请结合一个物联网技术在商务领域的应用案例,介绍该案例包括哪些子系统或模块?

NHR系列智能显示控制仪表RS-485通信中应用

01摘要
NHR系列智能显示控制仪表是经过多年开发制造经验而设计生产，集诸多全新功能于一身的新一代智能显示控制仪表。针对现场温度、压力、液位、速度、流量等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，构成数字采集系统及控制系统，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。产品的EMC设计符合GB/T176262-11相关规定，同时产品取得了CE认证。
02产品的市场背景
在自动化控制领域，随着分布式控制系统的发展，在产业上的分布式控制系统中，经常需要采用串行通讯来达到远程信息交换的目的。目前，用于串行通讯的接口标准包括：RS-232、RS-422、RS-423和RS-485。RS-232是最早的串行接口标准，广泛应用在短间隔、较低波特率串行通讯中。其后发展起来的RS-422、RS-485是平衡传送的电气标准，比起RS-232非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的进步。RS-485串行接口的电气标准实际上是RS-422的变型，它属于七层OSI (open system interconnection，开放系统互连)模型物理层的协议标准。由于性能优异、结构简单、组网轻易，RS-485总线标准得到了越来越广泛的应用。下面是关于虹润NHR 系列智能显示控制仪表在RS-485通信中的应用。
03产品的技术原理
1、系统技术方案
工业场合中,经常要用一些仪表去控制如温度、液位、流量等。在某些场合,需要1台控制器灵活地控制多台仪表,以达到设计控制目的。
本文利用标准的MODBUS RTU通讯协议与 RS-485通信指令,方便的实现与多台虹润NHR系列仪表的串行通信成功的实现了用单台控制器对多台仪表的灵活控制。可编程控制器允许在一个RS-485通信接口上连接多达100台虹润仪表,仪表大于60台时,需加一个RS-485中继器，RS-485通信口通信距离长达1KM以上。
2、RS-485总线的硬件设计
考虑到此控制系统中网络节点数较多，整个网络超过100个节点，为保证通讯的可靠性和通讯效率按照仪表在系统中实现的不同功能、数据流量、实时性要求把各仪表分布到两条总线上，而且所选器件中的RS-485芯片驱动能力均达到255点，通讯速率选96Kbps，离主站最远的节点不超过50m。
3、网络协议
为了能使具体的命令、数据在网络上正确地传输，在数据链路层必须提供一定的网络协议，保证在物理层的比特流出现错误时进行检测和校正，同时实现数据帧和命令帧的功能。然而，为保证数据传输质量，对每个字节进行校验的同时，应尽量减少特征字和校验字，而常用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成，每个数据包长度达20～30字节，在RS-485系统中显得又有些繁杂。由于MODBUS协议是公然的通讯协议，而且被很多的工控产品生产厂家支持，该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中，因此，本系统采用MODBUS协议作为此控制系统的网络协议。
在此控制中由于对PLC和变频器的通讯数据量小而且实时性要求不高，因此采用MODBUS ASCII方式，而对单片机的数据通讯量较大且实时性要求高,因此采用MODBUS RTU方式。
04产品的应用
考虑到100台仪表在RS485总线上的实时性、有效性、正确性，现将100台虹润NHR系列智能控制仪表通讯组网分为两条总线，分别由PLC的串口扩展口分别定义为A1、B1和A2、B2 ；下面是虹润NHR系列智能控制仪表与PLC主机连接图，见图1、图2：

图1：虹润仪表与PLC组网图

图2：虹润仪表与PLC组网图
1、虹润NHR系列智能显示控制仪表通信参数配置
(1)、通信方式为RS-485, (1个起始位，1个或2个停止位，8位数据，无奇偶校验)
(2)、通信传输数据的波特率（12K 24K 48K 96K 192K）可在仪表叁数baud中设定
(3)、通信协议为标准Modbus Rtu 模式
这里重点突出可编程控制器与虹润NHR仪表RS-485接口部分。在工业现场,RS-485通信是应用较多的一种通信方式，图中可编程控制器通过RS-485通信接口与多个NHR仪表相连接,最多可达到100台,每台仪表被赋予各自的地址码,用以识别身份，( 地址码可在仪表叁数Addr中设定)，子单元和主单元采用地址轮询方式。这样可编程控制器的RS-485通信口便能通过RS485总线对挂在下面的所有仪表进行控制 *** 作。
2、虹润NHR系列智能数字显示控制仪通信数据流解析
本通信协议采用标准ModBus协议，采用RTU（十六进制数）传输模式。ModBus协议是一种主---从式协议。任何时刻只有一个设备能够在线路上进行发送。由主站管理信息交换，且只有主站能发起。主站会依次对从站进行轮流查询。只有当从站地址与轮询地址相匹配，从站才能回复消息。从站之间不能进行直接通信。协议桢中不包含任何消息报头及消息结束符，消息的开始和结束依靠间隔时间来识别，当间隔时间长于或等于35个字符时，即作为检测到桢结束。如果网络内没有与查询地址相一致的从站或从站接收时CRC校验出错，主站将不会接收到返回桢，这时主站根据超时设定判断是否超时，如超时，作出重发或d出异常错误窗口动作。
协议桢定义如下：

