馬禮：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)

                        

• 　　一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述

   

  　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集、控制傳感器或控制器，以及移動通信、智能分析等技術(shù)不斷融入工業(yè)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，最終實現(xiàn)將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。從應(yīng)用形式上，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用具有實時性、自動化、嵌入式(軟件)、安全性和信息互通互聯(lián)性等特點。

   

  　　（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

   

  　　經(jīng)常見到的另一個相關(guān)概念是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，該概念最早由通用電氣于2012年提出，隨后美國五家行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)手組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來。除了通用電氣這樣的制造業(yè)巨頭，加入該聯(lián)盟的還有IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業(yè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實際指的是工業(yè)互聯(lián)的網(wǎng)，而不能理解成工業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)。

   

  　　在企業(yè)內(nèi)部，要實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備（生產(chǎn)設(shè)備、物流裝備、能源計量、質(zhì)量檢驗、車輛等）、信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程、企業(yè)的產(chǎn)品與服務(wù)、人員之間的互聯(lián)，實現(xiàn)企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)與工控網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，實現(xiàn)從車間到?jīng)Q策層的縱向互聯(lián)。

   

  　　在企業(yè)間，要實現(xiàn)上下游企業(yè)（供應(yīng)商、經(jīng)銷商、客戶、合作伙伴）之間的橫向互聯(lián)。

   

  　　從產(chǎn)品生命周期的維度來看，要實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計、制造到服役，再到報廢回收再利用整個生命周期的互聯(lián)。這實際上與工業(yè)4.0(Industry 4.0)提出的三個集成的內(nèi)涵是相通的。

   

  　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來更多的是關(guān)注設(shè)計、研發(fā)、制造、營銷和服務(wù)等方面，通過充分的融合，來提高整個工業(yè)系統(tǒng)和運行效率，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最重要的是實現(xiàn)企業(yè)信息的數(shù)字化。

   

  　　（二）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

   

  　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)到目前為止還沒有統(tǒng)一的定義，在中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院的《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書（2017）》中嘗試定義為：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是通過工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，實現(xiàn)制造原料的靈活配置、制造過程的按需執(zhí)行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應(yīng)，達到資源的高效利用，從而構(gòu)建服務(wù)驅(qū)動型的新工業(yè)生態(tài)體系。

   

  　　事實上，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過程中與工業(yè)制造相結(jié)合的產(chǎn)物，也有文獻定義為“機器、計算機和人員使用業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型所取得的先進的數(shù)據(jù)分析成果來實現(xiàn)智能化的工業(yè)操作”。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)表現(xiàn)出6大典型特征：智能感知、泛在連通、精準(zhǔn)控制、數(shù)字建模、實時分析、迭代優(yōu)化。

   

  　　在工業(yè)4.0或者“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的大背景下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為(IIoT)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中心舞臺的一部分。數(shù)據(jù)是相關(guān)產(chǎn)品中的關(guān)鍵資產(chǎn)和生產(chǎn)資料，且在全球連接的產(chǎn)品(在整個生命周期中)的應(yīng)用分析中是必不可少的功能。

   

  　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)中最大的和最重要的組成部分，雖然從支出的角度來看現(xiàn)在消費者應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要是從2018年開始的，盡管如此，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在整個物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用遠景中仍然在變得更加重要和先進。

   

  　　（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

   

  　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)指的是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涵蓋了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，但進一步延伸到企業(yè)的信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程和人員。

   

  　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念實際上與國外提出的萬物互聯(lián)（Internetof Everything，將人、流程、數(shù)據(jù)和事物結(jié)合在一起，使得網(wǎng)絡(luò)連接變得更加相關(guān)、更有價值）理念有相似之處，相當(dāng)于是工業(yè)企業(yè)的萬物互聯(lián)。

   

  　　其實，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)都是在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段，隨著技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)需求，產(chǎn)生的解決工業(yè)領(lǐng)域中相關(guān)問題的網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的子集，內(nèi)涵更注重“物”之間的連接與通信，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅包括工業(yè)過程中的“物聯(lián)”，還包括工業(yè)過程中的信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程和人等要素。

   

  　　二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及其典型特征

   

  　　（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)實應(yīng)用場景

   

  　　我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的白皮書中，認為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺當(dāng)下主要的應(yīng)用場景為四個：（1）面向工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)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(chǎn)的資源優(yōu)化配置與協(xié)同；（4）面向產(chǎn)品生命周期的管理與服務(wù)優(yōu)化。

   

  　　物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)真正顛覆的是農(nóng)業(yè)、城市基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療保健，將持續(xù)拓展到以下行業(yè)：水務(wù)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(wù)模式優(yōu)化、采礦行業(yè)監(jiān)控工作流程、酒店物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和產(chǎn)品體驗增值。

