邬贺铨:工业物联网的技术与前景
来源:信息中心   作者:信息中心   点击数:576   日期:2017-12-26   字体:【

近日,2017第八届中国物联网产业与智慧城市发展年会在京举行,中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨院士做了题为《工业物联网的技术与前景》主题演讲,详细讲解了工业物联网的组成,与物联网的区别,以及面临的挑战,强调花钱买不到工业物联网。本文来自:物联网智库,整理自邬贺铨演讲,略有调整,由《走向智能论坛》微信公众号推荐阅读。

邬贺铨:工业物联网靠花钱是买不到的!

1220日,2017第八届中国物联网产业与智慧城市发展年会在京举行,中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨院士做了题为《工业物联网的技术与前景》主题演讲,详细讲解了工业物联网的组成,与物联网的区别,以及面临的调整。

 

以下为整理的内容:

工业物联网是企业信息化的进程,我们经历了流程电子化、管理数字化、生产自动化到企业互联网化和企业智能化。可以看到,工业物联网正处于企业互联网化的阶段。互联网到工业互联网本身就是一个进步,现在从物联网到工业物联网也是一个进步。

 

物联网的组成可分四大部分:

 

    §  硬件终端,负责信息采集;

    §  通信服务,传输层;

    §  云平台;

    §  软件系统;

 

这四个部分在物联网产业链所占的比例分别为:硬件终端占5%,通信服务占10%,平台服务占10%,软件开发集成增值服务最大,占到55%(在邬院士看来,数据处理分两个部分,一个是平台,一个是软件系统)

 

第一部分:硬件终端

 

邬贺铨院士强调工业物联网是一张具有感知、监控能力的网络,涵盖了国内采集控制传感的控制器、泛载技术、移动通信和智能分析等技术,不断地融入到工业生产过程中的各个环节,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。我们前面所讲的物联网,即IoT,可以理解为ITOT,就是信息技术和运维技术。

 

关于物联网和工业物联网的区别,他提出了以下六点:

 

   §  物联网目前是面向社会应用的,工业物联网是面向产业应用的;

   §  物联网涉及到社会基础设施,工业物联网涉及到企业资产;

   §  物联网对电磁干扰,实时性、安全性要求都不是很高的,一般在工业物联网里头,需要考虑强的电磁干扰,对实时性和安全性要求高;

   §  物联网关注服务,工业物联网关注生产效率

   §  物联网是政府或者业主运营管理,工业物联网是企业运营管理的。

 

此外,邬院士还提到,在工业物联网有大量的传感器。如果思维传统一点,我们会认为数控车床来加工工件是比较科学的,实际上工件材料随着时间温度的变化是会变化的,所以真正科学的是利用传感器,实时的监控工件的状况,并且反馈修改计算机数控的程序。目前,传感器第三大应用领域正是工业,排在工业前面的分别是手机及汽车。未来,工业有望超过手机和汽车成为传感器最重要的应用领域。在工业领域,传感器种类众多,涉及了流量传感器、压力传感器、温度传感器,这三者分别占工业传感器21%19%14%的比重,是比例最高的三类传感器。然而,由于品种多、批量少,所以使其表现得相对碎片化,从而也影响到了工业传感器成本的下降。

 

第二部分:通信服务

 

有了传感器也只是产生了讯息,收集讯息还需要通过智能的仪器、安装在现场的仪表、分布控制系统DCS、现场控制系统FCS、可编程逻辑控制PLC等来收集相关的数据。收集数据这一过程通过一个总线,上到监控和数据采集系统,还有对上连接线,切入,控制,后台还有很多数据库。

 

提到工业物联网的通信技术时,邬院士提到了现场总线、工业以太网,还有窄带物联网。他表示前几年工业物联网之所以发展得不是很好,原因是没有很好的通信技术来支撑其快速发展。

 

工业物联网最早的通信技术是现场总线,也起了一定的作用,但是由于标准太多太乱,一直没有实现标准化。后来,以太网也就发展了起来,虽然比较传统,但是成本比较低。在工业领域的应用,由于节点众多,靠监听的办法,使得实时性很差。因此,从以太网发展到工业以太网这个过程中,主要从三个方面解决传统以太网的问题,包括提高传输速度、同步性,同时召唤的体制已不是监听的体制。然而工业以太网也面临着存在多个标准的问题,厂家间出于自身利益的考虑,各个标准并不兼容。

