面向工業(yè)自動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用研究

周治宇，吳若童，王 健，劉雪銀，姜晨睿

（成都川哈工機(jī)器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，四川 成都 610096）

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)的核心在于萬(wàn)物互聯(lián)，需要用到射頻識(shí)別技術(shù)和信息傳感器等，實(shí)時(shí)采集監(jiān)控、連接與互動(dòng)狀態(tài)下產(chǎn)生的聲、光、熱、電等關(guān)鍵數(shù)據(jù)[1]。當(dāng)連接網(wǎng)絡(luò)后，物-物、物-人便可實(shí)現(xiàn)有效連接。所以物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)基礎(chǔ)上的一種信息承載體，獨(dú)立尋址物理對(duì)象相互聯(lián)通之后便可構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)形成的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)領(lǐng)域的融合。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將所有具備感知能力與監(jiān)控能力的傳感器、控制器以及智能分析技術(shù)等應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，有利于提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間和成本，最終目的是達(dá)成工業(yè)生產(chǎn)的信息化、智能化。針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用形式，主要體現(xiàn)出自動(dòng)化、嵌入式、信息互通互聯(lián)的特征。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息化時(shí)代下產(chǎn)生的新技術(shù)手段，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)與發(fā)展中實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)[2]。近年來(lái)，除了工業(yè)領(lǐng)域在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動(dòng)化，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳輸藥物、醫(yī)療設(shè)備和患者身份信息等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為醫(yī)院各個(gè)科室掌握患者信息提供了便利，使治療更加有的放矢，醫(yī)院護(hù)理工作的效率也因此提升?，F(xiàn)如今醫(yī)學(xué)領(lǐng)域時(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于醫(yī)療數(shù)據(jù)信息采集、聯(lián)網(wǎng)控制等方面，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象，便可以馬上反饋，彰顯管理的有效性與個(gè)性化。除了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，航空、計(jì)算機(jī)行業(yè)也利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)一些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行安全防護(hù)，以免外部信息的入侵威脅基礎(chǔ)數(shù)據(jù)安全，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下相關(guān)領(lǐng)域構(gòu)建系統(tǒng)的安全性也顯著提升。

現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域均需要物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，很多企業(yè)組織員工培訓(xùn)也非常關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用[3]。因此，工業(yè)自動(dòng)化運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是必然趨勢(shì)，當(dāng)然也存在一些技術(shù)性問(wèn)題需要深入分析解決。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳感器、傳感裝置要求非常嚴(yán)格，傳感器技術(shù)、硬件系統(tǒng)微型化與智能化也需要在工業(yè)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)中展開(kāi)探討。

3 面向工業(yè)自動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)搭建

具體介紹如下：①應(yīng)用層。該層主要針對(duì)所有應(yīng)用領(lǐng)域與范疇進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括智慧交通、智能電網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)、智慧醫(yī)療、智能家居等[4]。②處理層。在應(yīng)用層基礎(chǔ)上構(gòu)建管理與處理平臺(tái)，主要包括服務(wù)支持平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、信息處理平臺(tái)、信息安全平臺(tái)等。③網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)運(yùn)行的重要條件，該層主要包括電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、電網(wǎng)、專用網(wǎng)和其他網(wǎng)等。④感知層。感知層包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以運(yùn)行的所有傳感設(shè)備，如RFID（Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別）標(biāo)簽與讀寫器、M2M（Machine-To-Machine，機(jī)器對(duì)機(jī)器）終端、導(dǎo)航定位、二維碼、傳感器、攝像頭等[5]。

3.2 數(shù)據(jù)及信號(hào)處理

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中物聯(lián)網(wǎng)負(fù)責(zé)信息的實(shí)時(shí)處理，包括對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)、銷售等階段產(chǎn)生數(shù)據(jù)的。這些數(shù)據(jù)被采集后直接利用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)化處理和分析。