从站地址：地址必须在1---247之间。
在同个主站网络中每个从站地址必须唯一。
0为广播地址，从站接收消息并作相应处理，但不能回复消息。
功能代码：包含读、写寄存器。
数据：以二进制代码传输。
CRC16：循环冗余校验，校验从从站地址到数据区最后一个字节，计算多项式码为A001(hex)。
（1）、通讯口设置
通讯方式 异步串行通讯接口，如RS-485，RS-232等。
波 特 率 2400～9600bps（可由设定仪表二级参数自由更改，设定仪表二级参数BT，默认4800）。
（2）、字节数据格式 HEX
一位起始位、八位数据位、一位停止位、无校验

（3）、消息桢格式（读、写功能是从主站角度定义的）
读寄存器桢

读寄存器返回桢

写寄存器桢

写寄存器返回桢

错误返回桢

功能代码表：1

错误代码表：2

3、产品

05结论
本文利用标准的MODBUS协议和虹润NHR系列智能显示控制仪表进行RS-485通信，实现了单台控制器控制多台NHR仪表的任务，并能实时检测各仪表的运行状态，整个系统控制灵活方便, 方案结构简单，开发成本低，周期短，既使在恶劣的工业环境下也能稳定工作。

我们公司就是可以开发的，如果你们公司内部没有这样的技术，团队，可以考虑找软件公司开发，这样也省去了你们学习和犯错的时间，给有技术的软件公司开发相对来说，比你们自己开发的优势还是有很多的。

台湾老字号的电子大厂、成立已经42年的光宝对一般消费者最有印象的应该是照明相关应用，然而光宝的业务不仅只在照明领域，也长年耕耘于无线连接模组技术，包括车载连接、智慧路灯等都有长年的开发经验，既然有了丰富的技术、经验与资源，光宝在三年前决定成立SLA智能生活与应用事业群，将旗下与物联网相关的资源整合，提供一站式由软体到硬体的完整解决方案，不过光宝并非主动投入物联网终端品牌，仍是以为客户提供解决方案为主。

光宝科技表示，物联网是一项多而广而杂的科技应用，从应用方式、连接方式到解决方案，都需要广泛的涉猎；光宝也在物联网提出3-3-1的策略，也就是专注于智慧建筑、智慧建筑与工业40三大领域，锁定能源管理、安全监控与自动化控制三范畴，并提供一站式的解决方案，光宝SCA部门以光宝多年在各领域提供自无线模组、ODM的软硬体经验，并将其整合，为产业提供合适的解决方案组合。

光宝亦自豪的表示，相较其它物联网OEM厂商，光宝所能提供的可靠性更胜其它业者，以MotionSensor为例，业界一般的方案约莫在200-300小时内就会发生ForceTrigger，光宝的方案则可达到500小时才发生一次以内的ForceTrigger情况。高稳定性、低错误率尤其对于结合安全监控的自动化解决方案尤其重要。

光宝在今天的说明会上，以展示其智慧控制闸道器、人体移动侦测器、门窗感应、智慧插座、灯光控制器与智慧警报器等解决方案，同时光宝也提供广泛的物联网技术方案给客户多元的选择，包括通用的ZigBee与BLE，或是有特殊需求的客制化方案等，皆诉求具备严谨的稳定性。同时光宝也提及，在蓝牙50加入MESH网路支援后，客户对于家用的蓝牙BLE50智慧灯泡的需求亦大幅增加。

同时光宝也自豪其壁插型闸道控制器解决方案，在会场上所展示的第一世代产品以仅2Gate的大小提供600W灯泡控制与完整的家居中控机能，目前仅有光宝与另一家北美方案厂商能提供这样的方案，光宝也预计在2018CES展示第二代产品，在1Gate壁插大小提供相同的功能，更符合主流市场家中壁插的形式。

光宝认为，由于他们能提供高可靠且高整合的解决方案，且欧美许多一线大厂也早已是他们的客户，加上技术产业逐渐成熟，有助于降低智慧家居解决方案的价格，在价格能被消费者接受、使用者体验也提升许多的状况下，光宝也看好明、后年智慧家庭装置在市场的需求成长。

其次光宝也提及，在日本先前核电厂爆炸后，日本对于能源管理有更大的需求，光宝也与日本 合作进行能源管理的合作计画，希望借由导入智慧自动化的方式，达到更有效率的能源管理，虽然台湾相较国际电价偏低，不过台湾近期也因为火力发电造成的空气污染所困，在环境污染的影响下，接下来电价也势必受到影响，光宝认为接下来台湾也将会更重视能源的有效应用，未来也希望能将与日本的合作经验带回台湾，使台湾也有良好的能源管理。

亿邦动力讯如何把实体零售做到万物互联？有人说，关键在于人人在线和物物在线。人人在线，讲的是顾客在线、员工在线、合作伙伴在线；物物在线讲的是门店的所有设备在线、管理在线、事事在线、运营端所有工作任务在线。在万物在线的基础上，才能实现线上线下一体化。

