●设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,兼容关键是标准的统一。目前,工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议,已经较好地解决了兼容性问题,大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。
●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中,能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。
传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,会面临如下问题:工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足,提供了高可靠性、高实时性以及高安全性,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。
●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,提炼出对工业生产有指导性建议的结果,是工业物联网的核心所在,也是难点所在。
当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象,通过对环境数据的分析以及用户行为的建模,可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知,更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化,以便得出更准确的分析结果。
●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。物联网平台技术向北向南分别集成了感知层、网络层和应用层三大层次。
1、感知层是物联网的底层,但它是实现物联网全面感知的核心能力,主要解决生物世界和物理世界的数据获取和连接问题。
2、物联网的中间层,是物联网三大层次中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施,网络层主要解决感知层所获得的长距离传输数据的问题。
3、物联网应用层是提供丰富的基于物联网的应用,是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口。与行业需求结合,实现物联网的智能应用,也是物联网发展的根本目标。
三维物联网概念
三维物联网是运用虚拟现实技术构建的全三维数字化物联网管理平台,结合互联网技术、射频识别传感器、视频监控系统、视频分析系统,以及数据仓库技术和数据挖掘技术,突破以人工管理为主的常规园区管理模式,解决常规管理模式中各系统各自独立,支离破碎的问题,同时解决传统模式中信息量少、流通不畅、缺乏综合分析、难以共享、应对突发事件反应迟缓、安全隐患较大等问题,实现物联网时代全面感知各种信息,让常规园区管理更加智能便捷。
三维物联网关键技术
RFID射频识别技术——物联网的“嘴巴”
RFID射频识别技术作为一种通信技术,通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
传感器技术——物联网的“耳朵”
作为接收器,它能感受规定的被测量,例如温湿度、电压、电流,并按照一定的规律转换成可用输出信号。
AI及云计算技术——物联网的“大脑”
云计算是把一些相关网络技术和计算机发展融合在一起的产物。它提供动态的可伸缩的虚拟化的资源的计算模式,具有十分强大的计算能力,高达每秒10万亿次的运算能力,可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。同时它也具有超强的存储能力,具有计算和存储能力。
而相比云计算,AI技术就是真正意义上模仿人类大脑学习与思考,研究领域有智能机器人、虚拟现实技术与应用、工业过程建模与机器学习等。
无线网络技术——物联网传输中的“高速公路”
当物体与物体“交流”的时候,就需要高速、可进行大批量数据传输的无线网络,无线网络的速度决定了设备连接的速度和稳定性。若无线网络的速率太低,就会出现设备反应滞后或者连接失败等问题。
目前,我们使用的大部分网络属于4G,4G给通信市场带来的变革是十分巨大的,但是在我们即将面世的5G面前都不算什么,据悉,5G的峰值理论传输速度可达每秒数10Gb,举例而言就是一部超高清画质可在1秒之内下载完成,作为第五代移动通信技术,加上国内5G近两年的政策推动,也将把移动市场推到一个全新的高度,而物联网相关领域的发展也因其得到很大的突破。
三维物联网应用领域有哪些?
智慧城市
智慧城市以最大化优化城市功能为目标,促进经济增长,同时利用智能科技与数据分析来提高城市居民的生活质量。智慧城市基于物联网、云计算等新一代信息技术以及维基、社交网络、综合集成法等工具和方法的应用,营造了有利于创新涌现的生态。更为重要的是,智慧城市利用信息和通信技术让城市生活更加智能,通过高效利用资源,节约成本、能源,提升生活质量,减少对环境的负面影响,推动了低碳经济的发展。
智慧园区
园区应用物联网的理件技术可以实现各照明设备电气参数的集中采集,能耗计量和统计、故障声光报警、设备防盗,快速地图定位故障点等。园区中的各种需要获得的有用信息包持温度、湿度,照度等,都可用传感得技术获得,传感器技术获得这些信息后把它们转换成与之对应的输出信号,这样就可以使人们能更好地控制自己的生活和工作环境,最终可以使园区实现智能化。
工业物联网
物联网不仅是智能制造的关键技术之一,也是制造业企业实现数字化转型的重要途径;借助物联网技术,企业可以对多种类型的数据进行高效采集和整合分析,为客户提供远程故障诊断、预测性运维等增值服务,并通过数据价值深度发掘实现数据变现新的收入增长,变产品制造商为综合服务提供商。制造领域应用于物联网技术,主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上,包括工厂机械设备监控和工厂的环境监控。未来应提高工业设备的数字化水平,挖掘原有设备数据的价值,提高设备间的协同能力。
建筑施工管理
随着建筑业的高速发展,施工事故也频繁发生,不仅夺去了无数建设者的生命,也为国家和企业造成了重大的经济损失。安全问题始终贯穿于工程建设始终,但是影响施工安全的因素错综复杂,管理的不规范和技术的不成熟都有可能导致施工的安全问题。物联网在施工管理中的应用,可以一定程度上避免安全事故的发生,保证施工安全。
物联网是互联网基础上的延伸和扩展的网络。将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。
物联网的应用领域涉及到方方面面,在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用,有效推动了智能化发展,使得有限的资源更加合理的使用分配,从而提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用,从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进,大大提高了人们的生活质量。
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