工业物联网中的标准化和通信问题

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：我们不禁要问，到底什么是工业物联网？除了通信协议不同之外，工业物联网还需要连接设备的物理环境也有很大差异。不过，在物联网改造过程中，工业领域的企业最大的问题是“难以标准化”。这使得工业物联网传感设备的交互，需要进行大量的定制化开发，造成前期投入大和后期维护难的问题。此外，通信技术的缺陷，同样制约了工业物联网的发展。

我们不禁要问，到底什么是工业物联网？它又是如何改善传统工业的生产环节？

中国工程院院士邬贺铨曾经这样总结：工业物联网是一张具有感知与监控能力的网络，涵盖了传感器、移动通信和智能分析等技术，通过融入工业生产过程中的各个环节，大幅提高生产效率，改善产品质量。

与其他物联网类似，工业物联网也是使用传感器来收集数据，这些数据经过处理加工可以帮助加速生产流程，提高行业效率，并最终降低产品或服务的总体成本。但是，其中有一些特征使工业物联网与其他物联网应用明显不同。

一个消费领域的运动追踪器和一个工业使用的运动追踪器相比，虽然两者的主要功能都是收集和测量心率信息，但是在工业使用的运动追踪器中需要结合其他的参数设计，而这些参数实际上在消费领域的追踪器上并没有。比如，你可能从来没听说过AMQP、DDS、XMPP和MQTT这四种物联网通信协议。

这里用一个智能家居的例子来说明这些协议侧重的应用方向。在智能家居中，智能灯光控制可以使用XMPP协议控制灯的开关；智能家居的电力供给、发电厂的发动机组的监控可以使用DDS协议；当电力输送到千家万户时，电力线的巡查和维护可以使用MQTT协议；家里的所有电器的电量消耗可以使用AMQP协议，传输到云端或家庭网关中进行分析。

除了通信协议不同之外，工业物联网还需要连接设备的物理环境也有很大差异。目前，物联网设备已经开始连接起石油和天然气资源，这些设备会被部署在工厂、矿山和变电站，暴露在高温、极冷、高湿度和通风不良的环境中，在这种恶劣条件下，较差的网络运行情况让安装传感器的难度倍增。

不过，在物联网改造过程中，工业领域的企业最大的问题是“难以标准化”。

比如在传感器设备上，工业领域需要应用的传感器，种类庞杂且非常离散，需求严重碎片化，再加上各个行业迥异，行业之间壁垒很高。往往同一个行业中的不同企业，同一个企业下的不同工厂，甚至同一个工厂里不同型号的设备，都可能会有完全不同的需求。这使得工业物联网传感设备的交互，需要进行大量的定制化开发，造成前期投入大和后期维护难的问题。

此外，通信技术的缺陷，同样制约了工业物联网的发展。

在工业物联网的发展中，最早的通信技术是现场总线，由于厂家间出于自身利益的考虑，各个标准并不兼容，很快就被市场淘汰。后来，以太网发展起来，虽然成本较低，但是由于通信节点众多，还必须依靠监听，使得实时性很差，同样被抛弃。直到窄带物联网和增强机器类通信技术的出现，这种难以标准化的问题才得以改善。

因此，设备、技术和服务难以一体化，再加上关于物联网安全的风险，使得物联网在工业领域的应用进展比较缓慢。到目前为止，市场上还没有比较成熟的商业模式，以及相对大体量的公司。

工业物联网中的标准化和通信问题

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