工业互联网技术与应用

工业互联网技术与应用（精选8篇）

工业互联网技术与应用 篇1

摘要：当代物联网技术发展迅速，尤其在工业中的应用越发值得研究和关注。本文将简析物联网历史和关键技术，分析其在工业中的应用以及由此带来的机遇与挑战，为我们为了发展物联网事业，迎接物联网时代指明方向。

关键词：物联网技术（IOT），工业应用，信息，网络，无线网（WSNs）。

Abstract: the Internet of things technology developed rapidly,and in its application in industry is especially worthy of our attention and research.In this paper,the history of the Internet of things, its key technology , its application in industry which results in many opportunities and challenges to us,will be analyzed , so that we can greatly meet the development of the Internet of things industry and pick up the direction of the era of the Internet of things.Keywords:technology of IOT, industrial applications, information,Internet,Wireless Sensor Networks.物联网内涵的诠释以及其历史

物联网是继计算机与互联网技术之后，掀起世界信息产业风暴的关键技术。

物联网是在互联网基础上，将用户端扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，它的出现最早可追溯到1990年第一次出现的最初实践原型——施乐网络可乐贩售机（Networked Coke Machine）。1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议上，物联网被定义为：物与物进行互联通信的网络，其英文名称是“Internet of Things, IoT”。

在如今全球经济的快速发展的促进下，世界各国为谋求更多的经济利益，而近些年电子标签、嵌入式系统和中间件系统以及云计算等技术的日益发展完善，物联网的发展壮大将是不可估量的。

2物联网的体系架构

物联网是互联网向物理世界的延伸和拓展，互联网可以作为传输物联网信息的重要途径之一，而传感器网络基于自组织网络方式，属于物联网中一类重要的感知技术。从技术架构上分析，物联网可分为感知层、网络层和内容应用层。

感知层的石油温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、二维码标签等传感器或和传感器网构成的感知终端，其基本作用是感知，是物联网收集信息的执行者，也是物联网识别物体、采集信息的来源。

网络层顾名思义就是物联网的网络部分，负责传递和处理感知层获取的信息，将信息上传或者传递，是由互联网、各种私有网络、云计算平台和网络管理系统等组成的。

应用层是物联网同用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，处理各种用户需求，实现物联网的智能应用。

3物联网的关键技术

物联网是一种网络,就应该具有网络的一些特性。由网络理论中分层的概念分析概括,现阶段的物联网大致可以分成以下几个部分。

可见物联网是一个相当庞大的集合，囊括了因特网、EPC/RFID、传感器、嵌入式系统、无线组网等各行业的成熟技术。

ITU在2005年的物联网报告中重点描述了物联网的4个关键性应用技术——标签事物的RFID技术、感知事物的传感器技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术各项技术,它们虽然发展不统一，其中相辅相成，其中射频标签、条码与二维码等技术已经非常成熟，传感器网络相关技术尚有很大发展空间。

3.1 感知和标识技术

感知和标识技术是物联网的基础，主要应用与物联网感知层，其主要作用是采集物理世界中发生的物理事件和数据，实现外部世界信息的感知和识别，主要包括多种发展成熟度差异性很大的技术，如传感器、RFID、二维码等。传感技术利用传感器和多跳自组织传感器网络，协作感知、采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。识别技术涵盖物体识别、位置识别和地理识别，对物理世界的识别是实现全面感知的基础。物联网标识技术是以二维码、RFID标识为基础的，对象标识体系是物联网的一个重要技术点。

3.2 网络技术

物联网是网络的一种，因此网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施，通过泛在的互联功能，实现感知信息高可靠性、高安全性传送。网络技术的关键技术包括接入与组网、通信与频管。物联网的网络技术涵盖泛在接入和骨干传输等多个层面的内容。以互联网协议版本6(IPv6)为核心的下一代网络，为物联网的发展创造了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络在规模化应用后，面临与骨干网络的接人问题。

物联网需要综合各种有线及无线通信技术，其中近距离无线通信技术将是物联网的研究重点。为提升频谱资源的利用率，让更多物联网业务能实现空间并存，需切实提高物联网规模化应用的频谱保障能力，保证异种物联网的共存，并实现其互联互通互操作。

3.3计算与服务技术

计算与服务技术是物联网应用层的关键，海量感知信息的计算与处理是物联网的核心支撑。服务和应用则是物联网的最终价值体现，在这项技术中信息计算和服务计算是最重要的技术。

海量感知信息计算与处理技术是物联网应用大规模发展后，面临的重大挑战之一。需要研究海量感知信息的数据融合、高效存储、语义集成、并行处理、知识发现和数据挖掘等关键技术，而采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享，能为海量信息的高效利用提供支撑。物联网不断涌现的新型应用将使物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战，从适应未来应用环境变化和服务模式变化的角度出发，需要研究针对不同应用需求的规范化、通用化服务体系结构以及应用支撑环境、面向服务的计算技术等。

3.4 管理与支撑技术

管理与支撑技术贯穿了物联网所有层次，而随着物联网网络规模的扩大、承载业务的多元化和服务质量要求的提高以及影响网络正常运行因素的增多，管理与支撑技术是保证物联网实现“可运行，可管理，可控制”的关键，包括测量分析、网络管理和安全保障等方面。测量分析是解决网络可知性问题的基本方法，可测性是网络研究中的基本问题。

随着网络复杂性的提高与新型业务的不断涌现，需研究高效的物联网测量分析关键技术，建立面向服务感知的物联网测量机制与方法。安全是基于网络的各种系统运行的重要基础之一，物联网的开放性、包容性和匿名性也决定了不可避免地存在信息安全隐患。需要研究物联网安全关键技术，满足机密性、真实性、完整性、抗抵赖性的四大要求，同时还需解决好物联网中的用户隐私保护与信任管理问题。

3.4 无线传感器网络的发展

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统，是物联网底层网络的重要技术形式。随着无线通信、传感器技术、嵌入式应用和微电子技术的日趋成熟，WSNs可以在任何时间、任何地点、任何环境条件下获取人们所需信息，为物联网的发展奠定基础。

WSNs作为当今信息科学与计算机网络领域的研究热点，其关键技术具有跨学科交叉、多技术融合等特点，每项关键技术都需要亟待突破。WSNs的关键技术主要体现在3个方面，即信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计。

ABI Research公司分析预测，作为WSNs完成数据无线传输的主要短距离无线通信形式，IEEE 802.15.4 集成电路市场出货量在未来将进一步加大。现阶段，面向物联网的WSNs还处于研究的探索阶段，在信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计等方面都面临一系列的挑战。

未来的WSNs的发展方向，将是适应人们的各种需求，充分利用物联网的技术优势，建立统一的满足多种需求的网络通信协议和网络服务支持策略，从而屏蔽应用相关带来的WSNs设计差异复杂性，在节能环保方面，WSNs将最大限度降得WSNs的功耗，并且最大限度利用基于IP的上下文网络，使基于IEEE 802.15.4通信协议的WSNs与基于IPv6协议的互联网的实现统一寻址，保证物联网时代网络层向传输层提供灵活简单、无连接、满足QoS需求的数据报服务，继续研究开发基于多宿主的网络传输，增强基于WSNs的物联网络可靠性和鲁棒性、实现负载均衡、减少传输延迟、降低用户开销的实际意义。

