1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵技術是感知技術。當前，國際上對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究主要有三個標準，即Wireless Hart、ISA100.11a 以及WIA-PA 標準。國內對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究也十分活躍，中科院沈陽自動化研究所牽頭制定了WIA-PA 標準，使得我國在工業(yè)無線標準的領域里占據(jù)了一席地位，清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、東北大學，北京科技大學等都在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的領域中做出了大量的研究成果。

傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN) 在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用過程中起到了樞紐的作用。工業(yè)環(huán)境的特殊性，致使傳感器網(wǎng)絡的應用必須考慮大型器械、金屬管道等對無線信號的反射、散射造成的多徑效應，以及馬達、器械等運轉時產生電磁噪聲對無線通信的干擾，如何保證傳輸?shù)目煽啃允莻鞲衅骶W(wǎng)絡在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的重點。

中科院沈陽自動化研究所牽頭指定的WIA-PA 標準，提出了一種自組織、自治愈的MESH 路由機制。所謂MESH 路由機制，就是指通過自組織的方式將Sensor 節(jié)點與Sink 節(jié)點相連接，該路由機制保證了鏈路在失效的情況下自動啟用備用鏈路，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷姺�(wěn)定性，它兼容了IEEE802.15.4 標準，實現(xiàn)了短程的可靠通信。當前，WIA-PA已應用在石油開采、污水處理、冶金生產等行業(yè)。

在工業(yè)生產過程中，生產過程參數(shù)對于最終產品的形成起非常重要的作用，某一個環(huán)節(jié)的參數(shù)變動可能導致最終產品性能的改變，尤其在鋼鐵行業(yè)的生產過程中，整個工藝流程需要采集大量的參數(shù)數(shù)據(jù)，如何保證過程參數(shù)的準確性是傳感器網(wǎng)絡在冶金工業(yè)應用中最需要考慮的。是在工業(yè)生產過程中一個實時監(jiān)測系統(tǒng)某時刻的檢測結果，在顯示某時刻所獲得參數(shù)超過了閾值時，系統(tǒng)將根據(jù)生產過程中的需求來選擇傳感器重傳或者放棄該數(shù)據(jù)等不同操作。

工業(yè)環(huán)境的特殊性要求感知設備在其性能、體積、材質等方面達到一定的指標，當前國內外生產RFID 以及各類傳感器的廠商成千上萬。成熟的MEMS、SOC 以及新材料等技術使得傳感器滿足了多數(shù)行業(yè)的需求，而當前工業(yè)所面臨的主要是成本控制以及性能高端傳感器的大量需求。RFID 作為物聯(lián)網(wǎng)技術應用的主角，其低廉的價格以及使用的便捷性得到了企業(yè)的廣泛應用，當前多數(shù)企業(yè)在庫存管理方面采用了RFID，管理員定期定時掃描庫存設備，摒棄了以前逐個檢查的方式，從而大大提高了工作效率。

設備是工業(yè)生產的基石，如何保證設備正常運行以及及時維修是企業(yè)保證生產正常運行的關鍵。例如，太原鋼鐵有限公司采用上海某公司研發(fā)的點檢系統(tǒng)，在各個需要點檢的設備部位安裝RFID，并且將該設備信息錄入到點檢系統(tǒng)中，點檢員定期通過手持PDA 設備獲取設備某部位的溫度、側移等關鍵數(shù)據(jù)，從而為生產設備正常運行提供關鍵的數(shù)據(jù)。當前在冶金、石油、煤礦等高污染行業(yè)中均引入了物聯(lián)網(wǎng)技術作為環(huán)保監(jiān)測手段，以保證企業(yè)的和諧綠色發(fā)展。

環(huán)保作為21 世紀最受關注的民生產業(yè)之一，環(huán)保監(jiān)測和能源管理物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)了對工業(yè)生產過程中產生的各種污染源及污染治理的各個環(huán)節(jié)指標實現(xiàn)實時監(jiān)控。通常在各個重點排污企業(yè)的污染源口安裝無線傳感設備，實現(xiàn)了實時監(jiān)測排污數(shù)據(jù)，并且通過遠程控制的方式實現(xiàn)遠程開啟、關閉排污口等功能，從而防止突發(fā)性的環(huán)境污染事件。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求大量的傳感設備，抗腐蝕性、高強度、耐高溫等特性的專用傳感器的發(fā)展將成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的一個推進器。

兩化融合是世界工業(yè)化發(fā)展的一個趨勢，物聯(lián)網(wǎng)技術給工業(yè)化帶動信息化、信息化促進工業(yè)化提供了一個新的突破口。當前，先進制造企業(yè)基本上實行了信息化管理，如多數(shù)企業(yè)采用的基于ERP 的現(xiàn)代企業(yè)管理制度，基本上實現(xiàn)了信息共享、實時獲取生產經營情況等功能。

ERP 作為當前企業(yè)應用最為成熟的現(xiàn)代化企業(yè)管理解決方案，及時、高效地獲取生產經營情況是企業(yè)管理決策人員所希望的，而現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展、電子商務平臺的運用以及SCM 和CRM 等成熟解決方案的應用，使得制造業(yè)從傳統(tǒng)的制造方式到真正實現(xiàn)了智造。

物聯(lián)網(wǎng)的提出給兩化融合的進一步解決提供了一個新的突破口，新型制造業(yè)的發(fā)展是基于自動化技術的應用，物聯(lián)網(wǎng)的應用改變了傳統(tǒng)自動化技術中被動的信息收集方式，實現(xiàn)了自動、準確、及時地收集生產過程的生產參數(shù)。傳統(tǒng)的工業(yè)生產采用M2M(Machine to Machine) 的通信模式，實現(xiàn)了機器與機器間的通信，而物聯(lián)網(wǎng)通過Things to Things 的通信方式實現(xiàn)人、機器和系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無縫連接，從而使得企業(yè)與客戶、市場的聯(lián)系更為緊密，企業(yè)可以感知到市場的瞬息萬變。例如在鋼鐵行業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)的存在，使得管理決策人員能夠實時地掌握價格的漲幅變化以及原材料的變化，從而對生產做出準確、合理的調節(jié);基于ERP 的管理理念使得管理理念得到了改變，從而提高了管理效率。

2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要解決的問題

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術是一個跨學科的工程，它涉及自動化、通信、計算機以及管理科學等領域。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用還面臨著眾多的問題。

2.1 設備兼容問題

如何解決物聯(lián)網(wǎng)中所用的傳感器能夠與原有設備已應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。設備兼容關鍵是標準的統(tǒng)一，當前工業(yè)無線的三大標準HART、ISA以及WIA-PA 均兼容了IEEE802.15.4 無線網(wǎng)絡協(xié)議，但是相互之間的兼容性還存在一定問題。

2.2 數(shù)據(jù)采集技術

價格低廉、性能良好的傳感器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的基石，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求更準確的、更智能的、更高