物聯網的關鍵技術及其在工業(yè)自動化中的應用探討

肖云龍++吳英標++邵亮

[摘 要]物聯網因其巨大的應用前景和商業(yè)價值而受到各國政府、學術界和工業(yè)界的廣泛關注。物聯網技術在我國工業(yè)自動化中的應用前景是極其廣闊的，通過發(fā)展物聯網技術將極大提升工業(yè)控制領域的節(jié)能減排，實現智能工業(yè)的全面升級。本文探討了物聯網的關鍵技術？及其在工業(yè)自動化中的應用。

[關鍵詞]物聯網；關鍵技術；工業(yè)自動化；應用

中圖分類號：TN929.5；TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）12-0064-01

物聯網因其巨大的應用前景和商業(yè)價值而受到各國政府、學術界和工業(yè)界的廣泛關注。目前我國的物聯網技術研發(fā)水平已處于世界前列，中科院早在10年前就啟動了傳感網研究，先后投入數億元，目前中國與德國、美國、英國、韓國等國一起，成為國際標準制定的主要國家之一。

一、物聯網技術概述

物聯網（The Things Of Internet）被稱為世界信息產業(yè)第三次浪潮，代表了新一代信息發(fā)展技術，被世界各國當作應對國際金融危機、振興經濟的重點技術領域。所謂物聯網是將無處不在的末端設備設施，諸如傳感器、移動終端、工業(yè)系統、樓宇系統、家庭智能電器、視頻監(jiān)控系統、全球定位系統（GPS）、紅外感應器以及智能塵埃等，通過通信網絡，與現有互聯網結合，采用合適的信息安全保障機制，讓所有物品均能夠彼此“交流”、為人類提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、安全防范、決策支持、遠程控制以及自動識別等服務功能，最終實現對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、低碳”的“管、控、營”一體化。

二、物聯網的關鍵技術

（1）全球定位系統。全球衛(wèi)星定位系統（GPS）是一種結合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術，利用導航衛(wèi)星進行測時和測距，從而實現物體的精確定位。全球衛(wèi)星定位系統由三部分組成：空間部分——GPS星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統；用戶設備部分——GPS？信號接收機。

（2）傳感器網絡技術。傳感器是機器感知物質世界的“感覺器官”，能夠探測、感受外界的信號、物理條件或化學組成，？并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。目前傳感器節(jié)點技術的研究主要包括傳感器技術、RFID？射頻技術、微型嵌入式系統。其中傳感器技術是研究的重點，？因為傳感器節(jié)點技術是傳感網信息采集和數據預處理的基礎和核心，？而傳感器技術則是傳感器節(jié)點技術的前提。隨著科技技術的不斷發(fā)展，傳統的傳感器正逐步實現微型化、智能化、信息化、網絡化，朝著智能傳感器、web？傳感器的方向發(fā)展。

（3）智能技術。智能技術是為了有效地達到某種預期的目的，利用知識所采用的各種方法和手段。通過在物體中植入智能系統，可以使得物體具備一定的智能性，能夠主動或被動地實現與用戶的溝通，也是物聯網的關鍵技術之一。主要的研究內容和方向包括：人工智能理論研究、先進的人-機交互技術與系統、智能控制技術與系統、智能信號處理。

（4）組網和互聯技術。傳感器組網和互聯技術是實現物聯網功能的紐帶，主要研究方向包括：構建新型分布式無線傳感網絡組網結構；？基于分布式感知的動態(tài)分組技術；實現高可靠性的物聯網單元冗余技術；？無縫接入、斷開和網絡自平衡技術。

（5）新材料技術。新材料是指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統材料的性能更為優(yōu)異的一類材料。為了進一步提高傳感器的性能，？新材料技術是不可或缺的。物聯網新材料技術的研究主要包括：使傳感器節(jié)點進一步小型化的納米技術；提高傳感器可靠性的抗氧化技術；減小傳感器功耗的集成電路技術。