4.物联网在工业应用中的机遇与挑战

4.1物联网在工业应用遇到的应用机遇：

随着世界经济的一体化和世界经济的快速发展尤其是世界经济工业化的发展，物联网在工业方面的应用越发广泛，因此物联网越发需要快速发展并且尽可能适应客户需求，从全球经济和信息产业发展趋势来看，物联网时代即将来临。而由于物联网的发展，使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一步的高效、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业。物联网将依托物品识别、传感和传动、网络通信、数据存储和处理、智能物体等技术形成庞大的产业群。

这些都刺激了工业的发展，而在汽车、家电、工程机械、船舶等行业通过应用物联网技术，提高了产品的智能化水平，实现产品的信息化。物联网技术应用于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、材料消耗监测等，可以大幅度提高生产智能化水平。在企业管理方面，物联网技术主要应用于供应链管理、生产管理等领域。在供应链管理方面，物联网技术主要应用于运输、仓储等物流管理领域。而物在纺织、食品饮料、生产车间、化工等流程型行业的生产设备管理领域，物联网技术得到应用。

而利用物联网技术建立污染源自动监控系统，可以对工业生产过程中排放的污染物COD等关键指标进行实时监控，为优化工艺流程提供依据。通过建立基于物联网技术的矿山井下人、机、环监控及调度指挥综合信息系统，对采掘、提升、运输、通风等关键生产设备进行状态监测和故障诊断，监测温度、湿度、瓦斯浓度等为煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产。

在物联网技术逐步发展，应用越发广泛的今日，世界各国政府更加重视，相继制定了一系列的政策支持物联网的发展。而今全球环境恶劣能源危机、金融危机等要求经济增长，物联网能够改变目前的生产方式，减少环境污染与资源浪费，是经济增长的一个重要方面。

4.2 物联网在工业应用遇到的挑战

如今，物联网还面临着许多的挑战：

1)目前物联网的发展依然处于不完善的阶段，各项技术标准并不统一，终端厂商、应用厂商、集成商无法有效分工协作，产业分工不能细化，影响整个产业规模化的发展。2)各种终端的信息采集涉及大量的个人隐私以及商业机密，必须保证数据的安全性，信息安全与隐私问题一直是物联网的难点，许多安全隐私细节需要不断的细化，以保证信息不被泄露。

3)物联网应用层面的信息需要互联和融合，需要打破不同行业领域之间的行业壁垒，各行业之间相互合作，才能最好地发展物联网。

4)物联网将使IP 地址的需求呈指数级增长，许多地址资源无法支撑。

4.3 抓住机遇，迎接挑战

如今世界各国都在竞争国际标准制定的主导和控制，这将无疑促进物联网技术的发展。为解决物联网的研究和应用中遇到的问题，世界各国需要进一步制定相应政策适应物联网的发展，迎接物联网时代。当前物联网相关产业发展，有利于未来经济的可持续发展；物联网有些关键技术需要投入大量的人力、财力以及物力，以保证物联网的正常发展。物联网的发展应该注重于发挥内部优势、减少内部劣势、抓住外部机遇、减轻外部威胁。

当前我们唯有于抓住机遇，物联网产业环境分析与发展预测

物联网产业环境复杂多样，可采用PEST分析法，总结当前世界物联网的产业环境。可知当今世界各国对物联网产业的重视程度加深，而物联网刺激经济法发展，反之也为发展的经济刺激其发展要求，从而为进一步发展奠定基础，而如今的信息和隐私安全是物联网发展中需要攻克的难题，最终物联网因为其本身涉及技术领域的广泛注定其一定的产业环境适应其研究开发要求。

物联网产业的预测有利于国家更好的把握物联网产业发展节奏，对各地区物联网发展的规划有借鉴意义。

分析部分资料可以做出结论，如今的物联网已过了探索性，而正处于快速发展期，在这段时期，物联网标准形成，各种产业融合发展，未来的五年将会呈稳定增长的状态，各种产业深度融合，大约五年后物联网技术和产业成熟，并对传统产业的改造和提升，将物联网技术和理念融入到各行各业中，并成为其发展的推动力量。我国团队在工业物联网方面的技术和产品以及产业化

我国是世界是最早研究物联网的国家之一，物联网的研究时间长，因此物联网事业处于世界领先位置。

2006 年，我国制定了2006 年-2020 年的信息化的发展战略，其中介绍了全球信息化和我国信息化的发展趋势，我国的战略思想以及战略目标我国具有代表性的研究机构都已经并将继续实施对物联网各个方面的研究。目前大多数的高校将物联网作为一个重要的研究方向。

物联网产业涉及的技术相对比较多，主要包括RFID 技术、传感器技术、云计算技术、网络与通信技术、中间件技术等。我国关于RFID 技术的企业大多数都集中在低频与高频领域，具体超过100 多家，超高频和微波RFID技术的企业比较少，缺乏一些关键技术。2010 年3 月25 日，“传感网络信息处理服务和接口规范”国际标准的提案通过，标志着我国具有了本土化的国际协议，在传感网领域成为了国际标准主导国之一。而在其他方面的技术上，我国也相对发呆，在世界领先水平中占据一席之地。结论

物联网技术飞速，未来是物联网的时代,是个高度感知和信息控制的时代, 是个虚拟和现实逐渐融合的时代, 技术和市场相互依存。我们应抓住战略机遇，紧紧围绕转变经济发展方式，综合使用各种资源，调动各方面力量，在物联网应用上加大研究，尽最大努力夺取物联网国际标准制定的主导和控制，才能在物联网领域立于不败之地。

参考文献：

《物联网:概念、架构与关键技术研究综述》——孙其博，刘杰，黎羴，范春晓，孙娟娟； 《物联网的研究现状及其产业化》——李昆仑，缪泽峰，章剑雄； 《物联网技术浅析》——赵富安，赵宇；

《面向物联网的无线传感器网络综述》——钱志红，王义军； 《物联网产业机遇与挑战》——王金宝；

《中国发展物联网面临的机遇与挑战》——谢新梅； 《物联网在工业中的应用》——陶冶，殷振华； 《物联网技术的发展及其工业应用的方向》——彭宇；

《基于神经网络组合模型的物联网产业发展预测研究》——张亚斌，侯思华； 《物联网关键技术与应用》——刘强，崔莉，陈海明； 《物联网感知技术探讨》——马海晶；

工业互联网技术与应用 篇2

通过多方面的研究,我们掌握到物联网的信息交换是通过射频识别、智能感知、红外感应、全球定位等信息传感设备来进行的,因此物联网实际上就是互联网应用的延伸及拓展,但是从严格意义上来讲,物联网又不仅仅是一种网络,而是互联网业务的创新和应用。

2 物联网在面向工业自动化中的关键技术

物联网在面向工业自动化的过程中所涉及的技术主要有三各层,一是信息的感知、识别和定位,二是网络接入及数据和信号的处理,三是行业应用等等。其中,信息的感知、识别和定位是物联网在发展和应用过程中的基础层,在这一过程中RFID技术、传感技术和控制技术在这一过程中起到主要作用,是这一层的主要技术。而网络接入及数据和信号的处理过程中主要依靠于现有的通讯和无线网络来实现这一技术的发展和应用,并通过各种设备与通讯网络的连接将所接收到的数据上传至互联网,以实现信息数据的网络传输过程,而在这一过程中传输数据、存储数据、网络信息的管理等技术是这一层的主要技术。第三点,是物联网技术在经过以上两点的技术处理后,才能为广大用户提供更丰富更优质高效的特定服务,而在这一过程中,对于上传至互联网的数据进行处理是这一层的主要技术。