要实现这俩“在线”，离不开物联网的普及。伴随着新零售终端的兴起，相关供应链服务的完善，意味着无人店、智能新终端正演变成未来实体商业最具前景、最有潜力的业务板块之一。

新零售、无人零售，这些概念，其本质都是：实现智能化从而导致数字化，其最核心的技术依赖于物联网技术。

作为京东方集团旗下专注于产业数字化解决方案的 科技 公司，京东方数字 科技 有限公司（简称“京东方数科”）正在让每一件线下实体商品“实时在线”，旨在成为国内新零售、智慧物流领域的领导者。

目前京东方数科已为全球超过250家知名零售商提供零售物联网解决方案，国内先后服务了阿里、京东、阿迪、安踏、屈臣氏、华润、沃尔玛、苏宁等50余家国内知名品牌，提供零售物联网的软硬融合解决方案；国际上与亚马逊、沃尔玛、家乐福、Monoprix、Casino、Ikea、Euronics等知名零售商合作，大幅提升了零售商的运营效率。

受访公司： 京东方数字 科技 有限公司；

受访者及Title： 白峰，京东方 科技 集团有限公司副总裁，京东方数字 科技 有限公司CEO；

所属行业： 物联网行业；

亿邦产业： 您认为本行业数字化处于什么水平，发展趋势如何，能否从定性和定量两个维度做判断？

白峰： 目前中国实体零售进入了前所未有的寒冬期，受社区团购、线上电商等多重打压，客流量持续下滑，绝大部分商超出现大幅亏损。同时，当下实体零售企业的数字化水平整体还是很低的，有些甚至只是一种表层的数字化，认为开发一款线上电商APP或者打通到家业务就是实现了数字化，这种理解还是比较肤浅。痛定思痛，进行深层次的数字化变革，借助数字化手段提升效率，回归到零售本质目前看是解决实体零售问题的重要手段。数字化提供了一种方法论和思维方式，真正实现以消费者为中心，使场与商品匹配，使商品与消费者匹配，彻底回归零售本质。

亿邦产业： 您的企业在产业数字化方面的价值主要表现在哪些方面，具体有哪些产品和服务？

白峰： 零售业的数字化转型，重点在客户行为的数字化和产品信息的数字化两个领域。客户行为的数字化，主要以保证良好用户体验为前提，将客户在线下选买全过程进行数字化捕捉与录入；产品信息的数字化，主要在于产品信息的录入、展示与动态管理，具有广泛的市场前景。核心数据的采集需要以电子价签及智能显示系统为核心硬件构建的软硬融合整体解决方案来实现，零售业智能化升级市场潜力巨大。目前我们已为全球超过250家知名零售商提供零售物联网解决方案，先后服务了阿里、京东、阿迪、安踏、屈臣氏、华润、沃尔玛、苏宁、家乐福等知名品牌，并为超过30000余家门店提供了基于数字化平台的智能变价系统、货架管理系统、信息发布系统、辅助拣货系统等解决方案，大幅提升了零售商的运营效率。

亿邦产业： 你们对工厂或者其他产业链合作伙伴的数字化改造/赋能切入点是什么？越具体越好，为什么要做这些改造，合作伙伴为什么愿意接受你们的数字化改造？能否结合一个或者几个案例谈谈。

白峰： 京东方数科利用人工智能、大数据等技术，依托电子价签，智能商业显示终端等打造业务服务运营平台，为线下零售企业提供“硬件产品+软件平台+场景应用”的整体数字化解决方案，提升线下零售企业的运营效率。具体包括如下几种解决方案：

智能变价系统：这套系统依托电子价签和Jeegy信发系统可以实现数万个价签的自动变价。目前越来越多的线下零售业利用价格进行促销，特别是生鲜类产品，一天内需要进行几次价格的调整。然而，传统的纸质价签更换不仅时效差，而且又会造成大量的纸张浪费，甚至还会有展示价格和系统价格不符的“价签门”风险。使用京东方数科的智能变价系统后完全解决了以上问题，目前这套系统还可以利用大数据，譬如根据客流、天气、时段等实现最优定价并通过价签进行展示，大大提升门店定价效率。

辅助拣货系统：目前越来越多的门店对接了到家业务，如何快速、准确的进行店内拣货是门店面临的一个很头疼的问题。之前的方案是店员按照订单要求走到货架后进行寻找并反复对比以免拿错货物，时效性很差。我们做过测试，一般来说一个订单的拣货速度在30分钟左右。京东方的这套辅助拣货系统，利用信息发布系统和电子价签上的智能LED显示系统，当店员收到客户订单后，相应产品所在货架上的价签就会按照一定规则进行闪烁，店员只需看哪里闪灯就在哪里进行拣货就行，既避免了取错货物又提升了拣货效率，拣货速度从之前的30分钟缩减到15分钟左右。

