物联网的主要技术有哪些?

物联网的主要技术有哪些?,第1张

●传感器技术:价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石,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传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器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技术;低功耗与能量获取技术:供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。
设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,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、Modus协议,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协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。
●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统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数据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数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。
传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,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、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术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,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。
●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,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。
当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术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,通过对环境数据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。
●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集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。

1 GE
Predix是第一个被认为是世界上最大的工业互联网平台,但推广不尽人意。
2西门子
2019年西门子一直在推动其MindSphere,在国内进行了多次的产品推广会,希望超越GE Digital的Predix。西门子是一家庞大的跨国公司,只需将其自己的设备连接到MindSphere,即可使其成为世界上最大的IIoT网络。
3施耐德电气(WonderWare)
施耐德电气主要提供能源管理系统和工业自动化解决方案,两者都非常适合IIoT网络。借助像施耐德电气的WonderWare这样的IIoT网络,可以对所有电机和机器人以及诸如此类的东西进行集中监控和管理。未来,只有一个人坐在控制室中的计算机上,可以直接访问故障机器并查看传感器参数,并且机器知道如何解决。
4 SAP

物联网的应用如下:

1、智慧物流

智慧物流是指在大数据、物联网、人工智能等信息技术支持下,实现运输、仓储、配送等物流各环节的系统感知、综合分析和处理。

目前物联网领域的应用主要体现在仓储、运输监控、快递终端三个方面。通过物联网技术实现对货物和运输车辆的监控,包括货物车辆的位置和状态、温湿度、油耗和货物的速度。物联网技术的使用,可以提高整个物流行业和运输效率的智能化水平。

2、智慧交通

智能交通是物联网的重要体现,它利用信息技术改善交通环境,将人、车、路紧密结合,保障交通安全,提高资源利用率。物联网技术的具体应用领域包括智能公交、自行车共享、车联网、充电桩监控、智能交通灯和智能停车。其中,车联网是近年来互联网公司和各大厂商争相进入的领域。

3、智能安全

这是一个很大的安全物联网应用市场,因为安全永远是人们的基本需求。传统安防非常耗费人力,严重依赖人员,而智能安防可以通过设备实现智能判断。目前智能安防的核心部分在于智能安防系统,将采集到的图像进行分析处理,并进行传输存储。

4、智慧能源与环境保护

智慧能源环保是智慧城市的一部分,其物联网应用主要集中在电、气、水、路灯等能源和公共设施,以及垃圾桶、井盖等环保设备。

比如智能井盖监测水位及其状态,智能垃圾桶自动感应,智能水电表实现远程抄表。将物联网技术,应用于传统电、水、光能设备的联网,通过监控,降低能耗,提高利用效率。

5、智能医疗

在智能医疗领域,必须以人为中心。物联网技术是数据采集的主要方式,可以有效帮助医院实现人和物的智能管理。对人的智能管理是指通过医疗可穿戴设备,传感器对人的生理状态(如心跳频率)进行监测,并将采集到的数据记录到电子健康档案中。

6、智能仓库

物联网一个很好的应用。它能准确地提供仓库管理各个环节数据的真实性,对于生产企业,可以根据这个数据合理的把控库存量,调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能,可以准确提供货物库存位置,这就大大提高了仓库管理的效率。
7、智能家庭

物联网的出现让我们的日常生活更加的便捷。不远的将来一台手机,就可以 *** 作家里大多数的电器,查看它们的运行状态。寒冷的冬天,我们可以提前打开家里的空调,回到家就暖暖的。物联网还能准确的定位家庭成员的位置,你再也不用担心孩子跑得找不见人,省心省力。
8、智能农业

物联网在农业中的应用就更加的广泛。监测温湿度,监视土壤酸碱度,查看家禽的状态。在这些数据的支持下,农户就可以合理进行科学评估,安排施肥,灌溉。监测到的天气情况比如降水,风力等又为我们抗灾、减灾提供了依据。提高了产量,降低了减产风险。
9、智能电力

电力工程是一项重大的民生工程,对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例,因为物联网的运用,使得自动化计量系统开始启动,使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。

可以参考 SAP提出工业互联网及工业40前沿研究报告>一、对设备进行接入评估,确定设备数据是否可以被采集
一般来说,目前大多数工厂都已经实现了自动化能力,设备通过PLC、CNC等仪表仪器进行数据展示获取,因此对于这部分设备来说,想要实现联网,可以用工业网关进行接入。
以Ruff物联网智能网关为例,Ruff网关与车间设备PLC连接,并将数据进行协议转化和处理后发送到云端,其中涉及到的主要连接协议包括Modbus-RTU等传输协议,而自动化数据采集方式则包括通讯串口、以太网、RS-485等。
当网关进行顺利的连接之后,网关的一端进行设备PLC数据的采集,采集到本地之后,网关会进行初步的数据筛选和处理,将由价值的数据再从另一端口上传到云端或者客户指定的服务器上,从而实现设备数据的采集和传输。
同时,也会遇到另外一种情况,就是工厂的设备完全没有自动化的能力,纯粹属于一台物理机器,如果想要实现联网,则需要借助传感器来实现,用传感器来采集设备的各维度数据,再通过网关进行采集和传输。
二、设备数据联网,实现生产过程实时监控
当设备数据通过工业网关采集上传到云端或者服务器之后,下一步骤就是针对这批设备数据进行分析处理。
以设备宝为例,采集上来的数据可以立马获取工厂生产监控情况及设备异常告警信息,包括实时查看生产线的运行状况及产量信息,实现对工厂生产状况的实时监控。此外,工厂管理者也可以通过手机端远程查看生产状况,保证工厂的实时运行情况都被监控和管理。
除了生产信息获取,设备的异常监控也可以通过设备联网实现。联网之后,通过物联网技术手段,可以将设备的各项标准参数数据进行监控,超过标准范围的异常数据将被预警,管理者通过手机端获取异常预警通知,从而避免意外故障带来的生产损失。
目前,大多数工厂都选了IoT云平台来存储及处理设备数据,例如百度云针对物联网领域推出的天工物联网平台,就是一站式全托管的物联网云平台,实现设备数据的处理计算、存储以及可视化的展示与分析等。
而如果客户针对设备数据具有高度安全性保密性要求,也可以采取私有化部署的方式,进行数据的存储与管理。
三、终端化设备数据展示,实现工厂管理数字化
设备数据从PLC到网关,再从网关到云端,最后云端经过处理分析之后,再把数据展示到终端设备上,比如手机端、PC端、LED大屏等等。
当数据通过云平台的分析处理之后,我们通常可以获取工厂生产统计信息、生产效率信息以及工段或车间数据对比等工厂生产信息。
以生产统计为例,工厂管理者可以通过手机端的APP获取到生产效率统计信息,包括设备生产线的开机率、停机时长、停机次数等实时统计,从而判断工厂生产效率水平及影响生产效率的原因。
其次可以获取工厂产量统计信息,包括生产产量、良品率以及各个班组、产品规格等实时精确统计,保证生产计划的实时交付及工人考核的精确性。
目前,终端数据展示主要以手机端和PC端两种形式为主,在一些工厂的车间及生产线上,也会有生产看板大屏,工厂管理者既可以通过手机端进行实时查看工厂各项数据,也可以通过现场生产看板进行当前生产数据查看。


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