2.1 物联网的识别技术

所有在物联网中进行交换的物都有一个它自己所特有的全球唯一的识别代码,这种识别代码又或许是它在某一个特定范围内的唯一的识别代码,这个识别代码有可能是永久性特定的,有可能是临时性特定的,也有可能在一个物的身上有几个不同的识别代码,这些不同的物的代码,有可能是一个ID,也有可能是一个IP,而在物联网的技术上,在物物交换的过程中,就要有固定的设备来对这些不同的识别码进行识别。而有的时候,一个物体也许是有多个不同的小物体构成的,这就要求在这个大的物体本身安装一个能够识别这些小物体代码的设备,这个设备要跟互联网建立共享数据规则的构架装置。

2.2 物联网的架构技术

所谓物联网的架构技术,实际上就是一种在异构信息系统中,服务的提供者与需求者之间的达到的一种可互操作性的一种关系,达到这种关系的方法有很多种,而最直接也是最有效的一种方法就是在两者之间建立一种资源、信息及数据的一种共享的模式,在这一共享模式下,有效地将服务的提供者与需求者紧密的联系在一起,然而这种资源的共享是非语言环境的共享,是为了确保服务的提供者与需求者之间有一个更为开放的运作空间,我们对物联网的设计关键是在于我们所说的“物”及其环境之间必须具有可伸缩性、模块化、可扩展性以及可互操作性等特性。

2.3 物联网的数据和信号处理技术

无论在任何一个生产领域里,无论是在生产过程中还是在销售的过程中,物联网的数据和信号处理技术都融入在里面。在面向工业自动化的物联网时代,生产自动化,销售自动化,而通过网络平台将所有数据进行分析输出分化等等,在物联网的数据和信号处理技术问题上,我们仍要遵从语义的可互操作性通过识别器件的智能化应用和对结构化信息标准的推进技术的应用来对所有的数据和信息进行处理分析等等。

2.4 物联网技术面向工业自动化的难题

我们的研究表明,物联网技术在面向工业自动化的应用上也面临一些这样那样的技术难题。其中最关键的技术难题是在研究新型的传感器和传感装置的时候对其有了更高的要求,就是对传感器的技术及硬件系统的微型化和智能化方面做进一步研究,从而对于能量获取技术处理得更严密。再有就是在工业无线网络技术方面,在物联网技术面向工业自动化的应用中,最关键的技术就是工业无线网络技术,它主要包括通信技术、组网技术、网络基础服务以及网络管理和规划等技术,它主要是通过信息的传递、信息的处理以及信息的应用的方面的技术来实现的。

3 物联网技术在工业自动化中的应用

物联网技术在我国不断的发展,已经应用于我国的各行业的生产流程以及生产制造业的产业结构调整当中,并在不断的促进各个工业企业在节能减排、提高生产效率、提高产品质量、安全生产、提高生产经济效益等方面发挥出显而易见的作用。因此,物联网技术在我国工业自动化中的应用前景是极其广阔的,并且这方面的的应用技术已经成为应用领域的热点技术。

3.1 物联网技术的工业应用方向

在现有的人类社会和各类应用集成的基础上,通过物在新维度的通信和集成,进一步在时空和应用领域加以扩展,这就是我们今天称之为物联网的另一种表达,物联网技术是一种系统性很强、涉及面很宽的技术,其工业应用不仅仅是解决有线网和无线网的问题,且是需要全面解决应用系统的问题。

3.2 物联网技术在节能减排领域的应用

现在的物联网技术已经被广泛的应用于电力、化工等耗费能量高,污染高的行业当中,并且在应用的过程中有效地起到了节能减排的作用。在这些行业中通过对物联网技术的应用,利用其中的传感装置对其进行监测,并对于生产过程中的用电量进行监测和控制,从而有效地起到了节能减排的作用。并且,他们还通过物联网技术来建立污染源自动监测系统,针对工业生产过程中所排放的污染物指标进行监测和实时监控,为优化净化系统提供重要的数据根据。

3.3 物联网技术在产品信息化领域的应用

所谓的产品信息化就是说将产品进行信息化的管理,通过信息来对产品进行了解,推进产品信息化的目的是促进产品面向市场更智能化。目前,物联网技术在面向工业自动化的应用上,不仅提高了产品的性能和功能,提高了产品的价值,并且可以通过物联网来实行远程控制,对周边的情况进行实时监测,同时还能够通过信息化管理来推动工业信息化的发展,为工业企业注入新的力量。

4 工业领域物联网技术的推广

物联网技术在我国工业领域的应用具有广阔的应用前景,通过物联网技术的应用推广无人工厂,机械管理和智慧工业,而物联网技术的应用与研究,是达到这三方面需求的关键要素。

4.1 物联网技术在产品信息化中的应用

推动企业在产品信息化中应用物联网技术,将物联网技术与工业产品紧密相连,将其应用于工业化生产中,提高生产环节和管理环节的网络化和智能化程度,推动物联网技术在工业产品信息化中的智能化发展。

4.2 物联网技术在安全生产领域的应用

目前,物联网技术现在已成为各个生产领域能够保障安全生产的重要技术手段,在生产过程中,通过建立了物联网技术的设备来对实行生产的工人、进行生产的机器、以及生产的环境等进行监控,并对调配人员,故障诊断潜在隐患和人员的定位跟踪等等都能够及时掌握,及时上报,以便能够在危机出现时及时消除,及时报警,并在第一时间里,对于身处在危机中的工人进行紧急营救,从而在最短时间内就解决危机以减少人身安全和经济上的损失。

4.3 物联网技术在生产制造环节的应用

物联网技术目前被应用于各个行业的生产制造的每一个环节当中,利用安装了物联网技术的生产设备,通过采集数据、生产检测来控制产品质量和原材料消耗等情况。这样就可以实现工业生产、机械生产,由此而建立无人工厂,从而提高企业生产自动化水平、生产能力和生产效率,为企业节约更多的资本投入。

4.4 物联网技术在经营管理环节的应用

物联网技术应用在经营管理环节当中主要是应用于供应链管理和生产管理两个环节当中。在这两个环节中应用物联网技术不仅能减少成本还能够提高相关工作人员的工作效率,还能提高企业的管理效率和管理的智能化水平。

5 结束语

无论是互联网还是物联网都是生活中不可缺少的一部分,如何将物联网的技术应用到工业自动化及生产生活中,是我们面临的一大考验,因为物联网不仅能够实现我国的节能减排总目标,还能够改变和提高生产管理模式,所以我们只有将这一难题攻破才能将物联网技术高质量,高效率的应用到工业自动化领域当中。

摘要：物联网技术在现今实际应用中是极为普遍的,所谓物联网技术就是以互联网为载体来进行物与物之间信息交换的过程,以及通过互联网将任何物体与物体联系在一起的一种网络,也就是说,物联网实际上就是物物相连的互联网。

关键词：物联网,技术,应用,推广

参考文献

[1]金江军.物联网技术在工业领域的应用研究[J].工业产业,2011,(12):2-3.

[2]梁伟、曾鹏.面向工业自动化的物联网技术与应用[J].计算机应用科学,2010,(1):5-6.