货架管理系统：这套系统以电子价签，智能摄像头，商显大屏等为核心硬件，同时利用京东方自研的图像识别系统，可以实现货架管理缺货的预提醒。这套系统的核心是京东方具有核心专利的Captana系统，将价签上的LED进行闪烁编码，输出一串二进制代码进行商品标识，类似于给每个SKU标识一个身份z。这样通过识别这套身份z可以实现产品的快速识别，再结合摄像头和图像识别系统可以提前进行缺货或少货提醒，减少门店的货架空置率。这套系统也获得了CCFA年度供应链大奖。

亿邦产业： 您如何理解数据、算法及AI在本行业产业数字化中的应用？在贵企业有哪些具体的应用和效益？

白峰： 数据是数字化的基础，算法和AI是数字化的手段。从上面举例的这些系统解决方案来看全部都会运用到这些核心技术，同时收益也是非常显著的。

亿邦产业： 能否描述一下贵公司用数字化系统连接的产业生态，都有哪些角色，如何驱动生态伙伴之间的合作？

白峰： 京东方数科智慧零售数字化系统IaaS层基于AIoT智能硬件以及云计算和加密系统；PaaS层聚焦在客户精准画像、多维可视化看板以及全流程监控运维等；SaaS层则聚焦场景应用，提供包括智能变价系统、辅助拣货系统、会员营销系统、货架/库存管理系统等。

亿邦产业： 能否用一两句话描述贵公司的定位，描述贵公司的产业数字化价值，描述企业资本市场想像空间？

白峰： 京东方数科是京东方集团旗下提供零售物联网解决方案的 科技 公司，致力于 科技 赋能零售。其核心业务是利用人工智能、大数据等技术，依托电子价签，智能商业显示终端等打造业务服务运营平台，为线下零售企业提供“硬件产品+软件平台+场景应用”的整体数字化解决方案，帮助线下零售企业提升运营效率。

亿邦产业： 在其中承担什么角色？

白峰： 数字化是帮助线下零售企业摆脱当前困境，涅槃重生的重要手段。我相信线下实体店一定会长期存在，但确实到需要做大手术，大变革的时候了。数字化就是变革的一个重要手段，前面也说到了，低层次的数字化救不了零售企业，现在需要的以客户体验和运营效率为核心的深度数字化变革，回归到零售业本质的数字化变革。运用数字化手段对原有企业的运营流程进行简化、优化、一体化，把智能选址、订货系统、库存管理、商品管理、会员管理、员工管理整个运营体系通过数字化打通形成一个整体，我相信线下实体零售的生命力很快会回来。京东方目前是全球最大的智慧零售实体店解决方案提供商，依托自研的物联网核心器件，结合AI及大数据处理能力为线下实体店提供基于场景的软硬融合系统，包括智能变价系统、辅助拣货系统、会员营销系统、货架/库存管理系统等。目前已为全球250多家品牌，超过3万家门店提供了服务，包括沃尔玛、亚马逊、京东、阿迪达斯、屈臣氏、安踏、华润、小米等国际国内知名企业。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。[4]
网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
关键技术
在物联网应用中有三项关键技术：
1、传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3 、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
物联网分类
1 私有物联网：一般面向单一机构内部提供服务；
2 公有物联网：基于互联网向公众或大型用户群体提供服务；
3 社区物联网：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委办局：如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务；
4 混合物联网：是上述的两种或以上的物联网的组合，但#后台有统一运维实体。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。其英文名称是:"Internet of things(IoT)"。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。
活点定义:利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。
物联网博欣将物联网定义为通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
物联网原理
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。　

聚羧酸减水剂生产控制系统的工业物联网框架设计与实现

严海蓉1，王子明2
（1北京慧物科联科技有限公司，北京 100124，2北京工业大学，北京 100124）

摘要：工业物联网既提供了在生产过程中获取并控制聚羧酸减水剂生产设备的信息的方式，也提供了基本的网络架构，方便系统集成和扩展。该框架在分析了聚羧酸减水剂生产流程的基础上被划分为设备控制层、通讯层和应用服务层。根据实际应用需求，描述了工业物联网架构可以方便接入设备，贴近工艺完成软件，并让机器具有智能。企业应用案例表明该系统能够有效地实现生产状态跟踪监测和生产设备自动控制的目标，对进一步研究工业物联网技术和解决方案具有一定的参考价值。
关键词：工业物联网；自动化控制系统；聚羧酸减水剂生产设备
中图分类号：TP273 文献标识码：A

Theindustrial IOT design of automatic control system for polycarboxylate superplasticizer
YAN Hairong1, Wang Ziming2
（1．Beijing Sophtek Corp，2 Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

