数字化网络化智能技术：生产系统网络与通信 课件第7章 生产系统与工业物联网（IIoT）.pptx

第7章生产系统与工业物联网（IIoT）演讲人

1工业物联网（IIoT）技术概述IoT是InternetofThings的缩写，含义为“物联网”又称传感网，简要讲就是互联网从人向物的延伸。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。

物联网是一种新型的信息技术系统，它将物理世界中的实体对象与互联网连接起来，赋予智能化的能力。这一概念起源于20世纪90年代，曾被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业发展的第三次浪潮。随着微电子、云计算、大数据等技术的发展，物联网已广泛应用于工业生产、智慧城市、智能家居等多个领域。其核心在于通过嵌入式传感器、无线通信技术以及云计算平台，实现设备间的互联互通，收集、处理和分析海量数据，以提升效率、优化决策和改善生活质量。

1工业物联网（IIoT）技术概述随着工业化进程的加速和数字化转型的推进，传统工业生产正逐渐向智能制造和智能工厂转变。工业4.0概念的提出，强调了设备、系统和人员之间的高度互联，这使得物联网技术在工业生产中的应用日益广泛。工业环境的特点包括高精度、实时性要求、复杂设备网络以及对数据安全的高度重视。在此背景下，物联网设备如传感器、执行器和控制器在监控设备状态、优化生产流程、预防设备故障等方面发挥着关键作用。然而，如何有效集成物理层与数据链路层，实现设备间无缝通信和高效数据处理，成为当前工业生产领域亟待解决的问题。

在需求的大背景下，工业物联网应运而生，它是传统工业互联网从内涵到概念的全面扩充。它的出现源于对生产效率提升、资源优化利用、成本降低以及环境可持续性的追求。工业物联网（IndustrialInternetofThings,

1工业物联网（IIoT）技术概述IIoT）是互联网技术与传统工业生产深度融合的产物。它通过将物理设备、传感器、软件和网络连接起来，实现设备间的实时通信与数据共享。IIoT的核心在于设备的智能化，使其能够自主收集、处理和分析数据，从而提升生产效率，优化资源管理，减少停机时间和成本。这一概念涵盖了从设备层面上的自动化，到网络层面上的数据传输，再到云计算和人工智能在决策支持中的应用，构建了一个全新的工业生态系统。随着5G、云计算、大数据等技术的发展，工业物联网正在重塑制造业的面貌，与工业4.0时代深度融合。

在工业物联网中，物理层作为通信链路的基础，对于整个系统的性能和可靠性起着至关重要的作用。它可以通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器以及其它无线通讯类技术，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。

2工业物联网（IIoT）物理层构建关键技术2.1工业物联网中的无线通信技术在工业物联网（IIoT）中，有线通讯方式具有信号不受电磁干扰，数据传输质量稳定，延迟较低。传输速度快、安全性好的诸多特点，但随着应用场景与技术要求的多层次需求需要更好满足，有线网络的缺陷日益凸显，范围有限、成本较高、不便移动、易受物理损坏的诸多缺点是无法克服的。无线通讯具有灵活性高可以自由移动、安装方便不需要布线、可扩展性强可适应动态变化的网络需求，因此无线通信技术起着越来越重要的作用。技术的进步和迭代，使得无线网络，允许设备之间、设备与云端以及云端与用户之间进行远距离、实时的通信。以下介绍一些在IIoT中应用的主流无线通信技术：

2工业物联网（IIoT）物理层构建关键技术蓝牙通讯技术蓝牙技术最早诞生为短距离数据传输为目的，目前在工业物联网领域应用广泛，可实现设备无线连接和监测，提高生产效率。包括设备连接和数据传输、工业自动化、智能制造及物流管理等方面。蓝牙物联网为工业领域带来很多便利和效益，亦可保障安全性和隐私性。

在工业领域，蓝牙技术可以用于实现自动化生产线和设备的无线连接和监测。通过蓝牙技术，工程师可以实时监测设备的运行状态和工作数据，及时发现和处理故障，提高生产效率和质量控制。此外，蓝牙还可以用于实现设备的远程升级和维护等功能。

蓝牙是无线个域网的代表，它有一套自己的完整协议框架，除了物理层、数据链路层和应用层，还包括L2CAP、GAP等蓝牙特有的协议。蓝牙协议框架如图7-1所示，其中BLE控制器负责定义射频、基带等偏硬件的规范，并抽象出逻辑通信链路；BLE主机负责在逻辑链路的基础上进行更为友好的封装，屏蔽BLE技术细节，让BLE应用调用更为方便。

2工业物联网（IIoT）物理层构建关键技术蓝牙通讯技术图7-1蓝牙协议框架

如果在个域网范围内通信，蓝牙节点之间可基于BLE协议实现通信，如果需要将数据连接到互联网，则需要通过网关来实现。网关硬件部分的配置可以是“BLE+以太网”“BLE+Wi-Fi”或者“BLE+4G”，网关向下接收BLE报文，向上通过以太网、Wi-Fi或4G将