工业互联网技术与应用 篇3

纵览全球，美国在2012年成立了先进制造业委员会，主要目标是加速美国信息制造业的发展；德国在2013年提出了“工业4.0”，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，保持德国的国际竞争力。而我国在2012年才刚刚启动工业互联网的构想。“从时间上看，我国比人家落后了三年。”何积丰院士说道：“也因此，工业互联网的发展面临着一些挑战，计算、通信、物理的深度融合亟需发展新的设计范式和模型，信息与物理设施领域链接与融合亟需新的研究方法和技术工具，针对工业互联网需求亟待建立新的软硬件底层架构、平台与工业智能系统，同时也亟需研究工业互联网的设计体系与关键技术。”

由于工业互联网打开了与信息世界连接的通道，所以工业互联网使得闭环公司在产生新的链接模式和商业模式的同时，也面临着信息世界的诸如病毒、黑客等安全威胁。针对此，何积丰院士指出：工控系统需要采用纵深防御的安全理念，以被保护的工业控制系统为核心，构建多层级纵深防御体系。

工控安全面临严峻形势

何积丰院士毫不讳言，直言现在的工控系统面临着严峻的安全形势，这包括五个方面：一是随着硬件元器件的可靠性越来越高及冗余技术的使用，安全问题的矛盾主要集中于软件，软件安全性面临严峻形势；二是工控信息安全标准需求强烈，标准制定工作正全面推进；三是随着自动化系统IT化，传统边界防护难以满足工业控制环境；四是行业内尚未形成统一气侯，需要整合自动化与信息安全公司优势，带动产业全面发展；五是工控安全防护技术虽然正迅速发展并在局部开始试点，但距离大规模部署和应用有一定差距。

同时，他也指出，在建设工业互联网过程中，目标是要围绕其控制、计算与通信的核心特征，构建工业互联网的设计体系，研究工业互联网的共性关键技术，形成的工业互联网设计验证环境，为工业互联网系统的研发、生产、安全等各层面提供理论与技术支撑。

在这一目标指引下，重点方向有八个，分别是建模与设计理论和方法、系统结构设计与实现模型、系统验证技术、大数据技术、安全防护技术、软硬件协同开发平台、系统的技术标准与行业标准、面向国家重大应用需求行业的示范应用与成果转化。

何积丰院士从专业的角度，分析了工业控制系统的安全隐患。他说：“工控系统大多采用通用协议、通用软件、通用硬件，其漏洞为系统安全带来极大隐患。威胁主要来自两方面，第一个方面是系统相关的威胁，主要是指软件漏洞所造成的威胁，例如：攻击者使用软件漏洞传播恶意代码；攻击者使得系统栈溢出；第二个方面是过程相关的威胁，主要是指在生产过程遭受的攻击，包括影响现场设备访问控制的威胁；影响中央控制台的威胁。潜在的攻击途径有远程支持、防火墙策略、笔记本和串口、无线和合作网络。入侵途径主要通过企业广域网及商用网络方式为主，同时通过工控系统与Internet的直接连接、可信第三方连接、经拨号调制解调器、无线网络、电信网络、虚拟网络连接等方式。”

五大安全策略保障工控安全

何积丰院士指明了安全基本策略和具体防御措施。

安全基本策略有三个要求：通信可控、区域隔离、报警追踪。从整个架构来说，纵深防御是基本，共有五条防线：第一道防线是第三方商用防火墙；第二道防线是联合安全网关；第三道防线是工业PC安全防护；第四道防线是现场设备控制防护；第五道防线是安全可靠的现场设备。

安全防御措施有五大策略：去中心化、智能下移、异构冗余、分布协同和蜜罐技术。去中心化的基本想法是要建立一个开放式、扁平化、平整性的系统结构，利用虚拟化技术实现操作员工作站、企业工作站的“漂移”。要建立信任模型，改变唯一的端到端信任，形成负反馈协同验证机制。智能下移必须具备两个必要条件：计算泛在化和芯片智能化；它能提供两种能力：计算冗余能力和感知认知能力。异构冗余是指用不同质结构的多变体和设备来提供不同种类的安全冗余服务，使得攻击者疲于系统的异构动态变换。它有两种实现方式：软件变体和系统变体。分布协同可以分为两类：第一类是功能分布协同，工控系统各层之间、同层之间、各种设备之间通过某种通信协议，协同完成特定的工业任务；第二类安全管理分布协同，自学性和认知性，慢慢要增强实时性和跨层的协同性。蜜罐技术是指模拟工控系统某些特征的蜜罐，成为一种相对主动的安全检测手段，它可以实现网络切片、数据捕获、数据控制和数据分析。这类东西可以利用新的发展技术来构建虚拟化，支持悬挂和恢复的功能，有助于冻结安全受危系统、分析攻击方法、打开TCP/IP连接及其它服务。

工业互联网技术与应用 篇4

Fenton氧化技术在造纸工业废水处理中的应用与发展

摘要：Fenton氧化技术是一种能有效处理难降解有机废水的新型工艺.介绍了Fe2+/H202体系的.反应机理及影响Fenton氧化反应的因素,对Fenton氧化、Fenton氧化-混凝、吸附-Fenton氧化、UV/Fenton氧化这几种工艺在处理制浆造纸废水方面的应用进行综述,并对其在废水处理中的优势、存在问题和发展趋势进行讨论.作 者：黄文九 作者单位：广西田园生化股份有限公司,广西,南宁,530007期 刊：广西轻工业 Journal：GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY年，卷(期)：,26(8)分类号：X793关键词：造纸工业废水 Fenton试剂 Fenton氧化-混凝 吸附-Fenton氧化 UV/Fenton氧化

工业互联网技术与应用 篇5

车联网技术解决方案与应用案例--智能车载终端

历时近3年研发、近1年的推广准备，这个被称为“G-BOS智慧运营系统”的神秘法宝终于粉墨登场。这套智慧运营系统并不是技术配置装备那么纯粹和直接，准确地讲，它是一个管理工具，能够辅佐客车运营商实现精准、定量、科学管理。

G-BOS智慧运营系统是海格客车创新探索“车联网”应用技术并首倡研发，集成智能化、电子化、信息化等尖端科技，以海量数据挖掘、3G无线物联与智能远程控制为核心手段，为客车运营商量身定制的整合“人”“车”“线”三大要素的新一代智能运营管理工具。

这套系统，最大的亮点是全程记录了车辆运行的各种关键数据，为精准管理提供了可能，有助于传统管理向智能管理的升级”，张海兵不讳言对G-BOS智慧运营系统的赞赏和期待，“从其系统理念看，它将给中国客运行业带来一场管理变革”。

2、华为EVDO车载模块

2011年6月17日，中国电信集团政企客户部、集团物联网基地、集团研究院、全国车机重点厂商以及华为终端公司，齐聚CDMA“车联网”论坛，共同见证华为MC509车载模块发布。

在通讯模块领域，华为围绕“移动互联网、数字家庭、物联网”三大课题，通过工业级通讯模块，支撑数以十亿计的行业终端互联。而车载领域则是华为实现战略投入的重要方向。

华为携手中国电信推出LGA（触点阵列封装）EVDO车载模块MC509。华为LGA无线通信模块系列具备轻、薄、小等特点以及良好的抗震性, 非常适合车载移动环境，大大提升了汽车安全和娱乐功能，有助于促进车载行业的导入集成和大规模生产。