0引言
原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
电话 扣扣53O934955
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。
因此工业物联网框架才能彻底解决传统控制的一些问题，真正贴合聚羧酸减水剂生产工艺。
1 系统概要设计
根据聚羧酸减水剂的生产过程，可以将聚羧酸减水剂自动化控制系统分为设备控制层、通讯层和应用服务层，系统框架如图1所示。
图1 系统框架图
图1中，应用服务层主要实现对生产过程中实时数据和生产状态的跟踪监测和管理，同时提供各种应用UI接口，用户可以通过使用计算机、手机等手持设备登录客户端来访问或获取所需要的数据或信息等，从而实现物联网的厂内处处可访问。一旦将企业网络与公共网络连接，用户登录后就可以实现生产数据随处可访问。
应用服务层中还包括有控制逻辑层，控制逻辑层通过与 *** 作人员进行交互，并且汇集、分析、存储和处理生产过程中的实时数据和生产状态，实现生产过程的逻辑控制。
通讯层主要实现设备控制层、控制逻辑层和应用服务层之间的可靠传输。
设备控制层主要实现原始数据的采集与分析、数据和状态的上传、控制指令的接收等。嵌入式控制器内的智能逻辑将和聚羧酸减水剂生产各工序要求的生产工艺（加料、滴加、温度调节、pH调节）等紧密贴合，并与控制逻辑层相互通讯完成所要求的工艺精密控制。
整个系统采用划分层次的设计思路使得系统具有很好的可移植性，各种传感器可以灵活的接入系统。这样新系统的总体实现或者旧系统的扩展可以采用“搭积木”的方式完成构建。

2 系统详细设计
根据以上设计的系统工业物联网框架和体系结构，本研究将以北京某公司的具体项目为例，详细介绍该系统的设计和应用过程。
21设备接入示例
基于工业物联网架构的设计，可以很容易的接入各种设备。比如如图2所示的聚羧酸减水剂自动化控制系统接入了一个服务器、一个 *** 作员站、若干显示器、2个控制站，若干现场设备和用户手机。
图2基于工业物联网架构的设备接入实例
服务器负责存储生产数据，包括生产 *** 作日志和生产过程数据，便于生成台帐和报表。也可以与各种财务、资产管理软件连接。同时，负责承载起局域网与大网络的连接工作。
*** 作员站上运行的软件，方便 *** 作员在中控室来 *** 作现场各种阀门、电机等开停，从而按照工艺过程完成生产。
控制站自动获得 *** 作员 *** 作命令来控制现场设备，比如阀门等，同时也自动从现场设备获取各种状态，比如称重数据等传给控制室控制机器。
现场设备是包括传感器和各类执行器，比如秤、阀门等自动工作。
图中的手机设备是为了表示出工业物联网框架可以任意接入设备的特性。比如，在该框架下，巡视人员可以通过手机进行接入，完整现场紧急控制一些阀门的开或者是关。经理等就可以通过手机来查看每天生产数据。
同时，对于不同厂家的同类设备，该工业物联网框架也有较好的兼容能力。
22贴合工艺的软件设计
软件包括生产线管理软件和工业现场控制软件。生产线管理软件工作于生产管理计算机，主要实现工艺管理、配方管理；通过网络，根据权限，可调出 *** 作人员的现场 *** 作记录，完成对现场的远程管理。工业现场控制软件工作于车间级服务器中，主要通过与工艺以及现场布置相同的画面显示，使得 *** 作人员便于 *** 作，以实现现场设备仪表信号的采集、处理，配方管理和现场数据实时界面显示和控制等功能。
图3 聚羧酸合成控制生产工艺示意图

根据实际生产过程和自动化控制系统的特点，当前聚羧酸生产过程分大单体预化过程、 A、B料预混过程、A、B料计量罐加料过程、碱计量罐加料过程、A、B料滴加过程、反应釜搅拌控制过程、反应釜温度控制过程，针对不同的过程，分别实现其控制目标，从而达到完整生产过程的控制。
下面以工艺中的A、B料计量罐滴加控制为例来说明软件设计功能。
首先控制系统为用户提供友好的A、B滴加控制对话框，方便用户可视化 *** 作。用户可以选择采用以前输入的备用方案进行控制，也可以选择自己新输入方案进行空控制。总之都能够根据配方在规定的时间内，将指定质量的物料匀速加入到对应的反应釜中。
图4 启动已存备用方案滴加
图5 启动自定义方案采用三阶段定量滴加示例

其次控制系统采用分段式匀速滴加模式（图5），启动滴加时，控制系统计算出三个阶段分别的预期流速。控制系统实时读取当前计量罐的质量，并根据当前时间，计算出实时流速。控制系统根据实时流速和预期流速的差值，控制调节阀的开启度，从而控制滴加速度。
图6 滴加控制效果示意图（多阶段不同流速）

