- 物聯網傳感器技術在工業領域的應用分析
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2014/10/9
盡管社會各界對傳感網、物聯網、泛在網的概念眾說紛紜，但人們普遍認為，物聯網是指通過各類傳感器實現物與物、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。
物聯網的關鍵環節可以歸納為全面感知、可靠傳送、智能處理。全面感知是指利用射頻識別(RFID)、GPS、攝像頭、傳感器、傳感器網絡等感知、捕獲、測量的技術手段，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。
可靠傳送是指通過各種通信網絡、互聯網隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。智能處理是指對海量的跨部門、跨行業、跨地域的數據和信息進行分析處理，提升對物理世界、經濟社會各種活動的洞察力，實現智能化的決策和控制。相比互聯網具有的全球互聯互通的特征，物聯網具有局域性和行業性特征。
工業是物聯網應用的重要領域。具有環境感知能力的各類終端、基于泛在技術的計算模式、移動通信等不斷融入到智能工業生產的各個環節，可大幅提高制造效率，改善產品質量，降低產品成本和資源消耗，將傳統工業提升到智能工業的新階段。
1、物聯網在工業領域的幾方面應用
從當前技術發展和應用前景來看，物聯網在工業領域的應用主要集中在以下幾個方面。
制造業供應鏈管理物聯網應用于企業原材料采購、庫存、銷售等領域，通過完善和優化供應鏈管理體系，提高了供應鏈效率，降低了成本。空中客車(Airbus)通過在供應鏈體系中應用傳感網絡技術，構建了全球制造業中規模最大、效率最高的供應鏈體系。
產品設備監控管理各種傳感技術與制造技術融合，實現了對產品設備操作使用記錄、設備故障診斷的遠程監控。GEOil&Gas集團在全球建立了13個面向不同產品的i-Center，通過傳感器和網絡對設備進行在線監測和實時監控，并提供設備維護和故障診斷的解決方案。
生產過程工藝優化物聯網技術的應用提高了生產線過程檢測、實時參數采集、生產設備監控、材料消耗監測的能力和水平。生產過程的智能監控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高。鋼鐵企業應用各種傳感器和通信網絡，在生產過程中實現對加工產品的寬度、厚度、溫度的實時監控，從而提高了產品質量，優化了生產流程。
環保監測及能源管理物聯網與環保設備的融合實現了對工業生產過程中產生的各種污染源及污染治理各環節關鍵指標的實時監控。在重點排污企業排污口安裝無線傳感設備，不僅可以實時監測企業排污數據，而且可以遠程關閉排污口，防止突發性環境污染事故的發生。電信運營商已開始推廣基于物聯網的污染治理實時監測解決方案。
工業安全生產管理把感應器嵌入和裝備到礦山設備、油氣管道、礦工設備中，可以感知危險環境中工作人員、設備機器、周邊環境等方面的安全狀態信息，將現有分散、獨立、單一的網絡監管平臺提升為系統、開放、多元的綜合網絡監管平臺，實現實時感知、準確辨識、快捷響應、有效控制。
2、物聯網與先進制造技術結合體現的領域
與未來先進制造技術相結合是物聯網應用的生命力所在。
物聯網是信息通信技術發展的新一輪制高點，正在智能工業領域廣泛滲透和應用，并與未來先進制造技術相結合，形成新的智能化的制造體系。這一制造體系仍在不斷發展和完善之中。概括起來，物聯網與先進制造技術的結合主要體現在8個領域。
泛在制造信息處理技術建立以泛在信息處理為基礎的新型制造模式，提升制造行業的整體實力和水平。目前，泛在信息制造及泛在信息處理尚處于概念和實驗階段，各國政府均將此列入國家發展計劃，大力推動實施。
泛在感知網絡技術建立服務于智能制造的泛在網絡技術體系，為制造中的設計、設備、過程、管理和商務提供無處不在的網絡服務。目前，面向未來智能制造的泛在網絡技術發展還處于初始階段。
虛擬現實技術采用真三維顯示與人機自然交互的方式進行工業生產，進一步提高制造業的效率。目前，虛擬環境已經在許多重大工程領域得到了廣泛的應用和研究。未來，虛擬現實技術的發展方向是三維數字產品設計、數字產品生產過程仿真、真三維顯示和裝配維修等。
人機交互技術傳感技術、傳感器網、工業無線網以及新空間協同技術空間協同技術的發展目標是以泛在網絡、人機交互、泛在信息處理和制造系統集成為基礎，突破現有制造系統在信息獲取、監控、控制、人機交互和管理方面集成度差、協同能力弱的局限，提高制造系統的敏捷性、適應性、高效性。
材料的發展，提高了人機交互的效率和水平。目前制造業處在一個信息有限的時代，人要服從和服務于機器。隨著人機交互技術的不斷發展，我們將逐步進入基于泛在感知的信息化制造人機交互時代。
電子商務技術目前制造與商務過程一體化特征日趨明顯，整體呈現出縱向整合和橫向聯合兩種趨勢。未來要建立健全先進制造業中的電子商務技術框架，發展電子商務以提高制造企業在動態市場中的決策與適應能力，構建和諧、可持續發展的先進制造業。
