工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)課件

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)核心在于“物”，實(shí)質(zhì)在于“控”總體來看，物聯(lián)網(wǎng)的核心是提高對設(shè)備終端動(dòng)態(tài)信息的掌控力，或者對于業(yè)務(wù)服務(wù)流程的自動(dòng)化改進(jìn)。信息的生產(chǎn)者與消費(fèi)者均可以是智能化的設(shè)備，設(shè)備本身就成為系統(tǒng)的參與者，不再僅是人工管理的執(zhí)行者，如此龐大的相對對等的終端群為超系統(tǒng)的存在提供了基礎(chǔ)，也為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的引出與發(fā)展提供了基礎(chǔ)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的必然隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步、市場競爭的加劇，為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，充分利用資源，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)批量生產(chǎn)需要，工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)運(yùn)而生。隨著信息技術(shù)（ICT）的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化突破局域網(wǎng)的限制，將企業(yè)信息化系統(tǒng)延伸到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的第五代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)——工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念的提出2012年，GE認(rèn)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級計(jì)算、分析、傳感技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)的高度融合。它通過智能機(jī)器間的連接并最終將人機(jī)連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)全球工業(yè)、激發(fā)生產(chǎn)率，讓世界更快速、更安全、更清潔、更經(jīng)濟(jì)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是由機(jī)器、設(shè)備、集群和網(wǎng)絡(luò)組成，能夠在更深層面和大數(shù)據(jù)分析、連接能力相結(jié)合，從而有效發(fā)揮出各機(jī)器的潛能，提高生產(chǎn)力。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮的巨大的通信與統(tǒng)籌功能是