最后，显示出实时滴加工作界面（图6），工作工作误差一般不大于1%。
23机器学习的智能能力
原来控制系统由于没有采用物联网框架，数据存储量不充分，从而无法让机器自主学习。各种设备常常需要人来手工调整，设定最高最低值；控制过程需要人工进行干预，来辅助机器完成自动控制。
而现有的工业物联网架构，拥有了专门的数据服务器，从而可以存储较大量的数据。而对于这些数据进行分析而产生的机器智能不可小觑。
比如，以前温度控制时，只能根据人工经验设定一个固定的值。反应釜的材质、容量、夹套、搅拌电机、搅拌桨叶等设备本身因素会影响调温结果。
而往往由于冬夏的自来水、室内温度、物料温度、反应剧烈程度等也会影响调温结果。因此在控制系统安装后要进行长时间的人工参与测试来努力找到一个合适的最大最小值。而测试时间毕竟短，这个值一旦这个值固定后，后续生产时就无法轻易改变，为此生产 *** 作员常需要来观测这个温度控制过程并且来参与控制，否则很难达到理想的控制效果。
再比如对于滴加控制的PID算法，往往由设计者人为给定一个PID参数，也无法完全适应实际设备磨损等情况。
而基于工业物联网架构的控制时，可以在服务器端运行一个智能控件，由它来自动学习历史调温或者滴加流速的变化情况，不断训练软件，让软件重新找到合适的上下调节阈值，这样才可以真正达到完全自动化。整个系统拥有了自己不断学习的机器智能。

3 系统测试结果
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统在设计和开发完成后，在北京某工厂的实际生产线上投入使用。目前，该系统运行安全、稳定，大部分功能已经实现，达到了预期的效果。
在系统正式投入使用后，对系统的工业现场控制软件、生产线管理软件和嵌入式控制器进行了长时间的测试。针对实现过程中遇到的问题做了大量的调试工作。下面以实现滴加A料为例对系统的测试进行描述。
*** 作人员在控制室通过点击用户 *** 作界面的A料滴加阀门按钮进行滴加参数的配置，如图7所示。 *** 作人员需要输入的参数为滴加质量和滴加时间，同时系统也支持分阶段滴加。在点击开始滴加按钮后，服务器会向嵌入式控制器发送滴加A料指令。
图7 滴加A料配置界面
嵌入式控制器在接收到服务器下发的滴加A料指令后，会进行自动化控制，实现A料的滴加 *** 作，具体效果如图8所示。
图8 5个反应釜同时进行A料滴加曲线示意图
图8中5条不同颜色的线分别表示5个不同计量罐的A料滴加曲线，系统支持多个计量罐同时进行滴加 *** 作。左侧上升的直线表示向计量罐加入A料的过程，系统支持多个计量罐同时加料，质量控制精确，定量加料的误差在01%以内。右侧下降的曲线表示滴加A料过程，曲线的斜率即为速度。由图可知，系统基本上能够实现匀速滴加A料过程，同时，系统也支持连续4小时的滴加 *** 作，时间误差在1分钟左右。
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统投入运行后，提高了聚羧酸减水剂的产品质量，提高了工艺生产的自动化程度，大大减轻了 *** 作人员的劳动强度，提高了企业的竞争力。
4 结束语
本研究基于工业物联网架构设计的聚羧酸减水剂自动化控制系统对聚羧酸减水剂生产过程可以进行高效的跟踪管理，在实际应用中具有重要作用。它使聚羧酸减水剂生产设备具备了一定的数据感知、处理和通信能力，从而为企业制定更好的工艺流程提空帮助。同时，它也促使聚羧酸减水剂生产管理过程更加科学和精细化。该系统的成功开发设计为工业物联网在化工行业的推广打下了基础，做出了积极地探索。

参考文献：
[1]LIANG Wei，ZENGPeng Internet of Things Technology and Application Oriented IndustrialAutomation[J] Instrument Standardization & Metrology，2010：21-24[梁炜，曾鹏面向工业自动化的物联网技术与应用[J]仪器仪表标准化与计量，2010：21-24]
[2] KANGShilong，DU Zhongyi，LEIYongmei，ZHANG Jing Overview of industrial Internet of Things[J]Internet of Things Technologies，2013：80-82,85[康世龙，杜中一，雷咏梅，张璟工业物联网研究概述[J]物联网技术，2013：80-82,85]
[3] BIDongzhen The Design and Realization of Industrial Sewing Machines System Basedon the IoT[D]Shandong: Qingdao University，2012[毕东贞基于物联网的工业缝纫机系统的设计与实现[D]山东：青岛大学，2012]
[4]ZHANG Ximin，WANGGuoqing，DINGXuenian Development of an Internet home automation system[J] Chinese Journalof Scientific Instrument，2009，30（11）：2423-2427[张喜民，王国庆，丁学年基于因特网的远程家居自动控制系统研制[J]仪器仪表学报，2009，30（11）：2423-2427]
[5]WU Jiaqiang Tracking and quality monitoring system based on IOT industrial forsteel pipe[J] Journal of Mechanical ＆ElectricalEngineering，2013，30（11）：1335-1339[伍家强基于工业物联网的钢管跟踪及质量监测系统[J]机电工程，2013，30（11）：1335-1339]
[6]LI Nan，LIUMin，YANJunwei Frame work for industrial internet of things oriented to steel continuouscasting plant MRO[J] Computer Integrated Manufacturing Systems，2011，17（2）：413-418[李楠，刘敏，严隽薇面向钢铁连铸设备维护维修的工业物联网框架[J]计算机集成制造系统，2011，17（2）：413-418]

