二、工業(yè)物聯(lián)網及其典型特征

（一）工業(yè)互聯(lián)網的現(xiàn)實應用場景

我國工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟的白皮書中，認為工業(yè)互聯(lián)網平臺當下主要的應用場景為四個：（1）面向工業(yè)現(xiàn)場的生產過程優(yōu)化；（2）面向企業(yè)運營的管理決策優(yōu)化；（3）面向社會化生產的資源優(yōu)化配置與協(xié)同；（4）面向產品生命周期的管理與服務優(yōu)化。

物聯(lián)網數(shù)字產業(yè)真正顛覆的是農業(yè)、城市基礎設施、醫(yī)療保健，將持續(xù)拓展到以下行業(yè)：水務行業(yè)解決方案、石油和天然氣行業(yè)賦能、運輸智能跟蹤、醫(yī)療行業(yè)業(yè)務模式優(yōu)化、采礦行業(yè)監(jiān)控工作流程、酒店物聯(lián)網服務和產品體驗增值。

目前我國的制造業(yè)正在推動和轉型，而工業(yè)互聯(lián)網和工業(yè)物聯(lián)網都很重要，但實際上還有很長的路要走，在安全性問題、技術基礎、實際需求等方面都要進行探討和優(yōu)化。

（二）工業(yè)物聯(lián)網關鍵典型技術

通過各種類型的傳感器實現(xiàn)物與物、物與人、人與人之間按需的信息獲取、傳遞、儲存、認知、分析和使用。

工業(yè)物聯(lián)網的關鍵技術主要包含全面感知、信息傳遞、智能處理、信息反饋等幾個方面。全面感知是指通過利用現(xiàn)代化的信息收集、采集技術手段，隨時隨地對物體進行信息采集和獲??；信息傳遞是指通過各種通信網絡、互聯(lián)網隨時隨地進行可靠的信息交互和共享；智能處理是指對收集到的海量數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，提升對工業(yè)生產環(huán)境和市場的洞察力，實現(xiàn)智能化的決策和控制；信息反饋是指將處理完的信息，以程序指令的形式傳達給各生產環(huán)節(jié)，以優(yōu)化生產結構和完成生產計劃。

概括來講，實際上工業(yè)物聯(lián)網關鍵技術也具有物聯(lián)網感、聯(lián)、知、控這四點特征。

（三）工業(yè)物聯(lián)網的典型特征

《工業(yè)物聯(lián)網白皮書（2017）》對工業(yè)物聯(lián)網的典型特征進行了描述，我與大家一起分享一下。

來源于-2017工業(yè)物聯(lián)網白皮書

1.智能感知

智能感知是工業(yè)物聯(lián)網的基礎。面對工業(yè)生產、物流、銷售等產業(yè)鏈環(huán)節(jié)產生的海量數(shù)據(jù)，工業(yè)物聯(lián)網是利用傳感器、射頻識別等感知手段獲取工業(yè)全生命周期內的不同維度的信息數(shù)據(jù)，具體包括：人員、機器、原料、工藝流程和環(huán)境等工業(yè)資源狀態(tài)信息。

感知層面有三個信息來源渠道。

（1）傳統(tǒng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)采集的信息往往具有較高的價值，一方面原因是傳統(tǒng)信息系統(tǒng)采集的往往是結構化數(shù)據(jù)，易于統(tǒng)計和分析，另一方面原因是傳統(tǒng)信息系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)往往是比較重要的數(shù)據(jù)，對后續(xù)的數(shù)據(jù)分析有重要的參考價值。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)包含的內容比較廣泛，比如常見的ERP系統(tǒng)。對于企業(yè)來說，傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的建設應該是信息化建設的第一步。

（2）Web平臺。信息來源的另一個重要渠道是各種Web平臺，隨著Web應用的普及，尤其是Web2.0的普及應用之后，整個Web系統(tǒng)產生了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也是大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源之一。Web系統(tǒng)的數(shù)據(jù)具備幾個典型的特點，比如數(shù)量大、結構多樣性、真假難辨等等，這就需要通過數(shù)據(jù)分析來進一步體現(xiàn)其價值了。

（3）物聯(lián)網系統(tǒng)。與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)和Web系統(tǒng)不同，物聯(lián)網的數(shù)據(jù)大部分都是非結構化數(shù)據(jù)和半結構化數(shù)據(jù)，要想對其進行分析需要采用特定的處理方式，比較常見的處理方式包括批處理和流處理。批處理比較常見的平臺包括Hadoop和Spark，而流處理通常采用Spark Streaming、Storm等。

2.泛在連接

泛在連接是工業(yè)物聯(lián)網的前提。工業(yè)資源通過有線或無線的方式彼此連接或互聯(lián)網相連，形成便捷、高效的工業(yè)物聯(lián)網信息通道，實現(xiàn)工業(yè)資源數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，拓展了機器與人、機器與環(huán)境之間連接的廣度與深度。

物聯(lián)網信息傳遞依托有線、無線等介質進行數(shù)據(jù)傳輸。當前移動互聯(lián)技術更多被用來實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網信息傳輸過程。

傳輸介質包括有線、無線兩種類型。在這里，我們不談有線傳輸。就無線類型而言，采用的無線協(xié)議有LoRa、NB-IoT、eMTC、WirelessHART、WIA-PA、ISA100等。

這些協(xié)議分為兩大類。（1）低功耗短距離通信技術，如IEEE 802.15.4，節(jié)點間傳輸距離短：小于100m；多跳路由協(xié)議：CTP、RPL、LLN；（2）低功耗廣域網（LPWAN），代表性技術NB-IoT、LoRa、eMTC、SigFox等具有前景，但未必可以取代已有的技術。針對室外大范圍部署，LPWAN是一個很好的解決方案。NB-IoT是基于LTE的改進版本，具有技術成熟、可以復用已有基站的好處。LoRa需要部署LoRa基站，但也適用于智慧園區(qū)等場景中，而且LoRa技術開放程度更高，更容易二次開發(fā)。