华为无线通信模块支持多操作系统,符合车载质量体系标准和可靠性标准(TS16949、ISO 16750等),配备FAE支持团队,具备完善的产品认证和准入能力，拥有严格的测试标准和丰富的实验室资源。凭借在通讯领域和车载行业的深厚沉淀,华为必将为车载产业提供强有力的支撑，推动中国车联网市场的规模化发展。

华为终端长期与行业伙伴开放合作，依托自身研发优势提供领先的解决方案，不断开拓行业市场，是业界主流的M2M终端解决方案提供商。此次与中国电信联合推出首款EVDO车载模块，标志着华为终端已瞄准了下一波互联网发展热点（物联网和车联网），通过技术领先，促进车联网终端模块市场高速发展。

3、安吉星车载智能专家Onstar

目前安吉星已经应用于凯迪拉克的全部车型中，另外简装版的Onstar也装载到了别克新君威、新君越、英朗等车型中。下一步搭载安吉星汽车阵营还将进一步扩大。其地位与重要性已经逐渐获得了消费者的认可。

车联网时代http://

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在OnStar提供的多项服务中，有一项是“被盗汽车定位”服务。即一旦出现车辆被盗的情况，OnStar服务顾问将会协助警方迅速确定用户失窃车辆的具体方位。这一技术能帮助警员辨别盗车犯罪份子，并在追捕过程中大大提高警员、道路交通和市民的安全保护系数，从而受到了美国公共安全部门和警方的高度赞扬。

在2005年9月份的两大飓风袭击北美时，OnStar也在这一灾难性天气中有效地为客户提供了大量的帮助，减免了许多不必要的损失。此外，OnStar公司的汽车故障诊断服务也在远程遥测技术的改进、推广、普及中扮演了一个非常重要的角色。

据统计，OnStar每月提供的服务量（基于3个月的滚动平均值）2,000起碰撞自动求助服务、10,000起紧急救援协助、6,000起爱心援助路人电话、500起车辆失窃警报服务、53,000起车门应急开启服务、27,000起路边救援协助、963,000条导航路线设置、48,000次远程车况诊断、发出3,400,000封车况检测报告、27,000,000分钟免提通话时间购买。

4、智能副驾系统” G-BOOK

G-BOOK雷克萨斯智能副驾是雷克萨斯在人性化智能科技领域最具代表性的成就之一，旨在通过无线网络将车辆与雷克萨斯全国服务中心实时连接，为每一位车主提供包括紧急救援、防盗追踪、道路救援、保养通知、话务员服务、资讯服务、G路径检索在内的七大智能通信服务。

图32：G-book服务功能示意

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紧急救援服务功能：如用户在驾驶途中突遇事故或急病，只需按下车内“紧急救援”按钮向支持中心发出信号。中心话务员在收到信号后将立即接通车载器向用户了解现场情况，并与相关救援机构展开三方通话，协助救援工作及时开展。另外，当车内气囊弹出时，系统将自动发出信号，中心话务员在收到信号后将立即接通车载器向用户了解现场情况，协助救援工作及时开展。根据日本和国内用户的反馈，紧急救援服务的实用性和可靠性都非常不错，是受用户青睐的重要服务之一。

道路救援服务功能：如用户的爱车突遇抛锚而无法前行时，通过与中心话务员联系，就可以得到及时、专业的道路救援支持。在全国范围内(港、澳、台除外)，支持中心将根据实际情况联系适当的经销店或专业救援机构，确保用户能够在最短的时间内得到救援。此项功能是对前一项的补充，使G-BOOK系统的安全功能全面地覆盖了交通事故、驾驶者急病、车辆故障等多个方面。

防盗追踪服务功能：当发生车辆遭遇入侵或发动机非正常启动等状况时，车载系统将自动发出警报至支持中心。中心话务员将在第一时间与用户取得联系，提醒查看车辆状态，有效协助公安机关对失踪或被盗车辆进行定位追踪。此功能的设计非常贴心，曾经就有用户发生过车辆被盗的情况，并在中心话务员的提示和公安机关的努力下，迅速地找到了用户的车辆，避免了用户的财产损失。根据日本用户的数据，与舒适功能相比，贴心的安全功能是用户续订G-BOOK服务的主要原因。

保养通知服务功能：依据车载器定时更新上传的里程数值，经销店将及时为用户的车载器上发送车辆保养通知。用户可以通过车载器界面提示自行预约入厂保养时间，也可通过中心话务员代为预约，避免因工作繁忙而忽视对爱车的及时养护。及时对车辆进行维护保养是车辆使用必不可少的工作。G-BOOK提供的提醒和预约服务可有效降低用户的负担，是一项非常人性化的服务。

话务员服务功能：通过轻松对话，中心话务员不但可以代用户完成目的地预设，也可以对加油站、商场、银行、咖啡厅等周边设施进行检索，并将检索结果发送到车载器上。话务员服务是G-BOOK系统的另一大亮点，也是此智能系统的核心所在。通过与中心话务员的一键通话，可由话务员帮助用户完成多种需求，而用户需要做的只是口述需求，这种打电话式的人人交流大大地降低了用户使用系统的难度。强大的信息中心会及时更新自身的数据库，从而满足用户各种复杂的要求。通过实测，接通话务员的时间大约为30秒；话筒位于天窗控制开关旁边；通话信号非常稳定，一般手机能接通的地方，话务服务就能接通。

资讯服务功能：为用户及时提供最新的新闻、赛事、天气等资讯，并通过车载器自动朗读功能进行播报以保证用户的行车安全。有了资讯服务，用户在驾车时除了收听广播和CD之外，又多了一种选择。而且资讯的种类包括体育、娱乐、新闻等多个种类，另外，还有很重要的天气信息。除了所在地的天气情况，G-BOOK系统还能提供目的地的天气状况，为用户的出行提供很大方便。使用此项功能时，每次读取信息的时间约为10秒。

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G路径检索服务功能：帮助用户实时把握路况，避开拥堵路段，减少堵车烦恼。用户可接通中心话务员进行语音设定目的地，或在车载器界面选取G路径检索功能，以最适合的路径到达目的地。5、3G智能行车系统INKANET

荣威350的inkaNet 3G智能行车系统到底如何？已经成为市场各方争论的焦点。在这其中既有称赞者，也有贬损者。不同说辞与感受，令许多对inkaNet系统不甚了了的消费者莫衷一是，无所适从。其实对于这个问题，我们的态度是一贯的，即：只有真正使用过inkaNet的人，才是最有资格评价的人，他们的体验与感受才是最权威、也是最有信服力的，毕竟用过才知道吗！通过对多位inkaNet系统使用者的探访，今天我们就来说是荣威350 inkaNet系统最实用的五大优点。

优点一 路径导航不堵车

图33：inkaNet 3G智能行车系统导航示意

inkaNet系统通过多种GPS导航模式，它可以让车主在最短时间内到达目的地。例如：其中的“遥控导航”功能，可以让车主轻松获得导航坐标而不必在进行繁琐的输入操作；全天候实时路况信息功能，则可以让车主随时掌握交通拥堵情况，及时调整行驶路线。如果遇到目的地中途变更的情况，“一键导航”功能可以让车主随时连接荣威人工客服中心，由客服人员直接将目的地信息发送至车载端后即时导航，无需人工干预。

