工业物联网涉及哪些技术?

工业物联网涉及哪些技术?,第1张

工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。物联网在工业领域的主要应用环保监测及能源管理、工业安全生产管理、制造业供应链管理、生产过程工艺优化、中国计算机报制图等等方面。物联网在工业应用领域的应用,构成了“工业物联网”,它是广域的物联网的具体化的实例,也是最容易被世人接受的物联网。工业物联网的核心理念是交叉学科的组合,涉及到信息安全、网络通信、自动化,是跨学科的,其特征为:嵌入式、互通和实时性、经济性和便利性。
工业用传感网络层:即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”或环境状态的识别以及感知信号的摄入;
传输网络层:即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网(1Pv6),实现数据的传输和计算,尤其是现在流行的概念:云计算:
应用网络层:即输入输出控制终端,包括电脑、手机等终端等等。
从整体上来看,物联网还处于起步阶段,而工业物联网的真正达到实用化、大规模应用,必须解决如下关键技术问题:
工业用传感器:工业用传感器是一种检测装置,能够测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。可以说,没有众多质优价廉的工业传感器,就没有现代化工业生产体系,更谈不上工业物联网。
工业无线网络技术:工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络,综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术,是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点,已经引起许多国家学术界和工业界的高度莺视。
工业过程建模:没有模型就不可能实施先进有效的控制,传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。

作者:郑琼洁 刘 勇

近年来江苏省物联网产业规模保持25%以上的增长率,物联网产业整体规模位居全国前列。截至2019年,全省物联网相关产业规模近7000亿元,形成了以支撑层、感知层、传输层、平台层和应用层为代表的物联网产业结构。其中,应用层的占比不断增加,涌现出一批有技术、有市场、上规模的物联网企业,全省物联网企业已超3000家,年销售收入10亿元以上的企业达到40余家,从业人员达到30余万人。江苏物联网产业发展先发优势不断凸显、规模效应与集聚效应不断凸显、产业布局持续优化、产业链条不断延展、骨干企业的龙头效应不断显现,自主创新能力不断增强,尤其是在国际物联网产业标准制定中占据了重要的地位,已成为江苏产业发展的高地和区域名片。

与此同时,有三大因素制约江苏物联网产业的发展。

(一)技术与市场对接不畅,骨干企业创新带动力不强

近年来,江苏物联网企业数量迅速攀升,物联网技术研发能力也大幅提升,但从企业的盈利情况看,有近五成的中小企业处于亏损或不盈利状态,这些企业的可持续发展能力较弱,主要原因是这些企业的技术与市场无法实现有效对接,存在技术市场化和应用推广难的问题。从江苏物联网产业的总体来看,其产业总体规模和企业的规模较小,缺少产业发展带动力强的上游骨干企业,尤其缺少“专尖特精”的物联网企业。骨干企业带动作用不强。在传感器环节,缺乏具有自主知识产权的创新型骨干企业,在系统集成环节,缺乏具有软硬件、网络、平台、应用流程耦合的一体化高端综合集成服务能力的龙头企业和大型服务商。同时龙头和骨干企业与产业链相关企业合作不够紧密,技术与市场对接不畅,许多物联网产品和技术处于产业链的低端,核心技术链和产业链尚未形成,整体核心竞争力不强。

(二)核心技术亟待突破,标准化建设有待加强

江苏虽然是我国物联网产业发展的先行区和物联网产业发展的重要示范区,但与国外发达国家相比仍存在一定的差距,主要表现在:规模化产能较小、核心技术不强、处于产业链的低端,感知与智能处理产业与国外差距较大。核心芯片、基础性系统、基础性架构等关键领域与国外相比存在较大差距,中高端传感器依赖进口,智能处理和云计算的基础架构由发达国家主导,缺乏能实现硬件、物联网、网络、平台、应用和业务流程端到端大系统综合集成企业,智能和微型传感器、超高频和微波射频识别(RFID)、地理位置感知等感知技术,以及近距离无线通信、低功耗传感网节点、人机/机器智能交互(M2M)终端、异构网络融合、网络管理等传输技术、基于MEMS 工艺、薄膜工艺技术形成的敏感芯片等相关技术研发水平和标准制定工作落后。物联网的整体研发能力不强,大多数领域的核心技术尚处在研发阶段,从物联网核心架构到各层的技术体制与产品接口大多未实现标准化,物联网标准化工作尚处于起步阶段,标准化建设有待于进一步加强。

(三)研发投入力度不够,创新人才不足

物联网产业技术研发需要投资大量的资金和人才。在研发资金投入方面,与广东(深圳市、广州市)相比,江苏每年对物联网产业发展资金投入力度不大,对物联网企业研发支撑不足,同时与广东企业(腾讯、华为、中兴等企业)相比,江苏物联网企业研发经费投入占比整体较小。在创新人才支持方面,与广东相比,江苏物联网产业发展人才引培力度较小,同时也存在着人才引培政策制度不完善和不够落地、对稀缺高端人才的招引和需求量最大的中端人才的引流不足、一流的人才梯队缺失等问题。