   

  　　目前我國的制造業(yè)正在推動和轉(zhuǎn)型，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)都很重要，但實際上還有很長的路要走，在安全性問題、技術(shù)基礎(chǔ)、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(wǎng)關(guān)鍵典型技術(shù)

   

  　　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(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)手段，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取；信息傳遞是指通過各種通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)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(chǎn)環(huán)節(jié)，以優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和完成生產(chǎn)計劃。

   

  　　概括來講，實際上工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)也具有物聯(lián)網(wǎng)感、聯(lián)、知、控這四點特征。

   

  　　（三）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的典型特征

   

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

   

  　　1.智能感知

   

  　　智能感知是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。面對工業(yè)生產(chǎn)、物流、銷售等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(shè)應(yīng)該是信息化建設(shè)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(yīng)用的普及，尤其是Web2.0的普及應(yīng)用之后，整個Web系統(tǒng)產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(wǎng)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)和Web系統(tǒng)不同，物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)大部分都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)相連，形成便捷、高效的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)信息傳遞依托有線、無線等介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)前移動互聯(lián)技術(shù)更多被用來實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸過程。

   

  　　傳輸介質(zhì)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(shù)，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(wǎng)（LPWAN），代表性技術(shù)NB-IoT、LoRa、eMTC、SigFox等具有前景，但未必可以取代已有的技術(shù)。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(shù)成熟、可以復(fù)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(shù)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(wǎng)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(chǎn)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(chǎn)過程全要素的抽象建模，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實體產(chǎn)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(wǎng)的手段。針對所感知的工業(yè)資源數(shù)據(jù)，通過技術(shù)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(nèi)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(yīng)。

   

  　　5.精準(zhǔn)控制

   

  　　精準(zhǔn)控制是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)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(zhuǎn)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(zhǔn)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(wǎng)的效果。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系能夠不斷地自我學(xué)習(xí)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(biāo)。

   

  　　7.物聯(lián)網(wǎng)安全

   

  　　物聯(lián)網(wǎng)安全是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(zhì)上沒有發(fā)生變化：產(chǎn)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(wǎng)的IoT設(shè)備幾乎都非常不理想，甚至?xí)胄碌陌踩珕栴}。這些設(shè)備不足夠可靠的操作和安全模型是有可能影響到其他設(shè)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(wǎng)的設(shè)備也是建立在很多人開發(fā)的軟件層之上的，并且這些設(shè)備往往十分廉價。低廉的價格使得IoT設(shè)備很難保證安全。比如，如果對一個家用網(wǎng)絡(luò)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(nèi)容有可能暴露在互聯(lián)網(wǎng)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(guān)注這些IoT設(shè)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(wǎng)發(fā)展階段

   

  　　第一個階段，智能的感知控制。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知控制階段主要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)等，實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和設(shè)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(wǎng)借助各類傳感器、RFID等實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)、短距離無線通信、低功耗廣域網(wǎng)和OPC UA等互聯(lián)互通技術(shù)，將信息化共性技術(shù)與行業(yè)特征有效整合，實現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全、高效融合，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用價值，實現(xiàn)服務(wù)模式創(chuàng)新及流程優(yōu)化。

   

  　　第三個階段，深度的數(shù)據(jù)應(yīng)用。利用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)倉庫、分布式存儲等技術(shù)手段，基于云計算平臺技術(shù)，進行數(shù)據(jù)建模、分析和優(yōu)化，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度開發(fā)應(yīng)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(yù)測性信息，挖掘出數(shù)據(jù)間潛在的關(guān)系，快速而準(zhǔn)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(wù)模式。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式的創(chuàng)新主要集中在定制服務(wù)、增值服務(wù)、運維服務(wù)、升級服務(wù)、培訓(xùn)服務(wù)、咨詢服務(wù)和實施服務(wù)等方面，廣泛應(yīng)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(shè)備租賃等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范領(lǐng)域，全方位構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的服務(wù)模式生態(tài)，提升產(chǎn)業(yè)價值，優(yōu)化服務(wù)資源。

   

  　　三、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實例

   

  　　（1）iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

   

  　　iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，是由智能云科信息科技有限公司打造的、工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首批通過可信服務(wù)認證的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。以“中國制造2025”戰(zhàn)略與“互聯(lián)網(wǎng)+”理念為指導(dǎo)，以制造裝備互聯(lián)為基礎(chǔ)，基于“工業(yè)互聯(lián)+云服務(wù)+智能終端”創(chuàng)新模式，打造智能制造新生態(tài)，讓制造更簡單。由以下幾個模塊組成。

