(shù)：系統(tǒng)集成制造是由智能機器人和專家共同組成的人機共存、協(xié)同合作的工業(yè)制造系統(tǒng)。它集自動化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化于一身，使制造具有修正或重構(gòu)自身結(jié)構(gòu)和參數(shù)的能力，具有自組織和協(xié)調(diào)能力，可滿足瞬息萬變的市場需求，應(yīng)對激烈的市場競爭?！?/span>

       當(dāng)前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可在部分需求迫切、技術(shù)成熟、效益明顯、帶動性強的工業(yè)領(lǐng)域，圍繞關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用試點，必將會催生和推進(jìn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在中國智能工業(yè)的發(fā)展。

4. 結(jié)論

       從目前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀、終端研發(fā)等各個方面綜合分析，當(dāng)前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式、技術(shù)應(yīng)用、通信互聯(lián)、數(shù)據(jù)云端處理、安全等等方面還不成熟。但是，隨著物聯(lián)網(wǎng)與云計算的結(jié)合及其逐步建立的更可靠和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶摂M化數(shù)據(jù)中心(DC)，且通過對各種能力資源共享，必將會推動我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也就能帶動我國的工業(yè)向更高等級的水平發(fā)展，提高我國的工業(yè)水平以及國家綜合實力，實現(xiàn)中華民族的復(fù)興。(文章轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)聯(lián)系刪除）