其巨大的優(yōu)勢為何是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)美國通用電氣公司市場研究首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家Marco認(rèn)為，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將是第三次創(chuàng)新浪潮。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)革命轉(zhuǎn)折點(diǎn)已來臨工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)潛在經(jīng)濟(jì)效益巨大工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將提供更多就業(yè)機(jī)會(huì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)革命轉(zhuǎn)折點(diǎn)已來臨儀器儀表成本不斷下降，從經(jīng)濟(jì)角度，大規(guī)模的使用傳感器已經(jīng)可行，同時(shí)與云計(jì)算相匹配，從而能夠以更低廉的成本采集、分析更大量的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生成本下降的趨勢。同時(shí)，移動(dòng)通信革命將強(qiáng)化這種效果，使得信息的共享和分散優(yōu)化更容易，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。因而，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已進(jìn)入加速期。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)潛在經(jīng)濟(jì)效益巨大由于前述成本的下降，傳感器可以更廣泛的用于機(jī)器中，因而軟件分析可以利用海量數(shù)據(jù)以優(yōu)化單個(gè)機(jī)器、機(jī)組和網(wǎng)絡(luò)的性能。如果能夠提高僅僅1%的效率或性能，便可以為不同行業(yè)分別帶來多達(dá)幾百億美元的效益，例如油氣領(lǐng)域，可以節(jié)省900億美元。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響由于前述成本的下降，傳感器可以更廣泛的用于機(jī)器中，因而軟件分析可以利用海量數(shù)據(jù)以優(yōu)化單個(gè)機(jī)器、機(jī)組和網(wǎng)絡(luò)的性能。如果能夠提高僅僅1%的效率或性能，便可以為不同行業(yè)分別帶來多達(dá)幾百億美元的效益，例如油氣領(lǐng)域，可以節(jié)省900億美元。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將提供更多就業(yè)機(jī)會(huì)由于前述成本的下降，傳感器可以更廣泛的用于機(jī)器中，因而軟件分析可以利用海量數(shù)據(jù)以優(yōu)化單個(gè)機(jī)器、機(jī)組和網(wǎng)絡(luò)的性能。如果能夠提高僅僅1%的效率或性能，便可以為不同行業(yè)分別帶來多達(dá)幾百億美元的效益，例如油氣領(lǐng)域，可以節(jié)省900億美元。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)已有所突破核心技術(shù)三大方面實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)的連接：萬能協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)、域名解析系統(tǒng)防雪崩技術(shù)、固件技術(shù)、安全防護(hù)系統(tǒng)納米技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫、云計(jì)算技術(shù)在全球科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)的努力下，這些技術(shù)正在走出實(shí)驗(yàn)室，投入應(yīng)用。可擴(kuò)展性安全性智能化工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在中國的機(jī)遇自08年的國際金融危機(jī)之后，各國紛紛加快對新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的布局，把爭奪經(jīng)濟(jì)、科技制高點(diǎn)作為戰(zhàn)略重點(diǎn)。中國將節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)確定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)相對其他戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)前景更為明晰，創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)最小，更易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而IT也始終是影響全球經(jīng)濟(jì)最為強(qiáng)大的力量。在2011年，智能工業(yè)在中國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的市場份額中占比最大，為20%.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在中國的機(jī)遇——中國的工業(yè)需求中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有萬億級的市場規(guī)模，在交通、電力、油氣管道、智能電網(wǎng)等方面，需求量均分別達(dá)到了千億級。工業(yè)生產(chǎn)效率亟需提高：粗放到集約，智能工業(yè)信息化與工業(yè)化兩化融合的趨勢進(jìn)口替代與信息安全的需求：目前國外企業(yè)壟斷了中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，技術(shù)進(jìn)口替代雖促進(jìn)著本土企業(yè)的發(fā)展，但國外企業(yè)對諸如智能電網(wǎng)、鐵路、油氣等國家命脈的壟斷使中國面臨著極大的潛在信息安全威脅，這要求我們必須在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有所突破，用中國企業(yè)逐步代替外國企業(yè)，這也會(huì)促進(jìn)國內(nèi)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在中國的機(jī)遇——中國的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究國內(nèi)對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究十分活躍，中科院沈陽自動(dòng)化研究所牽頭制定了WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)，使得我國在工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域里占據(jù)了一席地位。中科院沈陽自動(dòng)化研究所牽頭指定的WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種自組織、自治愈的MESH路由機(jī)制。所謂MESH路由機(jī)制，就是指通過自組織的方式將Sensor節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)相連接，該路由機(jī)制保證了鏈路在失效的情況下自動(dòng)啟用備用鏈路，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)穩(wěn)定性，它兼容了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了短程的可靠通信。當(dāng)前，WIA-PA已應(yīng)用在石油開采、污水處理、冶金生產(chǎn)等行業(yè)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)及其帶來的挑戰(zhàn)嵌入式大數(shù)據(jù)高度異構(gòu)更高的安全要求這些關(guān)鍵技術(shù)在幫助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有其能夠成為關(guān)鍵信息產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，也為其接下來的發(fā)展提出了很多要求，這些要求也一定程度上成為其挑戰(zhàn)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)特殊領(lǐng)域，具有以儀器儀表和專用網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)構(gòu)件向不同方向不斷延伸的內(nèi)部構(gòu)架，其自身技術(shù)因此也帶有不同于一般物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)。嵌入式將硬件和軟件相結(jié)合，利用嵌入式微處理器的低能耗、體積小、集成度高，以及嵌入式軟件的高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，綜合人工智能技術(shù)，推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中智能環(huán)境的實(shí)現(xiàn)。軟件的嵌入，也就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的固件技術(shù)。固件是硬件設(shè)備的靈魂，決定著工業(yè)設(shè)備的功能及性能。高度異構(gòu)廣義工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，具備高度異構(gòu)的特性，尤其是工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，相互間的結(jié)構(gòu)差異非常大。各個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)操作系統(tǒng)也有異構(gòu)。如何解決物聯(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。設(shè)備兼容關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，當(dāng)前工業(yè)無線的三大標(biāo)準(zhǔn)HART、ISA以及WIA-PA均兼容了IEEE802.15.4無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但是相互之間的兼容性還存在一定問題。大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)相比，由于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涵蓋的范圍涉及跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的特點(diǎn)，時(shí)期所包含的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，越來越多的業(yè)務(wù)部門需要處理海量數(shù)據(jù)。目前的企業(yè)數(shù)據(jù)多為類型復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的分析，企業(yè)中80%的數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)每年都按指數(shù)增長60%。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的區(qū)別在于不方便用二維邏輯表結(jié)構(gòu)來表現(xiàn)，包括文本、圖像、音頻等。隨著非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的與日俱增，原有的主要用于管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫已不能滿足需要，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也相應(yīng)地進(jìn)入了“后關(guān)系數(shù)據(jù)庫時(shí)代”，發(fā)展進(jìn)入基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫時(shí)代。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫是指其字段長度可變，并且每個(gè)字段的記錄又可以由可重復(fù)或不可重復(fù)的子字段構(gòu)成的數(shù)據(jù)

庫。更高的安全要求企業(yè)往往有著更高的技術(shù)要求、運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)以及利益回報(bào)，這決定了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在安全性上有著比傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)更高的要求，例如安全體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、智能化設(shè)備的潛在風(fēng)險(xiǎn)等。從微觀層面，安全性涉及企業(yè)的商業(yè)機(jī)密、商業(yè)利益；宏觀上，安全性則涉及國家機(jī)密及技術(shù)安全。故更高的安全要求是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一大問題物聯(lián)網(wǎng)在中國的挑戰(zhàn)企業(yè)規(guī)模偏小，技術(shù)研發(fā)水平薄弱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落后于應(yīng)用發(fā)展應(yīng)用數(shù)量層次偏低行業(yè)人才匱乏產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境仍需進(jìn)一步完善，產(chǎn)業(yè)管理體制有待理順企業(yè)規(guī)模偏小，技術(shù)研發(fā)水平薄弱企業(yè)規(guī)模普遍偏小，缺乏龍頭企業(yè)帶動(dòng)形成產(chǎn)業(yè)集群，且企業(yè)資金實(shí)力相對薄弱。以企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系尚未建立，科研機(jī)構(gòu)成果轉(zhuǎn)化率偏低。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落后于應(yīng)用發(fā)展總的來說，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展相當(dāng)滯后于應(yīng)用發(fā)展，各企業(yè)各自為戰(zhàn)，缺乏共享，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一，這會(huì)使中國