   

  　　iSESOL BIZ智造在線，通過線上線下產(chǎn)能資源協(xié)同，面向機械加工領(lǐng)域企業(yè)提供訂單交易與多維度增值服務(wù)。通過詢盤報價、商機與交易管理、訂單智能篩選匹配等各項線上服務(wù)功能，實現(xiàn)供需雙方的商務(wù)接洽、商機評估、智能優(yōu)選、打樣試制、遠程下單、支付存管、生產(chǎn)追溯等交易全流程服務(wù)模式。

   

  　　iSESOL MALL（mall.isesol.com），隸屬于iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，是專業(yè)的B2B自營MRO工業(yè)品采購平臺，基于裝備互聯(lián)形成的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)助力制造企業(yè)工業(yè)消耗品在線采購，完善供應(yīng)鏈配套服務(wù)。

   

  　　iSESOL WIS，由智能云科信息科技有限公司研發(fā)，是面向中小型企業(yè)的工廠數(shù)字化制造運營系統(tǒng)。為企業(yè)提供生產(chǎn)運行、維護運行、質(zhì)量運行和庫存運行等通用云化管理模塊。通過使用iSESOL WIS，制造企業(yè)可以獲得制造執(zhí)行過程透明、有序與優(yōu)化等能力。

   

  　　iSESOL BOX，由智能云科信息科技有限公司自主研發(fā)，是服務(wù)于iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)平臺級智能硬件，致力于協(xié)助中小型制造企業(yè)的端網(wǎng)升級、裝備智能化等一系列登云入網(wǎng)應(yīng)用。

   

  　　iSESOL供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)，是基于iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)增信，通過廣域物聯(lián)、信息透明來管理上下游中小企業(yè)的物流和資金流，并把單個企業(yè)的不可控風(fēng)險轉(zhuǎn)為供應(yīng)鏈企業(yè)整體的可控風(fēng)險，將風(fēng)險控制在最低的融資服務(wù)。

   

  　　iSESOL裝備服務(wù)平臺，作為iSESOL工業(yè)大數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)來源之一，為機床設(shè)備終端用戶（工廠主）提供設(shè)備故障報修和追溯服務(wù)，為設(shè)備售后服務(wù)提供商（企業(yè)租戶）提供服務(wù)工程師的派工、設(shè)備的遠程系統(tǒng)故障診斷等核心服務(wù)流程，提升企業(yè)整體裝備服務(wù)管理水平，降低企業(yè)服務(wù)和運營成本。

   

  　　iSESOL生產(chǎn)力租賃云服務(wù)平臺，通過平臺與租賃各利益方進行設(shè)備數(shù)字化信息傳遞，實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能裝備分享經(jīng)濟，改變傳統(tǒng)租賃標(biāo)準(zhǔn)，真正做到租賃交易全過程信息透明化、風(fēng)險可控、實時結(jié)算的新型價值分享經(jīng)濟模式。

   

  　　（2）金融領(lǐng)域創(chuàng)新——基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的新保險模式

   

  　　基于使用的保險（UBI）是物聯(lián)網(wǎng)保險的主要商業(yè)模式，本項目以樹根互聯(lián)技術(shù)有限公司的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)以下數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集接入、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘分析、數(shù)據(jù)服務(wù)與數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

   

  　　根據(jù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)能力，建立保險大數(shù)據(jù)解決方案，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)（互聯(lián)網(wǎng)/車聯(lián)網(wǎng)）的存儲、快速信息提取（包括對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的信息提取）及大數(shù)據(jù)分析，生成設(shè)備的綜合狀態(tài)評估，以及設(shè)備主及企業(yè)的運營狀況及信用風(fēng)險等模型，為保險業(yè)務(wù)提供更加精準(zhǔn)的服務(wù)。

   

  　　這里我們總結(jié)一下。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實際上是從感知數(shù)據(jù)出發(fā)，把感知數(shù)據(jù)通過泛在連通，用這些感知到的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化建模；數(shù)字化建模之后進行實時分析，最后實現(xiàn)精準(zhǔn)控制；在精準(zhǔn)控制的過程中，要反復(fù)地進行迭代優(yōu)化，最后形成一個完整的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的周期，從感知到連通，到數(shù)字化建模，到實時分析，到精準(zhǔn)控制，到迭代優(yōu)化，再把安全加進來，就形成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵的閉環(huán)環(huán)節(jié)。以上是我們介紹的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概況、主要技術(shù)、典型特征以及實際應(yīng)用。

   

  　　四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究

   