优点二 随心所欲听音乐

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图34：inkaNet 3G智能行车系统听音乐操作示意

听音乐是车主们驾车时的主要娱乐活动。但音乐源往往是个问题，不论是CD还是DVD所能承载的内容都非常有限，inkaNet系统依托云技术网络平台，为车主提供了音乐收索与下载功能，由此网络就成为车主们的音乐库，海量数字音乐等待他们的发现。更特别的地方在于，当我们下载音乐的同时连歌词、专辑封面和歌手照片都一并下载，而且可以车载屏幕上实现同步播放，让车主们节省了购买CD、DVD及相关数字设备的费用。

优点三 语音对讲传信息

图35：inkaNet 3G智能行车系统语音对讲传信息示意

开车在外，如何联络？打手机不仅违法，更是在和自己的生命开玩笑。不过当你拥有WalkieTalkie全球语音对讲装置后，一切都变得轻松自如，只需轻按方向盘上的通话键，驾驶者就可以实现全球范围内的无线通话。另外，由于WalkieTalkie以网络流量的方式计

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费，对于现阶段每月400M的免费流量来说，人们根本不用为长时间通话后的费用担心，因此它极有可能成为恋人们泡电话粥的第一选择。

优点四 听音辩物知天下

图36：inkaNet 3G智能行车系统资讯系统示意

inkaNet系统不仅提供了听音乐的功能，而且提供了“听”资讯和“听”书。车主只要登录inkaNet系统网络平台，即可定制自己喜爱和需要的资讯类型。当启动荣威350后，车主事先所定制的资讯与内容就会通过3G网络即时下载至荣威350的车载终端上，然后以语音的形式加以播放，由此车主就可以在行车的同时即时获取最新、最需要的资讯。

优点五 百科全书信息多

图37：inkaNet 3G智能行车系统百科全书

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在inkaNet系统中，路书不仅弄用来导航，更是我们出现时的百科全书，它不仅提供了路线沿途的导航点，同时还附上沿途介绍，包括：餐饮、住宿、景点，加油站等等在内的大量信息都汇总于此。更特别的是，这些路书不仅可以下载、而且可以自行修订。车主完全可以在这里与大家分享自己的心得体会，所见所闻。

其实，inkaNet系统的优点并不局限于我们上述的这些内容，由于inkaNet系统基于Android技术平台，因此它最大的特点就是“完全开放”。只要有兴趣，任何软件开发人员都可以轻松开发出在inkaNet系统上使用的应用软件。因此在未来inkaNet系统将会为我们带来更多更实用的功能与优点。

6、智能行车伙伴” D-PARTNER

一汽奔腾B70驾驶者伙伴系统D-Partner对通讯、IT、网络、信息服务、商务服务等行业都具有重大意义。D-Partner的功能和服务覆盖了汽车生活的各个方面，成为开启车联网时代的一把钥匙。2011款奔腾B70搭载D-Partner上市，标志着中国一汽厚积薄发，强力介入车联网领域，意在引领这个方兴未艾的新兴产业，并成为游戏规则的制定者。

D-Partner是英文Driver Partner 的缩写，意为驾驶者伙伴。它充分利用互联网平台、第三代网络通讯技术、全球定位系统、智能语音识别技术及汽车电子等现代技术手段，为汽车驾驶者、行业用户、整车厂、政府等提供一系列集成化、智能化、可扩展的服务平台。D-Partner具备互联互通、智能导航、车辆监控、生活商务、娱乐服务五大模块和近40项功能，将极大提升出行效率，协助人们充分利用花在汽车上的时间，在车内即可完成打电话、收发邮件、上网、开会、安排行程等商务行为，充分享受TSP系统提供的丰富娱乐内容，并全面提升对驾驶者及车辆的安全保障。总之，大多数需要在办公室、在家办理的事务，均可借助D-Partner在行车过程中完成。更值得一提的是，2011款奔腾B70的用户还可享受24小时在线、24小时畅聊的超值待遇，在畅享D-Partner互联体验和科技魅力的同时，感受前所未有的超值服务。

7、车友在线CPND云导航

CPND车友在线这个概念是GPS巨头远峰科技提出的一个美丽而充满着丰富想象力的导航互联网络应用模式。我们现在所使用的导航仪，从本质上面来说是一种离线的，独立的个人单机设备，除了被动接收GPS卫星信号，运行预装地图之外，不与外界发生任何数据和信息的交换，在这种现状之下，导航仪的使用效率，应用层面是非常有限的，其

一、导航地图的更新节奏，无法跟上日新月异的国内基础建设速度，而且更新激活极为繁琐；其

二、GPS无法收悉道路的实时动态和突发性信息，容易形成被堵和被困。有了CPND车友在线，这一切，应刃而解。

车友在线是一个基于移动通讯网络3G技术，云计算技术的在线服务平台，为用户提供行车信息和服务。车友在线的功能包括：一键导航，实时路况，地图升级，在线搜索，好友指路，路书分享，道路救援等功能。

工业互联网技术与应用 篇6

—《工业过程的智能检测与控制》讲座学习报告

电信1239班

3212005154号

韩荣

2014年4月中旬，于在职工硕集中返校期间，有幸听了曹建福教授关于“工业过程的智能检测与控制的”的学术讲座。曹教授详细讲述了工业自动化的发展、主要技术、应用及发展方向等知识点，期间曹教授讲的关于工业机器人技术让我产生较浓厚的兴趣，讲座后翻阅了一些课外的报告资料并归纳整理，形成了一篇简单的学习报告，分享我对机器人技术的了解情况。

机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自问世以来，就一直备受瞩目。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。一．工业机器人的技术概念

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。二．工业机器人技术发展现状

作为人类２０世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。

机器人从面世到进入本世纪，发展可以不可以不谓之快，各国对其的研究与投产从未间断。据国际机器人联盟调查，2004年，全球个人机器人约有200万台，到2008年，还将有700万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20世纪70年代PC行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将能推动这个新兴行业进入临界状态。三．工业机器人技术发展趋势

随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化以及在系统（FMS、CIMS）中的群体应用，工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造”，满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。

（1）感觉功能：感觉功能方面将实现多传感器信息的融合，以检测多变的外部环境，做出判断和决策，其实质类似于人的五官和身体的综合感觉功能，包括视觉、触觉、力觉、滑觉、接近觉、压觉、听觉、味觉、臭觉、温觉等。研究包括各类传感信息的采集及融合处理、传感器与驱动器一体化技术、感觉功能继承模块等。

（2）控制智能化：由引导教向NC，离线编程发展，进而发展到进一步应用。随着系统化、集成化生产的发展，基于PC的开放式控制系统将机器人控制和车间一级控制的发展方向，国外专家预测，2007年它将占30％。

（3）移动功能的智能化：为解决长距离搬运作业、大作业对象、多作业对象及极限作业等问题，需开发自主移动系统（包括滑动、滚动、行走、爬行、跳跃、飞行等）。（4）系统应用与集成化：支持以人为核心的生产系统，实现生产系统中机器人群体协调功能、群智能和多机通讯协议，开发能理解人的意志的“同事机器人”。国外专家预测，2000你后有可能IMS要走向MA(R)S（多智能体系统），而该系统中的“同事机器人”（Cobot）将成为操作人员不可或缺的伙伴。围绕着各种机器人与人共存的诸多课题，正在兴起一门新学科“软机器人学”。

