全面解读工业物联网及其技术

物联网(Internet of Things)是指把物体用互联网络连接起来，在中国，物联网技术已从实验室阶段走向实际应用，国家智能电网、机场安保、物流等领域已出现物联网身影。物联网的关键环节可以归纳为全面感知、可靠传送、智能处理。全面感知是指利用射频识别(RFID)、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段，随时随地对物体进行信息采集和获取；可靠传送是指通过各种通信网络、互联网随时随地进行可靠的信息交互和共享；智能处理是指对海量的跨部门、跨行业、跨地域的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动的洞察力，实现智能化的决策和控制。相比互联网具有的全球互联．瓦通的特征，物联网具有局域性和行业性特征，已被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。

图片来源网络
 

而工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，可大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能工业的新阶段。物联网在工业领域的主要应用环保监测及能源管理、工业安全生产管理、制造业供应链管理、生产过程工艺优化、中国计算机报制图等等方面。物联网在工业应用领域的应用，构成了“工业物联网”，它是广域的物联网的具体化的实例，也是最容易被世人接受的物联网。工业物联网的核心理念是交叉学科的组合，涉及到信息安全、网络通信、自动化，是跨学科的，其特征为：嵌入式、互通和实时性、经济性和便利性。

2、工业物联网的关键技术与难点

2.1工业物联网的关键技术

按照工业物联网网络内数据的流向及处理方式将物联网分为三个层次：

工业用传感网络层：即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”或环境状态的识别以及感知信号的摄入；

传输网络层：即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网(1Pv6)，实现数据的传输和计算，尤其是现在流行的概念：云计算：

应用网络层：即输入输出控制终端，包括电脑、手机等终端等等。

从整体上来看，物联网还处于起步阶段，而工业物联网的真正达到实用化、大规模应用，必须解决如下关键技术问题：

工业用传感器：工业用传感器是一种检测装置，能够测量或感知特定物体的状态和变化，并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。可以说，没有众多质优价廉的工业传感器，就没有现代化工业生产体系，更谈不上工业物联网。

工业无线网络技术：工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品新的增长点，已经引起许多国家学术界和工业界的高度莺视。

工业过程建模：没有模型就不可能实施先进有效的控制，传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。

工业物联网在工业领域的大规模应用还面临工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。

2.2工业物联网通信方式与技术标准难点

2.2.1工业物联网终端通信接口技术与方式

尽管现场总线技术在中国工业控制领域应用十分普及，但由于其通信与交互的兼容性等问题，工业物联网的终端通信接口不太可能再采用现场总线方式，只可能采用公有协议的接口方式，

最有可能采用的通信接入方式有：工业以太网、WlFI、2G、3G等，有些智能终端可能具有上述两种或两种以上的接口：

工业以太网终端：具有工业以太网接口的终端一般应用在数据量传输较大、通信环境条件较好、现场很容易布线并具有连接工业互联网的工业通信环境。如工厂的固定设备检测、机台自动化、物流分流自动化等工业物联网才会。

WlFI无线通信：一般应用在数据量传输较大、以太网条件较好，但终端部分布线不容易或不能布线的场合，在终端周围架设WlFI路由或WIFI网关等设备实现。一般应用在无线城市、智能交通、环境监测、污水处理等需要大数据无线传输的场合或其他应用中终端周围不适合布线但需要高数据量传输的工业物联网场合。

2G终端：应用在小数据量移动传输的场合或小数据量传输的野外工作场合，如乍载GPS定位、物流RFID手持终端、水库水质监测、污染环境监测等。该类终端因具有移动或野外条件下的联网功能，能为工业物联网的深层次应用提供了更加广阔的市场。

3G终端：在2G终端基础上的升级，增加了上下行的通讯速度，以满足移动图像监控，下发视频等应用场合，如：警车巡警图像的同传、动态实时交通信息的监控等，在一些大数据量的传感应用，如震动量的采集或电力信号实施监测中也可以用到该类终端。