3.3 關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形式

3.3.1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)主要應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)的感知層中，利用無(wú)線電波識(shí)別物體，采集物體信息[6]。RFID技術(shù)會(huì)識(shí)別物體上的二維碼，快速獲取物體信息，無(wú)須和物體直接接觸，當(dāng)目標(biāo)物體已經(jīng)在射頻信號(hào)覆蓋范圍中時(shí)，便可利用接收解讀裝置捕捉信號(hào)，或者是當(dāng)目標(biāo)物體發(fā)射出信號(hào)時(shí)，接收機(jī)在接收到信號(hào)后便會(huì)傳出信息。應(yīng)用RFID技術(shù)最為常見(jiàn)的便是快遞物流行業(yè)，物流環(huán)節(jié)需要處理的快遞數(shù)量非常多，采用人工處理方式掃描快遞信息，不僅會(huì)降低快遞物流速度，還會(huì)降低效率[7]。物流業(yè)廣泛使用RFID技術(shù)，使掃描快遞效率得到提升，而且掃描物流信息也非常精準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用的重要?jiǎng)恿Α?/p>

3.3.2 嵌入式技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的處理層中運(yùn)用，感知層采集到的信息，均可通過(guò)嵌入式技術(shù)處理，并且使軟硬件有效融合，提升了技術(shù)復(fù)雜性。目前伴隨工業(yè)自動(dòng)化地不斷深入，嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)也越來(lái)越完善，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用廣度、深度均得到提升。

3.3.3 網(wǎng)關(guān)技術(shù)

網(wǎng)關(guān)的主要作用是實(shí)現(xiàn)傳感器通信網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)通信網(wǎng)之間的連接，并負(fù)責(zé)傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、匹配物理協(xié)議和管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)[8]。處于物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)單元關(guān)鍵組件，可將各個(gè)傳感器采集到的物理信息實(shí)時(shí)傳輸，利用特殊通信協(xié)議將內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，使數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中更加安全。

3.3.4 智能終端

智能終端主要是指計(jì)算機(jī)、大型服務(wù)器，符合物聯(lián)網(wǎng)所有信息的實(shí)際應(yīng)用要求，主要負(fù)責(zé)采集物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)，完成計(jì)算和執(zhí)行等功能。智能化終端結(jié)合實(shí)際需求使用，例如，在工業(yè)機(jī)動(dòng)化生產(chǎn)監(jiān)控過(guò)程中，目前比較常見(jiàn)的智能化終端不僅可以采集、監(jiān)督工業(yè)數(shù)據(jù)，還可以在發(fā)現(xiàn)事故之后及時(shí)預(yù)警，而且智能終端具有工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)化分析的功能，在事故未發(fā)生時(shí)便可將采集到的報(bào)警信息及時(shí)傳輸?shù)酵ㄐ旁O(shè)備，通知管理人員處理，所以智能終端具備遠(yuǎn)程智能化管理功能。

4 基于工業(yè)自動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

4.1 在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于提高產(chǎn)品生產(chǎn)安全，節(jié)省原材料，增加工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，此時(shí)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，便可以動(dòng)態(tài)采集生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)并發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。生產(chǎn)技術(shù)人員、管理人員在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，能更加清晰的了解原材料使用、消耗情況，掌握材料使用配比、產(chǎn)品制造生產(chǎn)質(zhì)量[9]。

工作人員通過(guò)參與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化培訓(xùn)，尤其要以企業(yè)生產(chǎn)制造為依托的培訓(xùn)，可使生產(chǎn)制造流程不斷優(yōu)化，生產(chǎn)期間的信息傳輸流程得到加強(qiáng)控制，提高了工業(yè)自動(dòng)化、專業(yè)化能力，保證了工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。

4.2 在產(chǎn)品信息化中的應(yīng)用

工業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，產(chǎn)品生產(chǎn)制造需要獲取更多的信息，如原產(chǎn)地、產(chǎn)品安全信息。在工業(yè)產(chǎn)品信息化建設(shè)期間，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)便可以精準(zhǔn)追蹤產(chǎn)品流通范圍信息，這是工業(yè)自動(dòng)化與實(shí)踐的一種重要?jiǎng)?chuàng)新舉措，也是提高產(chǎn)品在工業(yè)市場(chǎng)中占有率的有效方法。對(duì)于產(chǎn)品物流信息的追蹤，通常會(huì)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品信息的智能化、自動(dòng)化管理，面向消費(fèi)者的產(chǎn)品，相應(yīng)信息的采集、分析與處理必須保證全面性、便捷性。當(dāng)達(dá)成以上目標(biāo)時(shí)便可真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工業(yè)化向消費(fèi)者的服務(wù)，從而加強(qiáng)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)信息智能化。

