物聯網與智慧製造

第1 章 緒論
1.1 物聯網的概念
1.2 物聯網的發展現狀與趨勢
1.2.1 政策環境
1.2.2 技術研究現狀
1.2.3 產業發展現狀
1.2.4 標準研究現狀
1.2.5 未來發展趨勢
1.3 基於工業物聯網的智慧製造
1.3.1 智慧製造的概念與內涵
1.3.2 實現智慧製造的基礎——工業物聯網
1.3.3 工業物聯網對實現智慧製造的意義
參考文獻

第2 章 物聯網的體系架構
2.1 概述
2.2 物聯網網路體系架構
2.2.1 系統總體架構
2.2.2 軟體體系架構
2.3 物聯網技術與標準體系
2.3.1 物聯網技術體系
2.3.2 物聯網標準體系
2.4 物聯網資源與標識體系
2.4.1 物聯網資源體系
2.4.2 物聯網標識體系
2.5 物聯網服務與安全體系
2.5.1 物聯網服務體系
2.5.2 物聯網安全體系
2.6 物聯網產業與創新體系
2.6.1 物聯網產業體系
2.6.2 物聯網創新體系
2.7 工業物聯網體系架構
2.7.1 工業物聯網系統構成
2.7.2 工業物聯網總體架構
2.7.3 工業物聯網技術體系
2.7.4 工業物聯網標準體系
2.7.5 工業物聯網標識體系
參考文獻

第3 章 感測與識别技術
3.1 自動識别技術
3.1.1 條形碼技術
3.1.2 光學符號識别技術
3.1.3 生物特徵識别技術
3.1.4 磁卡與IC 卡
3.1.5 射頻識别系統
3.1.6 自動識别系統比較
3.2 感測器
3.2.1 感測器構成
3.2.2 光資訊採集器
3.2.3 聲波資訊採集器
3.2.4 圖像資訊採集器
3.2.5 化學資訊採集器
3.2.6 生物資訊採集器
3.2.7 智慧感測器
3.3 感測網
3.3.1 節點結構
3.3.2 網路結構
3.3.3 體系結構
3.3.4 物理層
3.3.5 數據鏈路層
3.3.6 網路層
3.3.7 傳輸層
3.3.8 中間件技術
參考文獻

第4 章 接入與傳輸網路
4.1 接入網技術
4.1.1 無線個域網
4.1.2 無線局域網
4.1.3 無線城域網
4.1.4 無線廣域網
4.2 核心網技術
4.2.1 概述
4.2.2 IP 網路
4.2.3 全IP 核心網的體系結構
4.2.4 全IP 核心網的關鍵技術
4.3 網路層關鍵技術
4.3.1 泛在無線技術
4.3.2 異構網路融合與合作技術
4.3.3 無線資源管理技術
4.3.4 大量資訊處理與雲計算技術
參考文獻

第5 章 物聯網綜合服務平臺
5.1 雲計算平臺
5.1.1 概述
5.1.2 雲計算的部署模式
5.1.3 雲計算的體系結構
5.1.4 雲平臺服務模式
5.2 物聯網應用平臺
5.2.1 概述
5.2.2 物聯網應用平臺現狀
5.2.3 物聯網應用平臺架構
5.2.4 物聯網應用平臺的分類
5.2.5 工業物聯網平臺
5.3 典型工業物聯網平臺
5.3.1 Predix 平臺
5.3.2 Uniformance Suite 平臺
5.3.3 AWS IoT 平臺
參考文獻

第6 章 基於工業物聯網的智慧製造系統
6.1 離散工業環境中的智慧製造系統
6.1.1 離散製造
6.1.2 典型離散型製造行業分析
6.1.3 離散製造中的控制系統
6.2 流程工業環境中的智慧製造系統
6.2.1 流程製造
6.2.2 流程製造中的控制系統
6.3 新一代物聯網化工業環境控制平臺
參考文獻