 

说到窄带物联网,有基于非授权频谱的技术,也有基于授权频谱的技术。在授权频谱方面,2016年就完成了NB-IoT的标准定制,与之并行的授权频谱技术还有eMTC。未来将会有基于5G的新空口的eMTC,这是增长的机器类的通信,eMTC是海量的机器类通信。eMTC大概2018年才能出来,在6.5G的频率上,现在知道最高就是260个比特每秒,时延约为10秒,1平方公里可支持100万个连接数,电池希望10年到15年。除了这些授权频谱之外,现在3GPP也在研究非授权平铺,未来发展到5G

 

在工业物联网场景中,主要采用自适应调频、高精度时间同步、网络分成加密、还有异常监视和报警以及入网鉴权。NB-IoTeMTC都是用多载波的方法,在一个指定的载频上发出多个讯道。NB-IoT上行是单载波的,下行是OFDMA,它的优点是广覆盖,大连接,低功耗,低成本,比较适合于低吞吐量,不担心时延的领域,适合远程抄表、智能停车。未来,NB-IoT将会增加定位功能和有线通信。而eMTC可以在LTE同频段工作,由基站统一分配资源,靠上下行的数据同传输获得覆盖的增强,同样具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本。它速率比较高、有移动性,主要是物与物的通讯、物流追踪、可穿戴、智慧医疗等。未来,eMTC带宽将会很窄,甚至比NB-IoT还窄。

 

第三部分:数据处理

 

物联网云平台涵盖了数据分析、云技术等。一般来讲,它对应了云计算的不同层次,通常我们能在市面上买到大型软件企业提供的PaaS,可能还包括IaaS,但是很少会有通用的SaaS层。因为不同行业、不同企业没法用同一个SaaS提供,所以往往提供PaaS的公司,如GESAP等都做PaaS,同时在PaaS上面做一个开放的接口,容纳各种各样的SaaS。而对于如IBMGE这类传统制造业企业来说,通常只做SaaS而不做PaaS,所以往往一个工业物联网的平台需要跨好几个提供工业软件的公司。

 

另外传统的云计算平台是集中的,集中有集中的好处,这是集约化的利用,但是同时也存在一定的问题。因为都传到云平台上面,距离比较远,时延、可靠性等方面的问题自然而然地出现了。安全也是工业物联网的一个大问题。工业物联网永远在线,虽然都不与外网相连,但是物理隔离也可能因为管理疏忽而受到外网病毒攻击。美国麻省理工评论发布今年的十大突破性技术,僵尸物联网就是其中之一。工业物联网一旦出现安全问题,影响是难以估量,因此需要采用更严格的安全防护技术。例如实时的网络性能监视与预警技术,工业数据的分布式感觉技术,阻止非授权实体的识别、跟踪和访问,非集中式的认证和实验模型,能量高效的加密数据保护,异构隐私保护等。

 

根据麦肯锡数据,如今30%物联网产业支出在B2B领域。而邬院士表示,未来将会是倒过来的,B2B将会占据所有支出的70%,且2020年制造业是工业物联网最主要的应用领域。

 

工业物联网的三大挑战

 

从前面的描述看来,缺乏互联互通的标准和安全是工业物联网面临的其中两大问题。而除此之外,产业数据的所有权的问题,在现在看来也是工业物联网需要攻克的一大挑战,目前市场还没有定论,你的设备卖给用户了,你设备收到的数据是设备制造商所有还是数据使用者所有。我们缺乏既了解IT技术又熟悉企业流程的专业技术人员。因此我们需要建设工业物联网技术和产品提供方、垂直行业应用方之间的桥梁,需要有针对不同行业和企业的解决方案。

 

花钱也买不到工业物联网

 

物联网是新时代信息化的重要特征,工业物联网是未来物联网应用的最重要的方向,是互联网+先进制造的必要支撑。工业物联网涉及产业互联网与物联网及工业生产运营技术,集成了微电子、计算技术、通信技术、云平台和大数据技术等,代表了信息技术新的发展领域。工业物联网本身也是大产业,对经济发展有很大的贡献。我国工业物联网总体上处于起步阶段,产业自主创新和网络安全需要特别关注。

        



作者简介:

邬贺铨——中国工程院院士、中国互联网协会理事长

 

 

 

 

 

 

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