工业物联网（IIoT）

1工业物联网是什么
2工业物联网系统架构

3工业物联网主要特点
4工业物联网的实施

5工业物联网相关技术
6工业物联网安全

工业物联网是什么

工业物联网（Industrial Internet of Things，简称IIoT）是物联网系统和数据与制造和其他工业过程相结合，即物联网技术与工业自动化系统的融合，旨在提高自动化、效率和生产率，具有全面感知、可靠传输、智能处理以及自组织与自维护等特点，其应用遍及智能交通、智慧电网、智能工厂、智能环境检测等众多领域。

工业物联网系统架构

工业物联网为工业自动化系统与物联网系统的融合，其具有全面感知、互联传输、智能处理、智能处理以及自组织与维护的特点，其应用遍及智能交通、智慧工厂、智能电网、智能环境检测等众多领域，工业物联网可以视作是物联网的子集，在结构上可以分为四层。

(1) 数据采集层。在工业物联网中，工业控制系统为感知层提供信息来源，采集的信息包括设备的运行参数、监控数据等，采集的生产数据可以为现场调度管理提供信息反馈，现场监控管理站能够根据数据处理层反馈回来的信息进行控制反馈，及时对生产设备的状态进行调整。

(2) 数据传输层。工业物联网的网络传输层称为数据传输层，是一个融合了传感网络、移动网络和互联网的开放性网络，一般按国际标准或行业标准搭建其通信网络，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等短距离的无线通信技术，并且一些专门针对物联网行业的低功耗广域网也逐步得到应用，为工业现场和远端的数据处理中心搭建起了数据传输通道。

(3)数据处理层。在工业物联网系统中，经过处理后的感知数据不直接提供给终端用户使用，通常是反馈回工业控制系统中，对数据的处理占据了主要过程，数据的应用过程相对单一，工业物联网中的应用层被称为数据处理层。工业物联网的数据处理层主要包括通信服务器、历史数据服务器、远程监控端，都采用了云计算平台作为大量感知信息的存储和分析平台。

(4)综合应用层。工业物联网的应用层主要针对实际应用服务，具有信息管理、智能终端、认证授权等特点，主要面向用户提供个性化服务，应用对象有智能物流、智能交通、制造业等，需要保证用户访问安全、秘钥隐私等。

工业物联网主要特点

工业物联网是工业自动化与工业信息化的融合，充分地发挥了机器和人在企业中的内在潜能，从而提高了生产效率。它的特点主要包括以下几个方面：

(1) 全面感知：工业物联网是利用了射频识别技术、传感器、二维码等技术随时获取产品从生产过程直到销售到终端用户使用的各个阶段信息数据。传统的工业自动化系统信息采集，只存在于生产质检，企业信息化并不太关注具体生产过程。

(2) 互联传输：工业物联网是需将专用网络和互联网相连的方式，实时将设备信息准确无误地传递出去。它对网络极强的依赖性，且要比传统工业自动化信息化系统都更注重数据交互。

(3) 智能处理：工业物联网是利用云计算、云存储、模糊识别及神经网络等智能的技术，对数据和信息进行分析并处理，结合大数据，深挖数据的价值。

(4)自组织与自维护：一个功能完善的工业物联网系统应具有自组织与自维护的功能。其每个节点都要为整个系统提供自身处理获得的信息及决策数据，一旦某个节点失效或数据发生异常或变化时，那么整个系统是要全方位互相连通的^[1]。

工业物联网的实施

工业物联网的实施一般包括四个实施阶段：

第一阶段：智能感知控制。该阶段利用基于末端的智能感知，由多样化采集和控制模块组成，如传感器、RFID、无线传感网络等，实现进行工业数据的采集和设备控制的智能化；

第二阶段：全面互联互通。工业物联网借助各类传感器、RFID等实现数据采集，利用多种通信网络互联互通技术(互联网、移动通信网、工业专网、低功耗广域网、短距离无线通信等)，通过整合信息化共性技术与行业特征，实现无线通信网络、移动通信网络等异构网络的安全、高效融合，将采集到的数据实时、安全、高效地传递出去；