  　　物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展。制造業(yè)是國家綜合實力的象征，是全球化競爭中賴以生存的資本和保障。據(jù)IDC預(yù)測，2019年，IoT行業(yè)中，邊緣基礎(chǔ)設(shè)施將成為市場主流，多用于單個部門的業(yè)務(wù)板塊中。2020年，數(shù)字孿生、IoT平臺、資產(chǎn)管理和物聯(lián)網(wǎng)安全將成為市場主流，其中數(shù)字孿生、IoT平臺多應(yīng)用于多部門協(xié)作的業(yè)務(wù)板塊當(dāng)中，資產(chǎn)管理和安全將用于全公司戰(zhàn)略層面考慮。2021年前后，5G、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)支出管理、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)將成為市場主流，其中5G、物聯(lián)網(wǎng)支出管理適用于單個部門的業(yè)務(wù)板塊，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析適用于多個部門協(xié)作的業(yè)務(wù)板塊，區(qū)塊鏈則用于整個公司的戰(zhàn)略層面。

   

  　　在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，現(xiàn)在平臺現(xiàn)狀如下。2016年，西門子推出Mindsphere平臺。2017年2月，發(fā)源于三一重工的樹根互聯(lián)在中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會上正式發(fā)布根云平臺。2017年3月，GE宣布與中國電信達成協(xié)議，將實現(xiàn)Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在中國的落地。2017年4月海爾發(fā)布了COSMO PLAT工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。航天云網(wǎng)受到各界廣泛關(guān)注，各類物聯(lián)網(wǎng)平臺也十分活躍，如機智云、艾拉網(wǎng)絡(luò)等。BAT（百度、阿里巴巴、騰訊）也在拓展物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)。中國移動早在2014年就推出開放的物聯(lián)網(wǎng)平臺OneNET。PTC的ThingWorx已成為業(yè)界廣泛關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)平臺。2017年3月，SAP在中國發(fā)布了Leonardo物聯(lián)網(wǎng)套件。中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的熱潮，由此可見一斑！

   

  　　從研究層面來講，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有這些難點。第一，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點接入，包括智能感知、互連、精準(zhǔn)控制等都是由大公司牽頭來做的。所以，不同的公司推出各自的產(chǎn)品，造成接入標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以互聯(lián)互通。第二，海量資源尋址訪問難度大、監(jiān)管要求高。對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來說，我們要管理的節(jié)點非常多。現(xiàn)在IPv4的地址已經(jīng)耗盡，為了給更多的節(jié)點以標(biāo)志，我們使用IPv6。如果把工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的每一個節(jié)點都用IPv6來編制的話，數(shù)量是非常大的，監(jiān)管要求高。第三，能效問題。我們在物聯(lián)網(wǎng)智能采集的節(jié)點上，往往使用能耗相對比較低，但變量存儲、計算能力也相對比較低，能效要求嚴(yán)苛，需要更高的安全需求。這些特點使我們在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究中，要有一些新的研究領(lǐng)域來解決這些問題。比如說,在智能電網(wǎng)、智能交通、工業(yè)自動化、石油化工等領(lǐng)域，每一個領(lǐng)域都會有自己不同的設(shè)備和不同的固件。這些設(shè)備之間不能互通，各個行業(yè)之間不能互通。如果從監(jiān)管的角度來講，就需要進一步研究怎么來做到統(tǒng)一。

   

  　　我們比較一下現(xiàn)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)有這三個

   

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  　　對三個協(xié)議進行比較后，我們從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的角度來看，存在這樣幾個問題：一是尋址體系結(jié)構(gòu)效率較低且不利于監(jiān)管；二是節(jié)點訪問如何提高能效和適應(yīng)性；三是怎樣處理訪問便捷性與安全性的矛盾；四是怎樣解決多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)共存以及互聯(lián)互通的問題。

   

  　　針對這四個問題，我們進行了一些研究，解決思路如下。對于尋址訪問，運用海量小文件存儲思想，構(gòu)建“扁平化”的尋址體系，提高訪問效率與監(jiān)管便捷性。對于能效，采用多重壽命標(biāo)準(zhǔn)，評價其普適性、可靠性與網(wǎng)絡(luò)能耗的多目標(biāo)優(yōu)化之間的關(guān)系，利用凸優(yōu)化變換與快速迭代算法來解決能效方面的問題。在安全方面，構(gòu)建更加嚴(yán)格的多級訪問權(quán)限控制，引入嚴(yán)格的身份認證與加密機制。在多種協(xié)議的互通中，引入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，嵌入身份語義的編址與地址分配機制，參與提交CCSA標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議草案。最后，我們形成一個驗證的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，擁有“真實節(jié)點+路由器+高性能尋址服務(wù)器”，通過高精度功率監(jiān)測統(tǒng)計能耗，通過“安全分析+大規(guī)模性能測試”進行驗證。