（6）射頻識別技術RFID。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別過程無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。

三、物聯網技術在工業(yè)自動化中的應用

物聯網技術在我國工業(yè)自動化中的應用前景是極其廣闊的，并且這方面的的應用技術已經成為應用領域的熱點技術。通過發(fā)展物聯網技術將極大提升工業(yè)控制領域的節(jié)能減排，實現智能工業(yè)的全面升級。工業(yè)是物聯網應用的重要領域，具有環(huán)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工業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，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(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。

在生產制造環(huán)節(jié)，物聯網技術被應用于各個行業(yè)的生產制造的每一個環(huán)節(jié)當中，利用安裝了物聯網技術的生產設備，通過采集數據、生產檢測來控制產品質量和原材料消耗等情況。這樣就可以實現工業(yè)生產、機械生產，由此而建立無人工廠，從而提高企業(yè)生產自動化水平、生產能力和生產效率，為企業(yè)節(jié)約更多的資本投入。

在安全生產領域，物聯網技術現在已成為各個生產領域能夠保障安全生產的重要技術手段，在生產過程中，通過建立了物聯網技術的設備來對實行生產的工人、進行生產的機器、以及生產的環(huán)境等進行監(jiān)控，并對調配人員，故障診斷潛在隱患和人員的定位跟蹤等等都能夠及時掌握，及時上報，以便能夠在危機出現時及時消除，及時報警，并在第一時間里，對于身處在危機中的工人進行緊急營救，從而在最短時間內就解決危機以減少人身安全和經濟上的損失。

在生產過程工藝優(yōu)化領域，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(jiān)控、材料消耗監(jiān)測的能力和水平。生產過程的智能監(jiān)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(yè)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(jiān)控，從而提高了產品質量，優(yōu)化了生產流程。

在節(jié)能減排領域，物聯網技術已經被廣泛的應用于電力、化工等耗費能量高，污染高的行業(yè)當中，并且在應用的過程中有效地起到了節(jié)能減排的作用。在這些行業(yè)中通過對物聯網技術的應用，利用其中的傳感裝置對其進行監(jiān)測，并對于生產過程中的用電量進行監(jiān)測和控制，從而有效地起到了節(jié)能減排的作用。通過物聯網技術來建立污染源自動監(jiān)測系統，針對工業(yè)生產過程中所排放的污染物指標進行監(jiān)測和實時監(jiān)控，為優(yōu)化凈化系統提供重要的數據根據。在重點排污企業(yè)排污口安裝無線傳感設備，不僅可以實時監(jiān)測企業(yè)排污數據，而且可以遠程關閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生。

在經營管理環(huán)節(jié)，物聯網技術應用在經營管理環(huán)節(jié)當中主要是應用于供應鏈管理和生產管理兩個環(huán)節(jié)當中。在這兩個環(huán)節(jié)中應用物聯網技術，不僅能減少成本，還能夠提高相關工作人員的工作效率，提高企業(yè)管理的智能化水平。

在產品信息化領域，物聯網技術在工業(yè)自動化的應用上，不僅提高了產品的性能和功能，提高了產品的價值，并且可以通過物聯網來實行遠程控制，對周邊的情況進行實時監(jiān)測，同時還能夠通過信息化管理來推動工業(yè)信息化的發(fā)展，為工業(yè)企業(yè)注入新的力量。

綜上所述，在我國推行工業(yè)化與信息化大融合的大背景下，物聯網將會是各行各業(yè)信息化的一個突破口。物聯網技術的研究與推廣應用將是我國工業(yè)實現節(jié)能減排的重要機遇。工業(yè)是我國耗能污染大戶，推行節(jié)能減排，倡導低碳經濟，重點在工業(yè)。通過以物聯網為代表的信息領域革命技術來改造傳統工業(yè)，是我國低碳工業(yè)和智能工業(yè)發(fā)展的迫切需求和必由之路。

參考文獻

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