（5）安全可靠性：由于大量不确定因素的存在，要实现智能化的安全可靠性，机器人必须具有对各种意外情况的应变能力，及时采取预防措施和安全对策，包括硬件级、软件级、应用级和人机系统级的自诊断和自修复故障。

（6）微型化：向微型化发展，开发毫米级机器人，用于微加工、医学、宇宙和海洋开发等领域。就使用性和成本来看，毫米级最可行。

（7）多传感器信息融合与配置技术：①机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水处理自动控制系统中的应用包括面向工艺过程的多传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；面向工艺要求的新型传感器研制。②机电一体化智能传感器：包括具有感知、自主运动、自清污（自调整、自适应）的机电一体化传感器研究；面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清污的自主运动；调节控制系统；机器人机构和控制技术在传感器设计中的应用。

四.工业机器人产业未来发展

目前国际、国内机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个方面：

1．机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。

2．机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式 控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。

3．多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。

4．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。5．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。

6．虚拟机器人技术：基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。

7．多智能体（multi-agent）调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。

8．微型和微小机器人技术（micro/miniaturerobotics）:这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。

9．软机器人技术（softrobotics）:主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。

工业互联网技术与应用 篇7

1.CAN总线的特点

CAN (Controller Area Network) 网络称为控制器局域网, 是一种可以有效分布控制或实时控制的串行通讯网络, 属于现场总线的范畴并被制定成了国际标准, 它在可靠性、实时性和灵活性方面具有突出的优势, 下面我们就对其特点做以简介。

1.1 CAN可多主控分ID进行信息发送

CAN总线中可以存在多个主控的信息发送方式, 在总线空闲时, 所有单元都可以主动向网络发送信息, 最先访问总线的单元可以获得发送权以进行信息发送。在CAN协议中, 会为每条发送的信息分配ID, 这里的ID是Identifier是优先级而非发送地址。

1.2 CAN的非破坏总线仲裁技术

CAN采用非破坏总线仲裁技术, 当有多个单元同时向总线发送信息时, 发送优先级高的ID获得发送权继续发送数据, 而优先级低的单元则会主动地退出发送。这可以减小总线冲突的仲裁时间, 使得即使在网络负载很重的情况下也不会像以太网那样出现网络瘫痪情况。

除此之外, CAN还具有检错效果好、通讯介质选择灵活等优点。

2.以太网的特点

以太网 (Ethernet) 是一种局域网技术, 它一般使用同轴电缆或特种双绞线为载体, 并采用载波多路访问和冲突检测机制。它的传输速率可达10Mbps, 并具备简单方便、价格低、速度高等特点, 在现代网络中被普遍使用, 下面就将其特点进行简要介绍。

2.1 以太网应用在工业领域的优点

(1) 以太网的互联性较强

以太网是全开放性的、全数字化的网络, 这使得使用不同网络协议的不同厂商设备可以实现互联。在实现互联的同时还可以实现工业控制网络与信息网络的无缝拼接, 便于企业组建管控一体化的网络。[1]这种网络一般采用TCP/IP协议并可通过Visual C++编写用户层程序。

(2) 以太网具有较高的通信速率

随着技术的进步, 10M/100M的快速以太网已经有了很成熟的技术, 1000M的以太网也趋于成熟, 逐渐还会出现10G甚至更快速的以太网。这样高速的数据传输方式为工业中有时需要的声音、视频资料的传输成为可能。

2.2 以太网在工业领域应用中的不足

(1) 以太网的信息实时性有着明显的不足

实时性是指工业控制系统对某事件发生时间的可测性, 它要求在事件发生后系统做出的反应必须在可以准确预测的时间内。由于以太网是采用CSMA/CD的介质访问控制方式, 其在出现多个数据同时传输时会平等竞争总线, 网络繁忙时有掉线的可能, 这就导至了其数据传输的非实时性。

(2) 以太网的可靠性存在局限

由于以太网是为办公环境而设计的, 所以当用于工业环境的恶劣环境中, 可能会出现严重的线间干扰, 严重时可能会导致网络系统的崩溃和瘫痪, 所以要想利用其优势还要解决其可靠性的问题。[2]

3.工业领域CAN总线与以太网互联的技术

在这种新的网络互联技术在工业控制网络中, 以太网不仅需要起到主干网络的作用, 还要实现与现场总线互换数据的功能。下面我们就从其原理和实现方法对这类网关加以介绍。

3.1 CAN总线与以太网互联技术的基本原理

CAN总线和以太网使用的是两个通信协议, 是结构完全不同的两个网络, 因此对于Ethernet/CAN网关来说, 其工作实质就是对信息重新封装以使其可以相互读取。[3]这就要求网关应可运行在OSI模型上。OSI模型是为异种计算机间的互联提供统一的基础和标准框架。OSI模型共有7层, 且各层功能独立, 下一层所提供的功能为上一层服务, 其层次由1层开始分别为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层共7层。1～3层为底层, 用以实现传输功能;4～7层为高层, 用以通过网络终端来实现通信处理功能。CAN和以太网都只支持OSI所定义的7层结构中的一部分, 故为其互联提供了可能。

3.2 CAN总线与以太网互联网关的实现

为了实现CAN总线与以太网的互联, 较为常用的一种方法就是采用通用型微处理, 同时配备一定的外围电路来构造硬件平台通, 通过在该平台上运行的程序来实现网关的功能。下面我们就分硬软件来对其进行介绍。

网关硬件方面, CAN总线物理层和数据链路层与CAN物理接口电路和CAN控制器相对应。而以太网的物理层和数据链路层与以太网控制器相对应。其他部分由ARM处理器件中所运行的软件来实现。

网关软件方面, 当连接在CAN总线上的现场设备向连接在以太网上的监控计算机发送数据时, 数据会先通过网关的CAN总线接口电路送到CAN控制器中。由CAN控制器向ARM处理器发出中断请求。当ARM处理器正在执行优先级较高的任务时, 数据就暂存于CAN控制器的缓存中, 待处理器任务结束后, 从缓存中将数据取出。通过管理协议层中所对应程序的处理, 为需要传送的数据分别添加TCP/IP层所需的信息, 由ARM处理器将处理过的数据封装并发送给以太网控制芯, 以此实现数据的互联。

通过以上对CAN总线、以太网在工业领域的应用以及CAN与以太网的互联技术的简要介绍和优缺点对比, 使得我们对工业环境下的网络应用有了初步的认识, 希望可以对初学者们在CAN总线与以太网技术的深入研究的道路上起到引导作用。

摘要：随着现代工业技术的发展, 对控制网络中信息传输与反馈的安全性和及时性都有了更高的要求。CAN技术以其安全性和及时性首先被应用于对于设备控制较高的汽车领域, 并得到更广泛的发展。以太网技术现在以成熟的应用于信息传递方向。将这两种互联技术相结合是满足现代工业对网络信息传输的方式之一, 下面我们就对其进行简要介绍。

关键词：CAN总线,以太网,互联技术,网关

参考文献

[1]阳宪惠.《现场总线技术及其应用[M]》.北京.清华大学出版社, 1999

[2]徐皑冬, 王宏, 杨志家.《基于以太网的工业控制网络[J]》.信息与控制, 2000

工业互联网技术与应用 篇8

[摘要]电子技术的应用对汽车来说具有非常重要的意义，在近年来，我国汽车生产总量达到了一千多万辆，但是没有多少汽车搭配的是国产发动机，简单来说就是我国汽车企业最后是给外国企业打工，利益最终被外国企业赚取，对于这样的现状，我们必须增大资产、人力与电子技术的投入，组织全方位的力量，同时也不能少了与国外的企业合作，努力研发出具有自我知识产权、并满足电子技术在现代的汽车工业中的发展。

