工业物联网技术及其应用研究分析

上海众达信息产业有限公司 姚钟麟

伴随着信息技术的不断升级和发展，物联网实现了各个行业的交叉互联，能搭建更加合理且完整的工业现代化支撑结构，提升信息交互和数据传输的规范性水平，共同组成良好的工业运营空间，实现经济效益和社会效益的双赢。

一、工业物联网技术概述

（一）基本架构

工业物联网技术体系在实际应用中，基于M2M的架构模式应用最为广泛，主要组成层级分为感知层、网络层和应用层，涉及智能物流、智能工业自动化控制，甚至在国防军事中也有所涉猎。

（二）技术要点

1.传感器技术

在工业物联网体系中，传感器技术是最为关键且基础的技术模型之一，借助传感器打造更加智能且高效地交互模式，维持信息和数据的兼容性，并且智能信息采集工作也在不断升级，能为工业物理网技术应用方案的全面进步提供保障。

2.设备兼容技术

一般而言，企业工业物联网技术体系都是基于原有的工业系统建立兼容性更强的物联网控制模式，在这个过程中，兼容性的优劣就是评估物联网应用效果的主要指标。在我国，较为常见的兼容模式就是协议和OPC协议等，能在应用过程中兼顾传感器的兼容性，并且打造完整的控制模式，对应厂商也针对协议对控制器和传感器予以研发处理[1]。

3.智能网络技术

网络技术方案主要分为有线网络和无线网络。工业无线传感器网络模式是借助无线传感器完成的数据传输和组网管理，从而保证功能扩展效果切实有效，打造更加完整的信息交互处理机制。而对应的有线网络技术，无论是技术方案还是应用状态都较为成熟，实现了不同运用场景的验证分析。

4.信息处理技术

在工业信息全面增多的背景下，要对工业生产中产生的大数据予以合理归类管理。针对大数据的处理方式较多，利用用户行为建模分析以及环境数据对比分析都是较为有效的处理机制，能打造更加和谐的人机互动、人人互动、机机互动体系，着重反映出工业生产过程中的细节变化情况，确保工业策略和指导工作等顺利落实。

二、工业物联网技术具体应用

基于信息化数据应用模式，匹配信息化专家、自动化智能设备后，共同打造更加和谐的智能工业化升级方案，确保工业企业战略发展规划和实际管理相匹配。

（一）打造安全工业环境

为了顺应工业物联网技术的应用要求，要匹配对应的元件和物联网控制模块，保证相关工作都能顺利落实，提升联结装置的应用效率。在企业工厂内安装危险源感知测试装置，建立工业现场分布式信息系统，从而保证信息收集和统一汇总的规范性[2]。并且，借助系统就能实时监控工业现场的可燃性气体、粉尘浓度等参数，以保证综合分析管控的规范性。例如，若是现场出现危险，借助声光控制元件、PC以及移动终端，就能及时完成信息汇总分析，从而在一定程度上减少现场事故的危害。

另外，在建立分布式监测点预警机制的过程中，能对工业现场环境予以实时监督和管理，若是预测工业现场区域可能会出现危险或者是安全隐患，就会借助声光短信及时通知相关抢修人员，保证智能物联网技术并行环境中能有效利用自动控制模块，对现场的气源和通风设备予以智能化启停[3]。

（二）落实预测性维护

为了保证设备管理工作的基本水平，减少故障问题对其综合应用产生的影响，要打造更加合理且可靠性、稳定性高的预测性维护项目管理模块，以保证相关工作都能顺利开展。图1为某石化企业塑料事业部设备状态监测系统图，通过该系统实现重要设备健康状态的实时数据采集，为技术人员在线诊断提供及时可靠的信息，为实现设备状态实时监控、预防性维护及数据深度分析奠定基础。健康状态监测系统基于现场无线网络通过OPC协议传送的现场设备运行状态数据分析及预警，为设备技术人员提供实时在线数据支持及分析，从而提高整个塑料部设备可用率及可靠性。该系统包括装置和工业平台构建的相关信息，保证设备的健康管理预测性维护系统的合理性。利用旋转机械故障诊断和往复式机械故障诊断、模拟状态分析诊断、振动与噪声分析诊断等模块，就能更好地提升设备管理效率，减少设备故障问题对工业物联网技术产生的影响。