 

序

　　隨著無線通訊技術和行動網路的迅速發展以及無線終端設備的廣泛應用，機器類通訊業務呈現爆發式成長，面向人-機-物實時動態資訊交互的網路——物聯網應運而生。作為融合通訊、計算、控制的新型資訊通訊技術，物聯網被稱為繼電腦、網路之後世界資訊產業的第三次浪潮，受到各國政府、企業和學術界的高度重視，美國、歐盟、日本等已經將其納入國家和區域資訊化發展戰略。

　　物聯網的顛覆性在於將包括人、機、物在內的所有事物透過網路自主互聯，使得物理設備與系統具有計算、通訊、控制、遠程協調和自治五大功能，從而改變我們與物理世界的互動方式。物聯網的理念和相關技術產品已經廣泛滲透到社會經濟與民生的各個領域，小到智慧家庭網路，大到工業控制系統、智慧交通系統等國家級甚至世界級的應用，物聯網在越來越多的行業創新中發揮著關鍵作用。藉助資訊技術與感測、控制、計算等技術的深度集成和綜合應用，物聯網正在成為加速產業升級、提升政務服務、改善社會民生、促進增效節能等方面的推動力，在工業製造、交通等領域正帶來真正的「智慧」應用。

　　如果說物聯網是決定未來經濟發展程度的引擎，那麼智慧製造就是實現強國之路的核心。從德國的工業4.0，到美國的CPS和工業網路，再到中國提出的「智慧製造」，全球各主要國家都在大力布局製造強國戰略，以期搶占未來經濟發展的制高點和下一代產業的領導權。智慧製造的本質是將新一代資訊網路技術與現代化的生產製造相融合，透過建設「智慧工廠」，開展「智慧生產」，實現生產要素的高效、低耗、合作以及個性化的批量訂製生產。這一概念與物聯網透過資源的高效、合作實現面向使用者的智慧化服務內涵不謀而合。因此，物聯網和智慧製造兩者具有天然的耦合關係，基於工業物聯網實現智慧製造是必然選擇。

　　目前，圍繞物聯網和智慧製造的學術研究、標準制定以及產業應用正在火熱地展開中。儘管針對物聯網的技術文獻和報告很多，但絕大多數研究成果均是針對某一個技術領域或者某一個精細的技術點展開研究，有必要對當前物聯網的最新研究成果進行全面梳理與系統歸類，為相關領域的應用實踐提供指導，這是撰寫本書的第一個出發點。另一方面，作為物聯網的一個重要應用領域，中國製造業的網路化與資訊化水準仍然較低，如何整合現有資源建構新型工業物聯網，實現生產要素的資訊化與網路化問題，進而基於工業物聯網實現智慧製造，這是一個極具挑戰性的問題，也是撰寫本書的第二個出發點。

　　基於上述出發點，本書編者在廣泛調查研究物聯網與智慧製造及海外研究成果的基礎上，結合自身在相關技術領域的研究積累，嘗試從廣義物聯網體系架構的角度出發，闡述建構物聯網的相關關鍵技術與未來發展趨勢，進而探討基於工業物聯網實現智慧製造的技術方法與應用案例。全書共分為6個章節：第1章介紹物聯網的概念、內涵與特點，概述物聯網的發展現狀與趨勢，闡述智慧製造的概念，並說明工業物聯網對實現智慧製造的重要意義；第2章從網路架構、技術與標準體系、資源與標識體系、服務與安全體系、產業與創新體系五個方面闡述廣義物聯網的構成要素以及要素關係；第3章介紹物聯網的感知技術，包含感測技術、識别技術以及感測網；第4章介紹物聯網的網路層技術，包括接入網、核心網以及網路資源管理相關技術；第5章介紹物聯網的平臺，包括雲計算平臺、應用平臺以及工業物聯網平臺等；第6章透過案例介紹工業物聯網在智慧製造中的應用模式與應用方法。