为此,建议从以下三方面入手推动江苏省物联网产业高质量发展。

(一)增强龙头效应,打造产业核心技术创新高地

一是打造一流物联网创新企业。大力支持引进国内外龙头企业,鼓励支持企业进行产业前瞻性与共性关键技术创新和应用试点创新,鼓励企业树立品牌意识,打造一批物联网行业的龙头和骨干企业,突出龙头骨干引领作用,建设一流创新企业。通过“以评促建”和“以评促改”,完善企业的评价考核体系,加大核心技术自主可控程度、研发成果质量、创新辐射带动作用等指标的权重,引导龙头骨干企业加大研发投入,优化研发支出结构,联合高校院所加强“卡脖子”技术相关的基础研究和应用基础研究,加快提升攻关引领能力。二是建设物联网产业重大创新平台。强化企业主体创新地位,鼓励重点领域龙头企业联合产业链企业开展协同创新,重点在物联网领域突破一批“卡脖子”技术和“杀手锏”技术。加快建设江苏物联网创新促进中心、国家高性能计算应用技术创新中心、江苏省先进封装与系统集成制造业创新中心、国家传感网工程技术研究中心等一批国家级、省部级重大创新平台。加强与高校院所合作对接,协同开展基础研究和技术攻关。三是提升物联网产业链协同能力。壮大产业集群,带动民营企业创新能力建设。推动产业集群式发展,强化企业专业化协作和配套能力。围绕“卡脖子”技术攻关,支持民企广泛参与龙头、骨干企业和高校院所等牵头的项目,组建创新联合体,加快形成强协同、弱耦合的创新生态。根据任务体量和条件要求,鼓励民企牵头申报。同时,通过完善 科技 创新政策,加强创新服务供给,激发创新创业活力,引导民企加大研发投入,完善技术创新体系,推动“小而美、小而精”的 科技 型中小企业蓬勃发展,与“国家队”之间形成优势互补的局面。


(二)强化技术与市场协同,搭建 科技 创新协同攻关体系

攻破物联网关键技术,提升物联网产业核心能力需要政府、企业、高校、科研机构、 社会 中介服务机构和个人等的创新行为主体,以及创新资源和创新环境协同实现。一是提升技术体系化能力,实施锻“长板”、补“短板”相结合的系统性战略布局。面对日益严峻的外部环境挑战,在推进物联网技术跨界创新时,应从战略高度、以战略思维系统谋划 科技 创新布局,优化 科技 计划,形成锻“长板”、补“短板”相结合的系统性战略部署路径规划,形成多维度、多循环的关键技术供给体系和对内对外开放合作格局。二是提高组织体系化能力,打通知识突破与商业实现的价值链接。对于物联网产业关键核心技术的攻关,要 探索 大纵深、跨学科的研发模式,打通产学研创新链、产业链、价值链,拓展包括产业大基金在内的各类创新投资渠道,实现集科学发现、技术跃升和产业化方向于一体的突破,实现知识突破与未来面向商用生态的有效衔接。聚焦全球竞争的源头技术供给,不仅是追逐“国际发表热点”,更需要形成核心技术突破后的持续改良机制,及时跨越技术商用的成熟度阈值。实现知识突破与商业实现的价值衔接,需要改革当前重大 科技 创新工程的组织实施方式。三是鼓励重大攻关计划的创新单元之间的知识共享。鼓励物联网创新能力强的创新型领军企业,与其他创新主体形成协同互动。在核心技术攻关上,借鉴重大公共创新平台的成功经验,制定权责分明的知识产权共享和保护机制,鼓励各类战略 科技 力量形成优势资源平台的吸引力和合作凝聚力,引领对领域的核心科学问题和共性技术的持续攻关。

(三)加大要素投入,优化物联网产业发展政策环境

一是加大资金投入,创新财政资金支持政策。统筹利用现有资金资源,加大对物联网产业发展的支持。采用政府引导、市场化运作方式, 探索 建立国家物联网产业专项投资基金。鼓励运用政府和 社会 资本合作模式,引导 社会 资本参与重大项目建设。深化产融合作,在风险可控的前提下,推动商业银行创新信贷产品和金融服务,推动政策性银行在国家规定的业务范围内,根据自身职能定位为符合条件的企业提供信贷支持。健全融资担保体系,完善风险补偿机制,鼓励金融机构开展股权抵押、知识产权质押业务,试点信用保险、 科技 保险,研究合同质押、资质抵押的法律地位和可行性。二是完善人才引育体系,打造人才技术梯队。鼓励高校面向产业发展需求,优化专业设置和人才培养方案,培育物联网和信息技术人才力量和后备干部。支持高校院所高层次人才到企业任职或兼职,选聘优秀 科技 企业家到高校担任“产业教授”,实现人才双向流动。鼓励产业园区、企业、实训(实习)机构,以及江苏高校、职业(技工)院校,联合或独立开展江苏物联网集群产才融合示范基地评估,打造一批特色化示范性物联网学院、物联网实训(实习)基地。三是加大对外宣传,提升政策效度。通过举办展会、大赛等多种形式搭建企业技术交流平台为本地企业营造良好的发展氛围。力争更多国家级、省级改革试点、创新平台落户江苏,进一步强化产业发展和企业需求导向,进一步加大宣传力度,对外推广重点项目、产品,帮助企业快速发展,进一步彰显全链扶持和分类施策原则,不断提升新政策的覆盖面、含金量、精准度。