平行管理技術未來的制造系統將由某一個實際制造系統和對應的一個或多個虛擬的人工制造系統所組成。平行管理技術就是要實現制造系統與虛擬系統的有機融合，不斷提升企業認識和預防非正常狀態的能力，提高企業的智能決策和應急管理水平。
系統集成制造技術系統集成制造是由智能機器人和專家共同組成的人機共存、協同合作的工業制造系統。它集自動化、集成化、網絡化和智能化于一身，使制造具有修正或重構自身結構和參數的能力，具有自組織和協調能力，可滿足瞬息萬變的市場需求，應對激烈的市場競爭。
3、解決工業領域物聯網應用面臨的關鍵技術問題
從整體上來看，物聯網還處于起步階段。物聯網在智能工業領域的大規模應用還面臨一些關鍵技術問題，概括起來主要有以下幾個方面。
工業用傳感器工業用傳感器是一種檢測裝置，能夠測量或感知特定物體的狀態和變化，并轉化為可傳輸、可處理、可存儲的電子信號或其他形式信息。工業用傳感器是實現工業自動檢測和自動控制的首要環節。
在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。可以說，沒有眾多質優價廉的工業傳感器，就沒有現代化工業生產體系。
工業無線網絡技術工業無線網絡是一種由大量隨機分布的、具有實時感知和自組織能力的傳感器節點組成的網狀(Mesh)網絡，綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，具有低耗自組、泛在協同、異構互連的特點。
工業無線網絡技術是繼現場總線之后工業控制系統領域的又一熱點技術，是降低工業測控系統成本、提高工業測控系統應用范圍的革命性技術，也是未來幾年工業自動化產品新的增長點，已經引起許多國家學術界和工業界的高度重視。
工業過程建模沒有模型就不可能實施先進有效的控制，傳統的集中式、封閉式的仿真系統結構已不能滿足現代工業發展的需要。工業過程建模是系統設計、分析、仿真和先進控制必不可少的基礎。
此外，物聯網在工業領域的大規模應用還面臨工業集成服務代理總線技術、工業語義中間件平臺等關鍵技術問題。
4、從垂直和聚合兩個方面推動物聯網在工業領域的應用
物聯網的發展進程是一個規模龐大的復雜技術革新過程，可以從垂直和聚合兩個方面推動其應用。
垂直應用是指企業結合自身的特點、行業的特點進行生產過程的控制。垂直應用與行業生產和業務流程緊密結合，通過提供集成化的行業解決方案，為行業內企業的生產管理提供各種服務。如在汽車行業中，產業鏈環節中的企業各自建立物聯網應用系統，感知車輛實時狀態，車載控制模塊匯聚和發送車輛信息，完成對車輛的控制。
物聯網的應用可以服務于生產流程和設備管理等輔助支持管理，同時高效支撐倉儲和物流供應鏈管理。
聚合應用是跨行業的應用，是基于公共服務平臺的信息化服務。聚合應用是運營商和解決方案提供商以行業用戶、家庭用戶和個人用戶為重點，規模化推廣和普及基于物聯網的相關業務和服務。
如集成應用車載傳感網、GPS定位、通信等技術的汽車，可以提供全方位和全天候的檢測、導航、娛樂、呼救等信息服務，再通過公共服務平臺完成信息維護和綜合服務運營。消費者、整車廠、維修商、車輛管理機構均可共享信息和服務，從而進一步完善整車和零部件的設計和工藝流程，實現車輛全生命周期管理。
5、物聯網應用必須堅持以業務驅動為主，找準工業領域關鍵環節的切入點
我國工業領域行業眾多，推進物聯網應用必須堅持以業務驅動為主，找準工業領域關鍵環節的切入點。
當前，可在部分需求迫切、技術成熟、效益明顯、帶動性強的工業領域，圍繞關鍵環節開展物聯網的應用試點，催生和推進中國智能工業的發展。
裝備制造業供應鏈管理借助射頻識別等物聯網技術實現對裝備產品的數字化物流管理，推動上下游協作廠商共同應用先進物流管理技術，建設一個相互支持的裝備制造現代物流群，提高整個供應鏈的協調性，實現現代物流與裝備制造的聯動發展。
石化設備智能測控將物聯網技術推廣應用到石油勘探、開采、運輸等環節，建立油井生產智能遠程測控系統，實現對石化生產設備的智能測控和管理，促進化工企業的安全生產和科學管理。
煤礦安全生產管理重點應用傳感器、無線射頻識別、移動通信等技術實現水、火、頂板、瓦斯等煤礦重大危險源的識別與監測，建設和完善安全監測網絡系統，提升煤礦安全生產過程的監控和應急響應水平。
食品安全追溯體系發揮物聯網在貨物追蹤、識別、查詢、信息等方面的作用，推進物聯網技術在農業養殖、收購、屠宰、加工、運輸、銷售等各個環節的應用，實現對食品生產全過程關鍵信息的采集和管理，保障食品安全追溯，實現對問題產品的準確召回。
工業排污實時監控在化工、輕工等部分高污染行業，支持其智能排污監控系統的建立與完善，實現智能排污自動監控裝置、水質數據監控裝置、水質參數檢測儀等設備的集成應用，對重點排污監控企業實行實時監測、自動報警，遠程關閉排污口，防止突發性環境污染事故的發生。
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