图1 基于工业物联网的设备管理平台

（1）边缘计算模块。主要是提取故障特征值，并且配合机械物理信号预处理实现综合管理，同时也能实现设备数据时域分析和设备数据小波分析，保证计算结果能为物联网实时性应用管理提供保障[4]。

（2）信号采集和信息数据处理模块主要是应用对应的元件完成信息的集中管理。

（3）传感器匹配模块可适配不可厂家的振动、温度、压力等传感器，从而减少投资，保障系统的兼容性。

（4）专家库和故障识别模块要结合状态识别和专家系统建立故障问题的集中分析，并且有效维持工业物联网技术应用的规范性，打造更加完整的信息管控平台。与此同时，配合机械设备自回归模型实现实时监督。

（5）网络传输主要是建立工业通讯单元、网络安全监管单元以及网络发布管理单元。

（6）云服务模块使用云存储技术实现大数据的预测维护分析以及设备的健康管理。

（三）“软件+机器”工业模式

在工业物联网技术体系中，能真正意义上实现柔性制造线的管理，借助对应的关键系统就能替代超过60%的人力作业，配合加工中心、自动化物流技术以及信息控制软件技术等维持综合管理的效果。

与此同时，实现“机器人+视觉”处理系统，也能为工业物联网技术方案中建立物流自动化产品管理机制提供保障。

（四）数据可视化模式

对于工业物联网技术发展工作而言，建立完整的数据分析和信息交互平台，能为工业企业领导层作出更加合理高效地决策提供保障，打造精准管理模式，配合实时性OEE以及MES等单元，打造完整的可视化控制平台，优化技术应用效果。

第一，生产管理。主要是对设备在线进度以及对应的派工、排程等环节予以分析，建构完整的资源管理机制，维持综合管控效果。并且能建立上下线回报单元和过程数量汇总单元，及时管理进度[5]。

第二，系统资源管理。要匹配资源应用率的分析和管控工序，及时进行设备预测维护和系统资源实时性监督等。

第三，建构生产数据云端整合分析模式，确保智慧预测的规范性。例如，厂务能源管理、设备自动化、设备监视诊断和效益优化、MES整合、机台监诊和预防保养等，共同实现生产应用管理结构。

第四，建立智慧工厂模式。（1）实现端对端集成处理，配合产品全生命周期，维持独立产业链，一般呈现出网状结构，应用和实现存在一定的难度。（2）实现横向集成处理，从企业所在的产业链入手，确保能更好地维系企业——供应商——经销商——客户的产业链条，维持数字化产业链应用效果。（3）实现纵向集成，从企业边界入手，打造更加合理的智能化处理模式，维持数字化企业和智能化工业发展的平衡[6]。

三、工业物联网技术应用前景

伴随着物联网技术的不断发展和进步，工业物联网应用模式也将实现多元发展目标，建构更加合理且高效地应用体系，从而提升经济效益。

（一）生产过程工艺优化

将物联网技术全面应用在工业体系中，不仅能对常规化运营予以管理，还能将其应用在生产过程中，匹配数据监测模块、数据采集和生产过程监测模块，维持更加合理的资源应用结构。提升人力资源利用率的同时，还能减少生产过程中资源的浪费，为成本优化提供保障。生产过程中，借助物联网技术进行全方位监督管理，可保证生产过程更加优化。

（二）制造业供应链智能化管理

在工业物联网技术中融合大数据挖掘技术，能更好地掌握相关产品的基础信息，配合物联网信息管理模式，有效制定预测分析方案，预测商品价格的市场走向以及市场供应要求，保证客户满意度得以提升。工业物联网技术的推广，能为制造业供应链体系的全面发展提供支持。

（三）环保监测

工业发展和环保管理工作一直受到广泛关注，借助物联网技术能建构完整的产业链管理结构，将物联网技术和环保设备予以实时互联，就能对企业生产产生的有害物质以及排放量等予以实时性监测分析，减少环境污染问题造成的负面影响。

四、结束语

工业物联网技术的全面推广和应用具有非常重要的时代意义和价值，要着重发挥各个模块的应用优势，共同引领工业向智能化、现代化、数字化发展，在科研技术和管理水平全面进步的同时，实现经济效益、环保效益、社会效益的共赢。