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智能產業的關鍵技術——物聯網技術

智能工業的實現是基於物聯網技術的滲透和應用,並與未來先進制造技術相結合,形成新的智能制造系統。因此,智能產業的關鍵技術在於物聯網技術。包括識別、定位、跟蹤、監控和管理。

FRID,NFC,WSN制造業供應鏈管理物聯網應用於原材料采購、庫存、銷售等領域。通過改進和優化供應鏈管理系統,提高供應鏈效率,降低成本。空中客車公司通過在供應鏈系統中應用傳感器網絡技術,建立了全球制造業最大、最高效的供應鏈系統。

物聯網技術在生產過程過程優化中的應用,提高了生產線的過程檢測、實時參數采集、生產設備監控、物料消耗監控的能力和水平。生產過程中的智能監控、智能控制、智能診斷、智能決策和智能維護水平不斷提高。鋼鐵企業在生產過程中利用各種傳感器和通信網絡實時監測加工產品的寬度、厚度和溫度,從而提高產品質量,優化生產工藝。

產品設備的監控和管理將各種傳感技術與制造技術相結合,實現了產品設備運行和使用記錄的遠程監控和設備故障診斷。通用石油公司。燃氣集團在全球建立了65,438+03個針對不同產品的I-Centers,可以通過傳感器和網絡對設備進行在線實時監測,為設備維護和故障診斷提供解決方案。

環境監測和能源管理物聯網與環保設備的融合,實現了對工業生產過程中各種汙染源和汙染控制各環節關鍵指標的實時監控。在重點排汙企業排汙口安裝無線傳感器設備,不僅可以實時監控企業排汙數據,還可以遠程關閉排汙口,防止突發環境汙染事故。電信運營商已經開始推廣基於物聯網的汙染控制實時監控解決方案。

工業安全生產管理在礦山設備、油氣管道、礦工設備中嵌入和配備傳感器,能夠感知危險環境中工人、設備和機器以及周邊環境的安全狀態信息,將現有分散、獨立、單壹的網絡監管平臺升級為系統化、開放、多元的綜合網絡監管平臺,實現實時感知、準確識別、快速響應、有效控制。物聯網所謂的DCM(設備、連接、管理)產業鏈與工業自動化的三層架構相呼應。在物聯網的環境下,每壹個層次都從原來的傳統功能有了很大的進化,在設備中實現所謂的綜合感知,即原來的物體升級為智能物體,可以識別或檢索各種數據;在Connect層,需要實現可靠的傳輸,在原有的有線網絡之外,擴展到各種無線網絡;在管理層部分,需要將原有的管理功能改進為智能處理,更加智能地處理和呈現采集到的數據。

傳統的工業自動化控制系統主要包括三個層次,即設備層、控制層和信息層。設備層的功能是將現場設備以網絡節點的形式掛接在現場總線網絡上。根據現場總線的協議標準,裝置采用功能模塊結構,通過組態設計完成數據采集、A/D轉換、數字濾波、溫度壓力補償、PID控制等各種功能。控制層是自動化的基礎,從現場設備獲取數據,完成控制、運行參數監測、報警、趨勢分析等各種功能。控制層的功能壹般由工業計算機或PLC等控制器來完成,這些控制器具有網絡能力來協調網絡節點之間的數據通信,也實現現場總線段和以太網段之間的連接。第三信息層提供遠程控制的平臺,並連接到企業自動化系統。同時從控制層提取相關生產數據,用於綜合管理決策。

從另壹個角度來說,物聯網可以讓所謂“自動化與信息化融合”的願景更加具體化。汽車制造商長期以來壹直朝著信息化的目標前進。在物聯網的基礎上,可以將傳統的C/S(客戶端/服務器)架構轉變為B/S(瀏覽器/服務器)架構,可用於制造業、智能建築、新能源、環境監測、設備等領域。具體來說,如果自動化數據沒有與信息集成,壹般用戶仍然無法使用它;同樣,如果只有信息功能而沒有自動內容,也是空洞無用的,兩者缺壹不可。與未來的先進制造技術相結合是物聯網應用的生命力所在。物聯網是信息通信技術發展的新制高點,在工業領域廣泛滲透應用,並在未來與先進制造技術相結合,形成新的智能制造體系。這個制造系統還在發展和完善中。總結起來,物聯網與先進制造技術的結合主要體現在八個領域。

泛在傳感網絡技術建立了服務於智能制造的泛在網絡技術體系,為制造業中的設計、設備、過程、管理和業務提供泛在網絡服務。面向未來智能制造的泛在網絡技術發展還處於起步階段。

泛在制造信息處理技術建立了基於泛在信息處理的新型制造模式,以提升制造業的整體實力和水平。泛在信息制造和泛在信息處理還處於概念和實驗階段,各國政府都將其納入國家發展規劃並大力推動實施。