区块链+物联网融合技术在海运领域应用案例

关于海富航运链的介绍

一、背景

海运行业作为传统 而不可替代的重要行业，扮演着国际贸易产业链的重要角色，一直是支撑着全球化发展的重要力量，国际航运 市场属于完全竞争 开放 市场，存在着 一定的风险也但也存在着 巨大的商机。

在传统的 海运行业的 投资领域， 存在着 信息披露不及时，船舶管理公司经营数据的不透明，给投资人以及金融机构的审查带来了很多困扰， 同时 也给中小航运企业的融资带来了 俱多 的不便，如何在投资者和融资者之间建立起可靠的信任体系，建立起有效沟通的桥梁， 将资本有效服务于海运市场， 一直是海富基金团队在努力突破的难题，如今， 海富团队首创数字资产航运平台， 并 通过区块链+物联网的融合技术， 彻底 解决信息披露和经营数据的 不真实的 问题，同时也发掘出海运市场的 潜在 机会， 使得海运市场的潜能得到释放， 并带领更多人分享海运事业的红利。

海富团队是一支拥有20余年丰富的国际海运经验的航运投资团队，其核心团队成员先后在中国远洋海运集团（COSCO）、香港凯通、香港伟利航运，以及 新加坡 万邦航运等大型航运公司担任高层管理者，团队成员非常熟悉航运市场和金融市场，不仅擅长船舶的经营，还擅长船舶的买卖，船舶的投资管理，在多年的航运生涯中，创始人先后自持 将 近20多条大型 干 散货船，总载重吨超过100万吨，年营业额超过一亿美元，年均 投资 收益达到30%。

海富基金和新洋海运 船舶管理公司 建立了长期的 合作伙伴 关系 ， 新洋海运有限公司 旗下拥有优秀的船舶管理团队，该 公司 团队克服了很多散货船舶技术难题：包括在航海技术方面，处理过多次恶劣天气 条件下的 的船舶 *** 纵问题；在业务方面，也处理过数十个 租船 运输合同纠纷问题，以及海运提单问题，船舶保险等多种复杂的问题。

为了将经营数据 真是 呈现出来，海富团队将合作伙伴的核心运营数据 上传到 公链上，通过软硬件和区块链数据的结合，把运营指标进行公示，让投资人实时了解船舶运营的 真实 情况。

主要上链数据 ：

1通过AIS数据上链，掌握每条船的 实时位置信息和 航行轨迹；

2通过 租船 合同上链，让投资人了解营业收入情况；

3 通过航次效益测算数据上链，让投资人了解经营利润情况。

此外， 在船舶上的驾驶台和机舱集控室安装航运数据传感器，该传感器集成区块链+物联网技术的多项技术，该传感器 兼具数据采集和数据实时上链的功能，将区块链技术嵌入到硬件层面，让硬件采集的客观经营数据实时上链， 避免了可能存在的人为篡改数据的道德风险 。

1通过 传感器采集 船舶油耗数据与 理论推算数据 进行比对；

2通过 传感器采集 船舶里程数据与装卸港 实际数据 进行比对；

3通过 传感器采集船舶吃水数据所推算的载货量与运输合同约定数量比对 。

通过多重的交叉比对，将实时经营情况反映给投资人和金融机构，此外海富公司 还 在网站主页及时更新和披露最新的项目进展情况，投资收益情况，在合约到期后，依托智能合约自动执行分红和利息的划扣，确保投资者和金融机构的投资收益及时到账。

除了信息披露和管理数据的真实性外，假如出现终极风险，海富团队也有应对措施：船舶资产处置。船舶资产的处置风险相对可控，基本参照废钢的国际价格，废钢的国际价格相对稳定，多年来基本维持在400美元一吨左右，以巴拿马型船舶5万吨左右的载重量，其废钢重量1万吨左右为例，也就是说拆船价格大约在400万美元。一般对20年左右的船来说，不考虑废钢涨跌的因素，废钢基本可以覆盖80%的船价，当然也不排除因为废钢大涨或者大跌所造成的溢价和折损。

此外航运的运营收益也 相对 可观：根据目前的市场水平，一条 5万载重吨左右 的散货船市场租金水平大约在10000美元一天，扣除固定成本大约4000一天，还有大约6000美元一天的毛利，年收益大约在200-250万美元，也意味着投资500万美元， 扣完折旧，依然可以在三年 收回投资。

海富团队通过 融合区块链技术和物联网技术 ，应用于航运产业，将有力的推动行业快速发展和规范发展， 免去金融机构的尽职调查的复杂程序，极大降低投资人或金融机构的调查门槛，建立起信用的技术壁垒，为投资者带来稳健可靠的投资收益 。