作者单位:南京市 社会 科学院、江苏省扬子江创新型城市研究院/江南大学中国物联网发展战略研究基地

本文刊于《中国发展观察》杂志2021年第3-4期合刊


《中国发展观察》由国务院发展研究中心主管、中国发展出版社主办、中国发展观察杂志社编辑出版,是以发展为主线、以经济为重点的综合性半月刊,开设有战略、宏观、区域、世界、法治、 社会 、文化、前沿、产业、智库论坛等栏目,具有较强的前瞻性、权威性、可读性。《中国发展观察》在学术理论界、各级党政机关以及企业家阶层拥有广泛而稳固的读者群,并被中国 社会 科学院、国家发展改革委等重要机构和中国知网、维普资讯等权威数据库列为核心期刊或来源期刊。

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物联网的核心技术是什么物联网技术将新一代信息网络技术进行高度集成和综合运用,实现万物相联的理想,让世界成为一个实际意义上的“整体”,成为新一轮产业革命的重要方向和推动力量。因为互联网技术,社会各方面得到了显著提升,科技也有了很多的应用空间,但是,渗透在我们生活方方面面的物联网五大核心技术,你了解吗?
一、射频识别(RFID)技术
射频识别(RadioFrequencyIdentification,简称RFID)是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。此技术拥有众多优点,无接触的自动识别、全天候、识别能力强、无接触磨损、并且能够对多个物品实现自动识别等。实现“世界想联”的理想可以依靠射频识别技术将全球范围内物品的跟踪与信息共享。
如今,RFID技术市场逐渐应用成熟,标签成本低廉,但是鉴于这项技术一般没有数据采集的功能,所以多用于甄别和属性的存储。在我国,这项技术的应用领域主要是身份z识别、电子收费和物流管理领域。
二、网络通信技术
网络通讯中包含很多技术,其中的4G通讯技术及5G通讯技术,还有非常普及的无线通讯技术及M2M技术。不同的技术应用在不同的领域,发挥出不同的作用。
在控制领域,空调4G远程控制器,就运用了4G通讯技术,远程完成对空调的控制过程,在智慧农业中的无线灌溉中,就运用了LORA无线通讯技术,完成自动化灌溉。在智能领域,通过M2M通信技术,实现人、机器和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接,使机器与机器之间能够在无人为干预的情况下进行及时的通信和 *** 作。

三、GPS技术
GPS技术又称之为全球定位系统,它是具有海、陆、空全方位实时三维导航和定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS技术可以和无线通讯技术相结合,就可以实现全球定位,在我物流智能化,智能交通中占据重要作用。据悉,最早的的GPG卫星定位系统的服役年龄即将到达,我国的北斗卫星已经开始启用。同样作为定位系统,一个即将退役,一个刚刚开始,未来的发展可期。
四、计算机技术
在物联网中,计算机技术得到了全面的普及和广泛的应用,在20世纪,计算机技术作为最先进的科学发明之一,物联网技术源于计算机技术,计算机技术依托于物联网再次发展,从而使得万物互联互通,并为社会提供了诸多方便,得到了普通的认可。在智慧农业,智慧城市,气象站监测站等设备中,传感器检测数据后上传至环境监控云平台就是运用了计算机技术。
五、传感器技术
在物联网中,计算机技术是它的大脑,通信技术是它的血管,GPS技术是它的细胞,射频识别技术是它的眼睛,传感器是它的神经系统。外界的一切信息,传感器都可以感觉到,并将感觉到的信息传递给大脑。

传感器技术在智能领域应用极广:
在测试领域:有86液晶显示温湿度变送器、工业级温湿度变送器、室内型温湿度变送器、防水壳温湿度变送器等。
在智慧农业领域:有光照二氧化碳温湿度传感器、有风速、风向传感器、有多功能百叶盒等。
在无线灌溉领域:有土壤PH值变送器、有土壤温湿度变送器、有土壤速测仪等。
物联网技术应用领域特别的广泛,几乎包揽了任何行业,在环境监测方面、在物流运输方面、在商业金融方面、在航空航天方面都遍布它的身影,或许在将来,会有更厉害的技术超越它,但现在,它依旧符合时代发展的战略需求。
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