Page 23 - 网络电信2018年6月刊下

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工业物联网创新思考

练俊君，张皓栋，张椅，张仪
重庆川仪软件有限公司

摘要：随着各种新技术的不断涌现和互联网、大数据对工业的乘积效应加剧，制造业内部正在发生深刻变革。物
联网时代的到来给我国工业领域带来了新的机遇和挑战。针对物联网技术如何有效地与传统工业生产相融合，以实现
工厂智能化管理、提高工厂生产效益，提出了一种工业物联网创新体系架构。该架构采用服务数据和控制数据分流处
理的方法，兼容了工业控制的实时性和准确性，实现了工业大数据的服务和应用。在该构架下，实现了设备智能化、
控制层简化和传输网络优化。基于该架构，对设备故障诊断、资产管理、生产工艺优化和实时数据学术科研等方面进
行了研究，为工厂从自动化向数字化和智能化的转变提供了技术路径。
关键词：工业物联网；智能设备；智能网络；智能工厂；大数据

引言 业物联网而言，自动化控制系统在工厂管理方面（尤其是在和
当前，自动化仪控装备无论在离散工业还是在流程工业， 人的业务流交互方面）较为薄弱。其以典型的主变量传输为基
都得到了广泛应用，替代了人的重复性劳动，实现了生产自动 础，缺乏对物联网大数据服务的有效支撑。
化，提高了生产制造效率。随着信息化和工业化的深度融合， 典型的物联网架构主要包括感知层、网络层（非实时的以
在对工厂安全、环保、质量要求日益提升的新形势下，提升传 太网或者无线网络）和应用层。当传统的物联网架构应用于工
统流程工厂的智能化管理水平迫在眉睫。 业领域，将会面临以下问题。
无论是支付宝、滴滴打车的流行，还是微信、淘宝的风 ① 工业领域要求现场的传感器和设备在数据上传和控制
靡，以互联网为核心的物联网技术逐渐在金融、教育、农业、 器信息交互时具有实时性。然而在传统的物联网系统中，感应
医疗、商务等与人相关的领域蓬勃发展。这种以人为核心的消 层的传感器通过非实时网络将数据传输至应用层，在应用层中
费性物联网，基于手机等移动终端设备和信息纽带，正潜移默 基于服务器进行相应的数据处理和决策运算;再通过网络层将
化地改变着人的习惯。随着全球工业4.0、先进制造和中国制造 数据回传至感知层，执行相应的动作。整个过程缺乏实时性保
2025的推进，各类行业巨头纷纷以民用为支点，跨界涌入工业 障。由于网络层采用非实时的无线或普通的以太网网络，其传
领域，以物为核心的生产性服务物联网方兴未艾。未来，将有 输的延迟性、通信的碰撞机制以及不稳定性，无法满足工业现
超过1000亿的设备节点实现互联互通。它们致力于提升工厂安 场控制要求。
全、环保和生产效率，并帮助工业企业获取更多的数字价值。 ② 工厂都建有自己的控制系统。由感知层获取的数据哪
因此，结合物联网面向工厂的落地探索，构造可实施的工业物 些传入现场的控制系统、参与现场联动控制，哪些应该保存至
联网创新体系架构具有现实意义。 控制系统数据库，哪些又可以直接送入应用层进行大数据分
析，是值得思考的问题。
一、工业物联网架构 ③ 传统的物联网在用户隐私保护和信息安全传输机制中
传统自动化控制系统由设备层、控制层（现场总线、I/O和 存在诸多不足。
控制器）、应用层（操作和工程师站及趋势库)构成，典型代表 ④ 对于智能化管理，数据源是关键。因此，对现场传感
为ABB、西门子、艾默生等公司的控制系统。自动化控制系统的 设备的自身智能化功能提升和服务型数据（包括自诊断等）丰
作用主要体现在工厂的生产自动化监测和控制服务。相对于工 富程度方面，需要创新设计。

38 网络电信 二零一八年六月