工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制Sensors或控制器，以及移动Communication、智能分析等Technology不断融入到工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上，工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点。

工业物联网IIOT之所以重要，是因为它有助于Enterprise更快更好地做出决策，它带来的变化也与许多Enterprise正在进行的数字转型项目密切Related。

工业物联网IIOT不应该与消费者物联网混淆，但是消费物联网的核心理念与工业物联网IIOT基本相同：使用Sensors和自动化来提高效率。

根据Relateddata，到2025年，与全球工业物联网的connectquantity将达到138亿，其中大中华区的connect数将达到41亿，约占全球市场的1/3。与此同时，根据工业和信息Technology部的data，中国工业物联网市场的年收入增长率约为25%，2018年超过3000亿元人民币。这表明物联网和工业物联网正迎来一个快速发展的时期。

工业物联网Technology的研究是一个跨学科的工程，它涉及自动化、Communication、计算机以及管理科学等领域。

工业物联网的广泛应用需要解决众多关键Technology问题。

工业物联网所需Technology：

SensorsTechnology

价格低廉、性能良好的Sensors是工业物联网应用的基石，工业物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的SensorsTechnology。智能Data AcquisitionTechnology是SensorsTechnology发展的一个新方向。信息的泛在化对工业Sensors和传感装置提出了更高的要求。具体如，微型化：元器件的微小型化，要求节约资源与能源；智能化：具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能Technology；低功耗与能量获取Technology：供电方式为电池、阳光、风、temperature、振动等多种方式。

设备兼容Technology

大部分情况下，Enterprise会基于现有的工业system建造工业物联网，如何实现工业物联网中所用的Sensors能够与原有设备已应用的Sensors相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。Sensors的兼容主要指data format的兼容与CommunicationProtocol的兼容，兼容关键是标准的统一。目前，工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、ModbusProtocol，已经较好地解决了兼容性问题，大多数工业设备生产厂商基于这些Protocol开发了各类Sensors、控制器等。近年来，随着工业无线Sensors网络应用日渐普遍，当前工业无线的WirelessHART、ISA100．11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802．15．4无线网络Protocol，并提供了隧道传输机制兼容现有的CommunicationProtocol，丰富了工业物联网system的组成与Function。

网络Technology

网络是构成工业物联网的核心之一，data在system不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络，有线网络一般应用于data处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中，能提供高速率高带宽的data传输通道。工业无线Sensors网络则是一种新兴的利用无线Technology进行Sensors组网以及data传输的Technology，无线网络Technology的应用可以使得工业Sensors的布线成本大大降低，有利于SensorsFunction的扩展，因此吸引了国内外众多Enterprise和科研机构的关注。传统的有线网络Technology较为成熟，在众多场合已得到了应用验证。然而，当无线网络Technology应用于工业环境时，会面临如下问题：工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制data需要实时传输。相对于有线网络，工业无线Sensors网络Technology则正处在发展阶段，它解决了传统的无线网络Technology应用于工业现场环境时的不足，提供了高可靠性、高实时性以及高安全性，主要Technology包括：自适应跳频、确实性Communication资源调度、无线路由、低开销High Precisiontime同步、网络分层data加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。

信息处理Technology

工业信息出现爆炸式增长，工业生产过程中产生的大量data对于工业物联网来说是一个挑战，如何effective处理、分析、记录这些data，提炼出对工业生产有指导性建议的结果，是工业物联网的核心所在，也是难点所在。当前业界大data处理Technology有很多，如SAP的BWsystem在一定程度上解决了大data给Enterprise生产运营带来的问题。data融合和data挖掘Technology的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象，通过对环境data的分析以及用户行为的建模，可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知，更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化，以便得出更准确的分析结果。

安全Technology

工业物联网安全主要涉及Data Acquisition安全、网络传输安全等过程，信息安全对于Enterprise运营起到关键作用，例如在冶金、煤炭、石油等行业采集data需要长时问的连续运行，如何保证在Data Acquisition以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。 ^[2] 

应用领域

制造业供应链管理

Enterprise利用物联网Technology，能及时掌握原材料采购、库存、销售等信息，通过大data分析还能预测原材料的价格趋向、供求关系等，有助于完善和优化供应链管理体系，提高供应链效率，降低成本。空中客车通过在供应链体系中应用传感网络Technology，构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。

生产过程工艺优化

工业物联网的泛在感知特性提高了生产线过程检测、实时参数采集、材料消耗监测的能力和水平，通过对data的分析处理可以实现智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护，提高生产力，降低能源消耗。钢铁Enterprise应用各种Sensors和Communication网络，在生产过程中实现了对加工产品的宽度、厚度、temperaturereal-time monitoring，提高了产品质量，优化了生产流程。

生产设备监控管理

利用传感Technology对生产设备进行健康监控，可以及时跟踪生产过程中各个工业机器设备的使用情况，通过网络把data汇聚到设备生产商的data分析中心进行处理，能effective地进行机器Fault Diagnosis、预测，快速、精确地定位故障原因，提高维护效率，降低维护成本。GEOil&Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center(综合服务中心)，通过Sensors和网络对设备进行了在线监测和real-time monitoring，并提供了设备维护和Fault Diagnosis的解决方案。

环保监测及能源管理

工业物联网与环保设备的融合可以实现对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理环节关键指标的real-time monitoring。在化工、轻工、火电厂等Enterprise布署Sensors网络，不仅可以实时监测Enterprise排污data，而且可以通过智能化的data报警及时发现排污异常并停止相应的生产过程，防止突发性环境污染事故发生。电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。