4.3 在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

在工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)踐過(guò)程中，一些產(chǎn)品生產(chǎn)流程相對(duì)煩瑣，而且也會(huì)對(duì)外部環(huán)境提出比較嚴(yán)格的要求，所以在生產(chǎn)時(shí)難免出現(xiàn)一些安全事故。面對(duì)工業(yè)生產(chǎn)安全的事故，也是今后工業(yè)自動(dòng)化深入落實(shí)過(guò)程中必須關(guān)注的問(wèn)題。工業(yè)企業(yè)組織自動(dòng)化培訓(xùn)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以自動(dòng)化感知、定位、追蹤工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，了解生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際情況，提出有針對(duì)性的安全防護(hù)方法。比如，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)精準(zhǔn)定位車間中的所有設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以監(jiān)督機(jī)房的所有生產(chǎn)對(duì)象，即便是在特殊環(huán)境也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理[10]。

4.4 在節(jié)能減排中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展越來(lái)越關(guān)注節(jié)能減排，一方面關(guān)系到工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，另一方面節(jié)能減排也與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有密切的聯(lián)系。通過(guò)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所有設(shè)備產(chǎn)生信息均可及時(shí)采集，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)追蹤高污染企業(yè)的污染廢棄物，并對(duì)廢棄物排放情況進(jìn)行監(jiān)控，制定技術(shù)指標(biāo)，加強(qiáng)對(duì)污染物排放的有序管理。

4.5 在運(yùn)營(yíng)管理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化的融合，也廣泛被應(yīng)用于工業(yè)運(yùn)營(yíng)管理階段，有利于提高工業(yè)生產(chǎn)階段管理的工作的效率和供應(yīng)鏈發(fā)貨效率，繼而為工業(yè)高效生產(chǎn)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的構(gòu)建創(chuàng)造條件。在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)可以引進(jìn)追溯系統(tǒng)，加強(qiáng)產(chǎn)品的唯一性，每一個(gè)產(chǎn)品均有獨(dú)立二維碼，通過(guò)掃描二維碼便可獲取產(chǎn)品種類、來(lái)源途徑等關(guān)鍵信息，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)管控產(chǎn)品從進(jìn)料到成品各個(gè)環(huán)節(jié)。

5 工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景

5.1 工業(yè)企業(yè)全方位分析戰(zhàn)略目標(biāo)

在全面推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化期間，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在工業(yè)自動(dòng)化的全過(guò)程中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。工業(yè)企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)升級(jí)產(chǎn)業(yè)，還需在信息化時(shí)代環(huán)境中制定新的目標(biāo)規(guī)劃。工業(yè)企業(yè)開(kāi)展自動(dòng)化培訓(xùn)也需要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)增強(qiáng)員工的技能，可以將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)階段的問(wèn)題解決。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可推動(dòng)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮高精尖技術(shù)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過(guò)程。

5.2 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)多元產(chǎn)品

工業(yè)自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，針對(duì)企業(yè)中的技術(shù)人員進(jìn)行自動(dòng)化培訓(xùn)，一方面要立足于當(dāng)下工業(yè)發(fā)展形勢(shì)，另一方面則要觀察市場(chǎng)和受眾需求，明確今后工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化方向，促使工業(yè)企業(yè)能夠在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新型可視技術(shù)，與市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集數(shù)據(jù)，可以幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程中的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)多元產(chǎn)品，為未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展注入活力。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)自動(dòng)化在信息化時(shí)代的發(fā)展與實(shí)踐，不僅在生產(chǎn)、制造等環(huán)節(jié)中運(yùn)用了信息技術(shù)和設(shè)備，也開(kāi)始廣泛應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)朝著自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的方向轉(zhuǎn)型。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化中，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率，還有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)能減排，推進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用，夯實(shí)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展基礎(chǔ)，為工業(yè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)造條件，從而逐漸形成物聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展模式。■