虛擬現實技術利用真三維顯示和人機自然交互進行工業生產,進壹步提高了制造業的效率。虛擬環境已經在許多重要的工程領域得到了廣泛的應用和研究。未來虛擬現實技術的發展方向是三維數字化產品設計、數字化產品生產過程仿真、真三維展示和裝配維護。

人機交互技術、傳感器網絡、工業無線網絡和新材料的發展,提高了人機交互的效率和水平。制造業處於壹個信息有限的時代,人要服從和服務於機器。隨著人機交互技術的不斷發展,我們將逐步進入基於泛在感知的信息制造人機交互時代。

空間協同技術的發展目標是基於泛在網絡、人機交互、泛在信息處理和制造系統集成,突破現有制造系統在信息獲取、監控、控制、人機交互和管理等方面集成性差、協同能力弱的局限,提高制造系統的敏捷性、適應性和效率。

並行管理技術未來的制造系統將由壹個實際的制造系統和壹個或多個相應的虛擬人工制造系統組成。並行管理技術是為了實現制造系統和虛擬系統的有機融合,不斷提高企業對異常情況的識別和預防能力,提高企業的智能決策和應急管理水平。

電子商務技術制造和業務流程的融合越來越明顯,整體呈現縱向融合和橫向融合兩種趨勢。未來需要建立和完善先進制造業電子商務的技術框架,發展電子商務提高制造企業在動態市場中的決策和適應能力,構建和諧可持續的先進制造業。

系統集成制造技術系統集成制造是由智能機器人和專家組成的工業制造系統。它集自動化、集成化、網絡化和智能化於壹體,使制造業具有修改或重構自身結構和參數的能力,具有自組織和協調能力,能夠滿足不斷變化的市場需求,應對激烈的市場競爭。整體來看,物聯網還處於起步階段。物聯網在工業領域的大規模應用還面臨壹些關鍵技術問題,可以概括為以下幾個方面。

工業傳感器工業傳感器是壹種檢測裝置,它可以測量或感知特定對象的狀態和變化,並將其轉換為電子信號或其他形式的可以傳輸、處理和存儲的信息。工業傳感器是實現工業自動化檢測和控制的第壹步。在現代工業生產過程中,特別是自動化生產過程中,要用各種傳感器來監測和控制生產過程中的各種參數,使設備工作在正常或最佳狀態,產品達到最佳質量。可以說,沒有眾多質優價廉的工業傳感器,就沒有現代工業生產體系。

工業無線網絡技術工業無線網絡是由大量隨機分布的具有實時感知和自組織能力的傳感器節點組成的網狀網絡,集成了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡和無線通信技術、分布式信息處理技術等。,具有低消耗自組織、泛在協作、異構互聯的特點。工業無線網絡技術是繼現場總線之後工業控制系統領域的又壹熱點技術。它是降低工業測控系統成本,提高工業測控系統應用範圍的壹項革命性技術。也是未來幾年工業自動化產品新的增長點,引起了許多國家學術界和工業界的高度重視。

沒有模型就不可能在工業過程建模中實施先進有效的控制,傳統的集中式、封閉式仿真系統結構已經不能滿足現代工業發展的需要。工業過程建模是系統設計、分析、仿真和先進控制不可缺少的基礎。

此外,物聯網在工業領域的大規模應用還面臨工業綜合服務代理總線技術、工業語義中間件平臺等關鍵技術問題。

智能產業的價值

自動化是工業化的基礎。自動化領域發展了近百年,理論和實踐已經非常完善。特別是隨著現代大規模工業生產自動化的不斷興起和操作過程控制要求的日益復雜,DCS控制系統是計算機技術、系統控制技術、網絡通信技術和多媒體技術相結合的產物。DCS的思想是分散控制,集中管理。雖然所有的自動化設備都是聯網的,而且信息可以在控制中心監控,由操作員集中管理。但是操作者的水平決定了整個系統的優化程度。有經驗的操作員可以優化生產,而沒有經驗的操作員只保證生產的安全。有什麽辦法可以做到分散控制,集中優化管理?需要根據所有的監控信息,通過分析優化技術,通過物聯網找到最優的控制方法,可以通過物聯網帶到DCS控制系統。在IT信息化發展初期,其信息服務對象主要是人,其主要問題是解決信息孤島問題。當信息孤島為人們服務的問題解決後,還需要在更大範圍內解決信息孤島問題。就是打通物與人之間的信息。人們在獲得信息後,可以根據信息做出決策,從而觸發下壹步行動;然而,由於個體差異,不同的人對同壹信息做出不同的決策。如何從信息中獲得最佳決策?另外,“物”在獲得信息的同時也無法做出決策。如何讓事物在獲得信息後具有決策能力?智能分析和優化技術是解決這壹問題的手段。在獲得信息後,我們可以根據歷史經驗和理論模型快速做出最明智的決策。工業化和信息化融合對數據分析和優化技術有著強烈的需求。

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