[关键词]电子技术；现代汽车工业；发展与应用

[中图分类号]G407.471 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0072-01

现阶段，在欧美日等主要国家中，汽车的电子技术发展技术路线已经达成了基本一致，国家与政府都在鼓励汽车电子技术的发展，随着信息技术的进步与发展，最近几年，汽车的电子技术在各国政府中重视度加强，这些足以说明外国汽车的电子技术发展具有一定的经验与发展趋势。

一、汽车的电子技术的发展与应用

随着电子技术的加快进步与发展，先进的电子技术被越来越多的应用到汽车工业中，最初，电子技术被应用到汽车上主要解决了汽车的污染、安全与节油，后期有了很大的进步，发展到了大规模的集成电路与更大规模的集成电路的技术，这些先进电子技术的应用可以说是给汽车工业带来了改革式的发展与进步；在我国的汽车发展过程中，对电子技术的应用还是处于不成熟的状态，但随着信息化电子技术的发展，汽车的电子技术被越来越广泛的应用到汽车的生产与制造中。

1、电子技术在发动机上的应用体现

在现代的汽车系统中，混合式与机械式的燃油喷射系统逐渐的被摒弃，电子技术的重要体现在于电子控制的燃油式喷射装置，电子技术在这个装置的应用得到了广泛的认可与普及，另外性能上还具有很多优越n生，能够自动的保障发动机始终处于工作的最佳状态，并且可以保障其在运用相应的功率下最大力度的净化了空气并节省了燃油。

2、电子技术在安全气囊上的应用体现

安全气囊在汽车中占据着重要的位置，电子技术的应用研发了电气式的安全气囊，由电子控制器、传感器与气囊作为主要的组成部分，当汽车遇到意外情况而发生碰撞，这时由电子技术带来的微处理器会根据碰撞的传感器采集来的信息进行判断发生撞击的严重的程度，并且会在几秒钟内让气体的发生器给气囊实施充气措施，进而保护驾驶员实施缓冲的作用效果。

3、电子技术在安全带上的应用体现

当汽车由于特殊情况发生紧急制动或碰撞时，就会引起很大的惯性作用，致使乘员及驾驶员与挡风玻璃或者方向盘产生二次碰撞的现象，造成严重的人身伤害，安全带的重要作用就是能够将乘员固定在汽车座椅上，当遇到碰撞的情况发生时会吸收大量的动量，以避免二次碰撞的现象发生，现阶段，我国安全带的制造主要可以分为预紧式、两点式及三点惯性的卷筒式三种，预紧式的安全带可以根据传感器的检测来实施汽车减速控制，假如检测值远大于预设值，那么就会激发预紧的装置设置，作用并将驾驶员坚固的固定在座椅上，这就是电子技术在汽车安全带上的控制装置。

4、防抱死系统的自动技术

防抱死系统的开发利用是一种开发的时间较长，而得到推广最为迅速的安全装置的研发，它的应用可以使快速运行中的汽车在实行制动作用时自动的进行调整汽车车轮的制动力，最终获得一个最佳的滑动率，在实施制动的过程中，随着汽车制动力的不断加大，车轮在减速度的作用中也同时不断加大，进而来阻止汽车的车轮实施抱死，这项电子技术在汽车中的应用，最大限度的提升了汽车的稳定性操纵，进而减小了制动的距离，也提高了汽车在行驶过程中的安全性。

5、汽车在传动系统中的电子技术的应用

汽车的传动系统运用了电控的自动变速器，自动变速器能够根据发动机的转速、制动器与发动机的负荷等工作的状态与驾驶员进行控制的各种信息参数，来实现汽车的变速器换挡最佳的控制，也就是得到一个最佳的换挡时间与最佳的档位。

二、电子技术在汽车其他方面的应用与未来发展

电子技术的发展及进步已经越来越多的应用到现代汽车的工业中，同时，现代汽车工业受电子技术的影响已经更加的具有科技性与时代感，在信息电子技术为主要发展线路的新时期，电子技术的发展进步直接体现了一个区域甚至一个国家的发展状态及发展水平，因此，实施现代汽车的工业更快更好的发展就是利用电子技术的先进技术。

1、汽车的信号与仪表的应用体现

微型的计算机电子传感器的汽车电子技术已经得到了广泛的应用与发展，这充分的说明了汽车的显示装置设置于汽车的仪表设置已经迈进了电子技术的发展时代，主要的部件体现包括微机系统、电子显示系统及语言报警的装置。另外，在汽车的后车车头靠近前车的车尾时，报警装置会发出防止追尾的警告，如果驾驶员没有及时的采取制动的减速措施，此系统就会启动紧急的制动装置，以避免追尾的事故发生，同时可以完成环境的检测技术、车辆的控制技术及防碰撞的判定技术。

2、汽车的通讯、导航及娱乐等方面的电子技术的应用

现阶段应用最为广泛的就是自动空调与蜂窝电话的电子技术，还有影视与音响从多碟的CD式的收音组合机到现在的集图像、导航通信与声音为一体的多媒体的汽车电子技术系统；由电子控制的具有商性能的导航系统装置能够根据驾驶员所提供的目标资料，进而向驾驶员提供出距离最短而且可以避免密集车辆的行驶路线，同时还带有电子地图并显示前方要行使的道路，在语音提示的状态下利用卫星实施准确便捷的导航技术。

3、多通道的传输技术的发展应用

在经过不断的探索与研究，多通道的传输技术已经逐步的被应用在现代汽车工业中，这种技术的应用，能够将各个数据线进行连接为一个网络，从而分离出汽车中心的计算机信息，这时微处理器就可以通过网络来进行接收别的单元的信号，这就要求传感器与执行机构间必须有有一个全新式的接口，这样就有利于与多通道的传输系统实施连接。现代的汽车技术发展迅速，在未来的发展中汽车的电子技术可以实现整车的控制系统操作，这对电子技术要求更高，计算的速度也要求更高；同时，智能的交通系统在现代汽车工业中得到了最大力度的制造与使用，主要是指通过先进的通讯技术、传感技术、计算机技术及电子技术进行充分的结合运用，最终形成高效统一的智能汽车的系统，这个智能系统的研发与应用具有自主寻路、自动实施电子收费、自动的控制车速等先进的高科技技能，这同时也是未来我国汽车的发展目标与发展前景，是我们必须实现的汽车发展的前进道路。

结束语

汽车的电子技术作为现代汽车工业中逐渐燃起的太阳，已经发展了几十年，但作为新事物的电子技术，在我国已经被广泛的认识与接触；对于领域的发展可以分为几大类，即新材料、信息通讯、生物育种、节能环保、生物医药、新能源还有电子技术等，在这之中，现代汽车的电子技术作为主导地位。与传统汽车相比电子技术的现代汽车占据了很大优势，我国不仅研发成功，而且已经占据了现代的汽车工业，随着电子技术的不断发展进步，汽车的电子技术逐渐的会向智能化、综合化的控制与网络化的先进技术迈进，实现进一步的发展与突破。

参考文献

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