3.數(shù)字建模

數(shù)字建模是工業(yè)物聯(lián)網的方法。數(shù)字建模將工業(yè)資源映射到數(shù)字空間中，在虛擬的世界里模擬工業(yè)生產流程，借助數(shù)字空間強大的信息處理能力，實現(xiàn)對工業(yè)生產過程全要素的抽象建模，為工業(yè)物聯(lián)網實體產業(yè)鏈運行提供有效決策。

4.實時分析

實時分析是工業(yè)物聯(lián)網的手段。針對所感知的工業(yè)資源數(shù)據(jù)，通過技術分析手段，在數(shù)字空間中進行實時處理，獲取工業(yè)資源狀態(tài)在虛擬空間和現(xiàn)實空間的內在聯(lián)系，將抽象的數(shù)據(jù)進一步直觀化和可視化，完成對外部物理實體的實時響應。

5.精準控制

精準控制是工業(yè)物聯(lián)網的目的。通過工業(yè)資源的狀態(tài)感知、信息互聯(lián)、數(shù)字建模和實時分析等過程，基于虛擬空間形成的決策，轉換成工業(yè)資源實體可以理解的控制命令，進行實際操作，實現(xiàn)工業(yè)資源精準的信息交互和無間隙協(xié)作。

6.迭代優(yōu)化

迭代優(yōu)化是工業(yè)物聯(lián)網的效果。工業(yè)物聯(lián)網體系能夠不斷地自我學習與提升，通過將工業(yè)資源數(shù)據(jù)處理、分析和存儲，形成有效的、可繼承的知識庫、模型庫和資源庫。面向工業(yè)資源制造原料、制造過程、制造工藝和制造環(huán)境，進行不斷迭代優(yōu)化，達到最優(yōu)目標。

7.物聯(lián)網安全

物聯(lián)網安全是工業(yè)物聯(lián)網的保障。事實上，信息系統(tǒng)的安全問題原本就十分突出。讓現(xiàn)狀更加惡化的是物聯(lián)網IoT（Internet of Things）的出現(xiàn)。IoT安全問題隨著其使用規(guī)模的擴大而凸顯，但本質上沒有發(fā)生變化：產品成本與安全性之間的矛盾。很多人認為IoT代表著無限的未來，但是事實上目前接入互聯(lián)網的IoT設備幾乎都非常不理想，甚至會引入新的安全問題。這些設備不足夠可靠的操作和安全模型是有可能影響到其他設備的，它們需要管理和檢查。但是在現(xiàn)實使用的過程中，人們往往會疏忽這一點。物聯(lián)網的設備也是建立在很多人開發(fā)的軟件層之上的，并且這些設備往往十分廉價。低廉的價格使得IoT設備很難保證安全。比如，如果對一個家用網絡攝像頭分析其安全模型，人們很可能會發(fā)現(xiàn)它完全不安全，使得監(jiān)控內容有可能暴露在互聯(lián)網上。程序員很難不犯錯誤，軟件幾乎不可能完美無缺，它們將繼續(xù)存在漏洞。消費者需要關注這些IoT設備的安全性。但是目前的IoT市場，安全仍然在向廉價妥協(xié)。如何解決這個問題仍然困擾著人們。

（四）工業(yè)物聯(lián)網發(fā)展階段

第一個階段，智能的感知控制。工業(yè)物聯(lián)網感知控制階段主要實現(xiàn)物聯(lián)網泛在化的末端智能感知，由多樣化采集和控制模塊組成，包括各種類型傳感器、RFID以及中短距離的傳感器與無線傳感器網絡等，實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網的數(shù)據(jù)采集和設備控制的智能化。

第二個階段，全面的互聯(lián)互通。工業(yè)物聯(lián)網借助各類傳感器、RFID等實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過工業(yè)網關、短距離無線通信、低功耗廣域網和OPC UA等互聯(lián)互通技術，將信息化共性技術與行業(yè)特征有效整合，實現(xiàn)無線通信網絡、工業(yè)以太網、移動通信網絡等異構網絡的安全、高效融合，充分發(fā)揮網絡基礎設施的應用價值，實現(xiàn)服務模式創(chuàng)新及流程優(yōu)化。

第三個階段，深度的數(shù)據(jù)應用。利用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)倉庫、分布式存儲等技術手段，基于云計算平臺技術，進行數(shù)據(jù)建模、分析和優(yōu)化，實現(xiàn)多源異構數(shù)據(jù)的深度開發(fā)應用。通過對數(shù)據(jù)進行集成化收集和處理，不斷對數(shù)據(jù)進行整理，解決數(shù)據(jù)提取、集成及數(shù)據(jù)性能優(yōu)化問題。從數(shù)據(jù)倉庫中提取隱藏的預測性信息，挖掘出數(shù)據(jù)間潛在的關系，快速而準確地找出有價值的信息，有效提高系統(tǒng)的決策支持能力。

第四個階段，創(chuàng)新的服務模式。工業(yè)物聯(lián)網服務模式的創(chuàng)新主要集中在定制服務、增值服務、運維服務、升級服務、培訓服務、咨詢服務和實施服務等方面，廣泛應用于智能工廠、智能交通、工業(yè)流程再造、環(huán)境監(jiān)測、遠程維護、設備租賃等物聯(lián)網應用示范領域，全方位構建工業(yè)物聯(lián)網創(chuàng)新的服務模式生態(tài)，提升產業(yè)價值，優(yōu)化服務資源。