工业安全生产管理

“安全生产”是现代化工业中的重中之重。工业物联网Technology通过把Sensors安装到矿山设备、油气管道、矿工设备等危险作业环境中，可以实时监测作业人员、设备机器以及周边环境等方面的安全状态信息，全方位获取生产环境中的安全要素，将现有的网络监管平台提升为system、开放、多元的综合网络监管平台，effective保障了工业生产安全。 

工业物联网IIOT的应用

如果把物联网在工业行业里的应用抽象出来，我们可以总结为四个层次：

data的采集与展示、基础的data分析与管理、深度data分析与应用、工业控制。

▶Data Acquisition与展示：主要是将工业设备Sensors上采集到的data信息传输到Cloud Platform，并用可视化的方式将data呈现出来。

▶基础data分析与管理：偏向于通用分析Tools的阶段，不涉及基于垂直领域深入行业知识的data分析，基于Cloud Platform采集到equipmentdata，并产生一些SaaS应用，比如设备性能指标异常的告警、故障代码查询、故障原因的关联分析等。基于这些data分析结果，也会有一些通用equipment管理Function，像设备的switch机、调整状态、远程锁机及解锁等，这些管理应用根据具体的领域需求而不同。

▶深度data分析与应用：深度的data分析，则涉及到具体领域的行业知识，需要特定领域的行业专家来实施，具体根据设备的领域和特性建立data分析模型。

▶工业控制：工业物联网的目的就是能对工业过程实施精准控制。基于前述Sensorsdata的采集、展示、建模、分析、应用等过程，在云端形成决策，并转换成工业设备可以理解的控制指令，对工业设备进行Operation，实现工业设备资源之间的精准的信息交互和高效协作。

工业领域包括众多垂直行业，每个行业的特性差异巨大，物联网与每个行业的结合，也都要根据行业自身特性来调整。虽然目前主要是由大型Enterprise采用，但随着硬件和服务价格的下降，它可能会被更广泛地采用。

5G是工业物联网IIoT的最佳拍档

IIoT仍主要处于试验和试点阶段，只有少数大型制造商进行了大量投资。随着Sensors变得更小巧和廉价，特别是5G网络更加普及后，5G大带宽、低时延、广覆盖的特点，使得一些传统4G网络无法实现的工业互联网Scenarios在5G时代将成为可能，人们对IIoT的兴趣可能会继续增长。

例如，在港口码头，钢铁吊臂在码头和船只之间转移和装载大型货物，需要将时延、精度误差降低最低，同时能够第一time察觉异常情况并在边缘侧迅速Response，这在过去只能是一种想象。又如，高温高危的钢铁厂亟需实现无人Operation，且能将上千度的钢水瞬间精确倾倒，其时延需要低至数毫秒，这在4G时代也是天方夜谭。

您可能会有疑问：既然上述Scenarios对网络时延和稳定性提出如此严苛的要求，那么为什么不采用稳定高速的有线方式？事实上，有线方式看似简单易行，实则问题重重。因为有线网络部署相对复杂，后续升级改造也涉及大量工作；而且有线网络的使用是条件限制的，而工业物联网环境复杂多样，有线网络并非能够布放到任何有需求的地方。相对而言，以5G为代表的无线网络是更加经济高效的connect方式。

工业领域equipment投入巨大，无论是机床、生产线，还是机械设备，生产过程中的故障导致的停工，往往会影响整条生产线，甚至整个产品交付周期。

为确保稳定性，工业领域的控制system还是以本地为主，部署大量的硬件和软件system。这一方面，导致整个控制system非常复杂投入巨大，另一方面，也限制了system的灵活性和可扩展性。在消费者需求日新月异的今天，生产system的更新跟不上消费者需求的变化，也会导致错失很多新的机会。

此外，当前的移动Communicationsystem在工业物联网领域的应用涉及并不深入，虽然4G在网速上已经有很大的提升，能满足用户随时观看视频的需求，但网络的可靠性和时延都还有很大的提升空间，并不能满足工业Scenarios的要求。

4G在工业Scenarios的应用，More是在对实时性要求不高的Scenarios里，作为data上传到云端的一种方式。比如工厂里的机床设备，每5-10秒钟会采集一次data，这些data汇总一般会汇集到一个统一的终端，由终端通过4Gsend到Cloud Platform。

工业领域对Communicationsystem的这些需求，5G的Technology标准可以很好的满足，极低的时延，保证了工业领域实时监测和控制的要求；高可靠的网络质量，确保了工业system对稳定性的要求；大带宽则可以实现高清3D视频，甚至AR的传输，在远程操控领域大幅提高了Operation精度。

对于工业领域来说，高可靠低时延的Communicationsystem可以说是至关重要。一直以来工业物联网的应用只能停留在表层的Data Acquisition展示和由此延伸出来的一些管理Function，很难涉及到工业system的控制等核心领域，其中Communicationsystem的稳定性和延时达不到要求是其中主要的制约因素。

在研究机构看来，IIoT的潜力不可限量。根据GSMA Intelligence发布的报告，未来电信行业5G与物联网的市场机会More依赖于Enterprise，而非个人用户。从物联网的角度来看，尽管目前消费电子产品和Smart Home等Scenarios是物联网的主力，然而未来Enterprise市场的潜力不可限量。从制造业到电力行业，5G和物联网将创造新的机会，满足多种多样的Enterprise需求。