　1、城市管理
（1）智能交通（公路、桥梁、公交、停车场等）物联网技术可以自动检测并报告公路、桥梁的“健康状况”，还可以避免过载的车辆经过桥梁，也能够根据光线强度对路灯进行自动开关控制　在交通控制方面，可以通过检测设备，在道路拥堵或特殊情况时，系统自动调配红绿灯，并可以向车主预告拥堵路段、推荐行驶最佳路线。在公交方面，物联网技术构建的智能公交系统通过综合运用网络通信、GIS地理信息、GPs定位及电子控制等手段，集智能运营调度、电子站牌发布、IC卡收费、ERP（快速公交系统）管理等于一体。通过该系统可以详细掌握每辆公交车每天的运行状况。另外，在公交候车站台上通过定位系统可以准确显示下一趟公交车需要等候的时间；还可以通过公交查询系统，查询最佳的公交换乘方案。
停车难的问题在现代城市中已经引发社会各界的热烈关注。通过应用物联网技术可以帮助人们更好地找到车位。智能化的停车场通过采用超声波传感器、摄像感应、地感性传感器、太阳能供电等技术，第一时间感应到车辆停入，然后立即反馈到公共停车智能管理平台，显示当前的停车位数量。同时将周边地段的停车场信息整合在一起，作为市民的停车向导，这样能够大大缩短找车位的时间。
（2）智能建筑（绿色照明、安全检测等）
通过感应技术，建筑物内照明灯能自动调节光亮度，实现节能环保，建筑物的运作状况也能通过物联网及时发送给管理者。同时，建筑物与GPs系统实时相连接，在电子地图上准确、及时反映出建筑物空间地理位置、安全状况、人流量等信息。
（3）文物保护和数字博物馆
数字博物馆采用物联网技术，通过对文物保存环境的温度、湿度、光照、降尘和有害气体等进行长期监测和控制，建立长期的藏品环境参数数据库，研究文物藏品与环境影响因素之间的关系，创造最佳的文物保存环境，实现对文物蜕变损坏的有效控制。
（4）古迹、古树实时监测
通过物联网采集古迹、古树的年龄、气候、损毁等状态信息。及时作出数据分析和保护措施。在古迹保护上实时监测能有选择地将有代表性的景点图像传递到互联网上，让景区对全世界做现场直播，达到扩大知名度和广泛吸引游客的目的。另外，还可以实时建立景区内部的电子导游系统。
（5）数字图书馆和数字档案馆
使用RFID设备的图书馆／档案馆，从文献的采访、分编、加工到流通、典藏和读者证卡，RFD标签和阅读器已经完全取代了原有的条码、磁条等传统设备。将RFID技术与图书馆数字化系统相结合，实现架位标识、文献定位导航、智能分拣等。
应用物联网技术的自助图书馆，借书和还书都是自助的。借书时只要把身份z或借书卡插进渎卡器里，再把要借的书在扫描器上放一下就可以了。还书过程更简单，只要把书投进还书口，传送设备就自动把书送到书库。同样通过扫描装置，工作人员也能迅速知遭书的类别和位置以进行分拣。
2、数字家庭
如果简单地将家庭里的消费电子产品连接起来，那么只是—个多功能遥控器控制所有终端，仅仅实现了电视与电脑、手机的连接，这不是发展数字家庭产业的初衷。只有在连接家庭设备的同时，通过物联网与外部的服务连接起来，才能真正实现服务与设备互动。有了物联网，就可以在办公室指挥家庭电器的 *** 作运行，在下班回家的途中，家里的饭菜已经煮熟，洗澡的热水已经烧好，个性化电视节目将会准点播放；家庭设施能够自动报修；冰箱里的食物能够自动补货。
3、定位导航
物联网与卫星定位技术、GSM／GPRS／CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合，能够在互联网和移动通信网络覆盖范围内使用GPs技术，使用和维护成本大大降低，并能实现端到端的多向互动。　
4、现代物流管理
通过在物流商品中植入传感芯片（节点），供应链上的购买、生产制造、包装／装卸、堆栈、运输、配送／分销、出售、服务每—个环节都能无误地被感知和掌握。这些感知信息与后台的GIS／GPS数据库无缝结合，成为强大的物流信息嘲络。
5、食品安全控制
食品安全是国计民生的重中之重。通过标签识别和物联网技术，可以随时随地对食品生产过程进行实时监控，对食品质量进行联动跟踪，对食品安全事故进行有效预防，极大地提高食品安全的管理水平。
6、零售
RFID取代零售业的传统条码系统（Barcode），使物品识别的穿透性（主要指穿透金属和液体）、远距离以及商品的防盗和跟踪有了极大改进。　
7、数字医疗
以RFID为代表的自动识别技术可以帮助医院实现对病人不问断地监控、会诊和共享医疗记录，以及对医疗器械的追踪等。而物联网将这种服务扩展至全世界范围。RFID技术与医院信息系统（HIS）及药品物流系统的融合，是医疗信息化的必然趋势。
8、防入侵系统
通过成千上万个覆盖地面、栅栏和低空探测的传感节点，防止入侵者的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海机场和上海世界博览会已成功采用了该技术。
据预测，到2035年前后。中国的物联网终端将达到数千亿个。随着物联网的应用普及，形成我国的物联网标准规范和核心技术，成为业界发展的重要举措。解决好信息安全技术，是物联网发展面临的迫切问题。

---