   

  　　我們從四個方面進行研究：一是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一資源尋址定位技術(shù)；二是嵌入身份語義的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)編址及分配；三是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的資源便捷和安全訪問；四是基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的高效資源訪問。

   

  　　研究內(nèi)容一：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一資源定位技術(shù)架構(gòu)。我們現(xiàn)在借鑒分布式存儲系統(tǒng)的思想，構(gòu)建扁平化的體系結(jié)構(gòu)，減少尋址過程的跳轉(zhuǎn)次數(shù)，最終實現(xiàn)統(tǒng)一的定位。

   

  　　研究內(nèi)容二：嵌入身份語義的編址及分配方法。我們通過嵌入身份語義的編址形式，對每一個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點按照IPv6的地址格式進行編碼；在編碼過程中，兼顧傳統(tǒng)的信息采集節(jié)點短地址的特征，加上我們把它接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IPv6的地址形式對外，把身份語義嵌入每一個編碼地址中。在嵌入身份語義的編址和分配方法中，我們遵循這樣的原則：（1）局域網(wǎng)內(nèi)用16位短地址通信避免帶寬浪費；（2）身份標(biāo)識分級，可支持資源尋址聚類，有效降低尋址復(fù)雜度；（3）具有可壓縮特征，適用于帶寬資源受限的有損網(wǎng)絡(luò)和組播業(yè)務(wù)；（4）地址分配由網(wǎng)關(guān)自動完成，人工配置工作量較低。基于這樣的原則，我們把身份語義切入每一個節(jié)點的配置地址中，通過每一個節(jié)點的地址訪問，就可以識別出這個節(jié)點是在什么樣的生產(chǎn)線上，是哪一類傳感器，再進一步我們可以定位到是哪一個工廠。

   

  　　研究內(nèi)容三：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)高能效資源訪問方法。工業(yè)的無線傳輸有一個重要的不足，那就是每一個節(jié)點的能量是有限的。它不像有線節(jié)點那樣每個節(jié)點都有專門的供電方法。有些節(jié)點附近我們不方便連接有線電源，供電往往靠單個節(jié)點上自帶的電池，很受電池壽命的影響。所以，基于密度控制的數(shù)據(jù)傳輸，由于數(shù)據(jù)收發(fā)節(jié)點的能量最先耗盡，就會造成這個節(jié)點的“死亡”，導(dǎo)致全網(wǎng)生命周期縮短。因此，方法之一就是要盡量避免能量空洞。第二種方法是通過路由算法來提高每一個節(jié)點的壽命，適度地通過休眠算法，通過簇頭能量均衡調(diào)度，實現(xiàn)了剩余能量的流量分配。所以，基本上我們采用傳統(tǒng)的方法就是以上兩種：一是怎樣避免能量空洞；二是怎么進行節(jié)能路由及其調(diào)度。但是，不同的應(yīng)用場景也許對于能量空洞的避免和節(jié)能路由的使用是不一樣的，我們在研究過程中引入了一種算法提高它的資源訪問效率，通過一個約束條件，看你是更關(guān)心生命周期長還是更關(guān)心第一個節(jié)點死亡時間短，不同的需求有不同的方法來調(diào)整，使得整個高效資源訪問更好地進行。

   

  　　研究內(nèi)容四：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的資源訪問安全。主要研究統(tǒng)一資源細粒度安全訪問方法，為政府、企業(yè)、客戶等各類用戶提供定制化的資源分級服務(wù)。比如說，用戶使用尋址服務(wù)的時候，通過注冊用戶服務(wù)器來管理我們的合法用戶。在資源訪問節(jié)點這一部分，通過資源服務(wù)器管理這些節(jié)點，每一個節(jié)點的數(shù)據(jù)實際上要通過我們的安全網(wǎng)關(guān)再進入到資源服務(wù)器中，在安全網(wǎng)關(guān)和資源服務(wù)器之間增加安全連接，通過這兩級保障使得服務(wù)器中的數(shù)據(jù)相對來說更加安全。也就是說，用戶使用尋址服務(wù)進行資源訪問的時候，第一是采集數(shù)據(jù)是安全的，第二是在采集安全數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上傳輸鏈路是安全的，第三是訪問的人是經(jīng)過注冊和認證的是安全的。這樣的話，我們盡力保障訪問安全。

   

  　　最終，我們形成一個多協(xié)議融合網(wǎng)關(guān)的原型。