第三阶段：深度数据应用。利用数据挖掘、数据仓库等技术手段，基于大数据、云计算平台技术，进行数据建模、分析和优化，实现多源异构数据的深度开发应用。通过集成化收集和处理数据，解决数据提取、集成及数据性能优化问题。从数据仓库中提取隐藏的预测信息，挖掘数据间潜在的关系，快速准确地找出有价值的信息，有效提高系统的决策支持能力。

第四阶段：创新服务模式。利用信息管理、智能终端和平台集成等技术，提供创新服务，例如智能物流、智能工厂、智慧医疗等，全方位构建工业物联网创新的服务模式生态，提升产业价值，优化服务资源^[2]。

工业物联网相关技术

工业物联网所需要必不可少的技术，如工业传感器技术、工业信息采集技术、工业信息数传输、软件平台开发、人工智能等技术，正是这些技术的紧密结合应用，是使得工业信息化、智能化得以实现的基础。

(1)工业传感器技术

工业传感器的相关技术是工业物联网技术中至关重要的一环，传感器的精准程度直接决定的了采集到的数据的质量好坏，同一个物理量或者状态量通常有多种物理化学测量采集原理的传感器能采集其数据，在不同生产环境下选取适当的传感器能极大提升数据采集效率与精度同时降低传感器安装采集的成本。在一般的工业环境当中，常用的传感器有电压电流传感器、温湿度传感器、振动传感器、加速度传感器、光线传感器等

(2)工业信息采集技术

工业现场中的信息采集是工业互联网中代表性的应用场景的其中一个。工业现场中的信息采集一般包含三个部分分别是设备接入、通信协议变换以及边缘计算。工业信息数据采一般起着承上启下的作用，往上延伸可以对接企业SaaS系统或者设备云平台，往下发展可以接入各式工业生产设备和控制设备以及其他设备工具，具体的结构可见图

工业中目前常用的物联网设备接入网络通常所使用的网络通信技术主要有专用光纤网络、工业以太网等有线连接的网络技术，还有以3G/4G、窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)等技术为代表的无线技术。通信协议变换具体解释是将通过ModBus总线、CAN总线、Profinet总线等接收到的物联网设备端的通信传输协议变换为以MQTT、HTTP等为代表的可连接外部网络通信传输协议，实现将采集到的设备端数据输送到工业互联网云平台进行设备运行状态展示已经设备运行数据的存储、统计分析、故障诊断等功能。这里的边缘数据计算具体是将数据在数据源头的一侧也就是接近实际工业场景的这一边通过应用于高性能计算机或服务器率先完成数据具体的预处理与算法分析以及故障诊断，边缘数据计算完成后的计算结果将通过专用网络通道上传到工业互联网云平台，这样做达到的具体作用是缓解工业互联网云平台后台的计算压力可以起到平衡计算开销、节约网络带宽、减少成本。

(3)工业物联网数据传输协议

工业互联网中所使用的数据传输网络依据是否与手机、计算机等终端进行通信将其分为外网数据传输协议要内网数据传输协议。内网数据传输协议又被称呼为工业通讯协议，工业通讯协议顾名思义指的是在工厂内各个设备之间相互通讯以及数据传输依赖使用的数据传输协议，包含工业现场一侧的所以设备的接入端到网关系统一端所使用的网络数据传输协议的统称。当前在工业信息采集所应用的范围内，因为工业生产中设备更新较慢，存在多代工业通讯协议或者标准共存的现象，目前工业界应用较为广泛的协议或者标准有ModBus总线、Profinet总线和CAN总线等，ModBus协议或者标准是在工业现场当中被应用范围最广、应用实践最早的总线协议或标准，而且在中国ModBus协议或者标准已经成为工业界的国家标准之一，它的国家标准编号为GBAT/T1952.3-2008^[3]。