無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的運用探析

段汝林

廣東行政職業(yè)學院 廣東廣州 510550

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展,誕生了物聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸,能夠不再局限于網(wǎng)絡將各種事物連接在一起。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則是將各種工業(yè)設備、系統(tǒng)相互連接,實現(xiàn)流水化、自動化作業(yè),有效提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。然而在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設當中,無線網(wǎng)絡技術發(fā)揮了重要作用,無線網(wǎng)絡技術作為一種容量較大,且具備高速率的新型分布式網(wǎng)絡,能夠使各網(wǎng)絡節(jié)點在保持靜止的狀態(tài)下相互連接協(xié)同作業(yè),因此無線網(wǎng)絡技術也是建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術。但是當前針對無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用研究還較少,本文將對無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的實際應用情況展開分析探究,為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究提供翔實的理論支持。

1 相關概念闡述

目前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在工業(yè)領域占據(jù)了重要地位,隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的不斷建設,工業(yè)環(huán)境、工業(yè)流程都發(fā)生了巨大的變化。無線網(wǎng)絡技術作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的支撐技術,應進一步加強無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用研究,為無線網(wǎng)絡技術應用提供重要的理論基礎支持。

1.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是我國新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐技術,具有極大的社會價值、經(jīng)濟價值及產(chǎn)業(yè)價值。通過物聯(lián)網(wǎng)能夠全面改造傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結構,推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)高效率高質量,加快創(chuàng)新發(fā)展。近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)的全面建設,我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)綜合增長率已高達30%。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)基礎上產(chǎn)生的一種全新概念,主要由互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)三個部分組成[1]。首先互聯(lián)網(wǎng)指的是相互連接的網(wǎng)絡,而物聯(lián)網(wǎng)則是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎上不局限于網(wǎng)絡連接,將各種事物與系統(tǒng)相互連接,構建更加全面的連接網(wǎng)絡,比如學校門禁系統(tǒng)就是將門禁卡學校大門連接在一起,雖然沒有通過網(wǎng)絡鏈接但實現(xiàn)了物與物之間的相互連接。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則是將各種工業(yè)設備、工業(yè)系統(tǒng)相互連接在一起,使設備與設備之間形成良好的自動化生產(chǎn)關系,相互協(xié)同作業(yè),打造智能化工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。

1.2 無線網(wǎng)絡技術概念

隨著科學技術的高速發(fā)展,無線網(wǎng)絡技術也在各領域得到了高效應用,目前無線網(wǎng)絡技術的主要構成包括路由器和客戶端兩個方面,通過路由器能夠使網(wǎng)絡與系統(tǒng)之間相互連接,為客戶端提供無線網(wǎng)絡連接。無線網(wǎng)絡技術是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的支撐技術,能夠實現(xiàn)工業(yè)信息實時共享。在無線網(wǎng)絡技術的支撐下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也更加智能化,能夠在建立物與物之間聯(lián)系的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)連接,構建更加完善的物聯(lián)網(wǎng)連接結構。目前在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中主要應用Wi-Fi/802.11作為無線通信設備,用于工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對無線網(wǎng)絡技術的需求

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分,通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠有效改革傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結構,有效提升工業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟附加值,隨著有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等研究不斷深入,無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中也得到了全面應用,目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對無線網(wǎng)絡技術的需求主要體現(xiàn)于以下幾個方面:

2.1 滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的自動化生產(chǎn)需求

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當中,其系統(tǒng)構架、技術與應用直接影響了系統(tǒng)的功能效率。無線網(wǎng)絡技術則是保障系統(tǒng)功能效率的關鍵技術,通過無線網(wǎng)絡技術能夠構建良好的通信系統(tǒng),利用ZigBee、WiFi、NB-IoT等通信技術進行遠距離通信,可應用于不同場景當中。尤其是在我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)中許多大型生產(chǎn)場景需要運用許多設備與生產(chǎn)系統(tǒng),利用無線網(wǎng)絡技術能夠使系統(tǒng)設備人員產(chǎn)品之間構建穩(wěn)定通信環(huán)境,為各設備、人員之間進行通信,提供安全的無線連接系統(tǒng),全面提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的自動化水平,滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的自動化生產(chǎn)需求。

2.2 滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高效生產(chǎn)需求

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠通過無線網(wǎng)絡技術進行不同距離、不同頻率的信息交互,目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中最常用的無線網(wǎng)絡技術包括ZigBee、NB-IoT、WiFi Halow等技術,我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模已達到整體互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的21%,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)影響巨大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要可分為感知層、傳輸層和應用層三層,通過無線網(wǎng)絡技術能夠實現(xiàn)物與物之間的相互連接,并隨著網(wǎng)絡區(qū)域的全面覆蓋,也能夠利用無線網(wǎng)絡技術,優(yōu)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建立一個便捷工作環(huán)境,使物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的設備、系統(tǒng)、工作、管理相互連接[2],形成以物聯(lián)網(wǎng)為核心的高效工作系統(tǒng),滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高效生產(chǎn)需求。

2.3 滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全生產(chǎn)需求

無線網(wǎng)絡技術能夠在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)由多個傳感器節(jié)點相互連接組成一個多跳自動組織網(wǎng)絡系統(tǒng),能夠實現(xiàn)多地協(xié)同實時監(jiān)測、感知與處理。目前無線網(wǎng)絡技術正在向集成化、微型化方向發(fā)展,其智能化水平得到了全面提升,通過無線網(wǎng)絡技術融入傳感器、嵌入式計算以及無線通信技術,有效提高了無線網(wǎng)絡技術的感知能力、計算能力。因此在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中應用無線網(wǎng)絡技術能夠精準感知工業(yè)系統(tǒng)中的實際情況,尤其是在極端的作業(yè)環(huán)境下利用無線網(wǎng)絡連接,能夠使傳感器保持良好的運行狀態(tài),及時監(jiān)測產(chǎn)業(yè)環(huán)境、產(chǎn)業(yè)進度,并進行數(shù)據(jù)分析,及時預測各種突發(fā)危險情況,制定緊急預案,有效保障人員安全、設備安全以及生產(chǎn)安全,滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全生產(chǎn)需求。

3 無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應用

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是在傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡下產(chǎn)生的新一代智能化工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng),能夠有效應對工業(yè)環(huán)境復雜極端的實際情況,建立良好的連接網(wǎng)絡。目前無線網(wǎng)絡技術能夠有效滿足自動化工業(yè)生產(chǎn)需求、高效工業(yè)生產(chǎn)需求以及安全工業(yè)生產(chǎn)需求,無線網(wǎng)絡技術也可應用于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的決策、生產(chǎn)、監(jiān)測、通信等多個領域當中。

3.1 無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)產(chǎn)業(yè)決策中的應用

無線網(wǎng)絡技術能夠實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,具有低成本、低耗能的優(yōu)勢,在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中通過無線網(wǎng)絡技術能夠實現(xiàn)快速部署、精準分析等功能,尤其是能夠應對各種惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。目前無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)產(chǎn)業(yè)決策中的應用主要體現(xiàn)于兩個方面:首先,通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供決策支持。無線網(wǎng)絡技術構建在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)當中能夠按照提前設定好的數(shù)據(jù)對工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種設備進行精準數(shù)據(jù)分析,整理詳細的數(shù)據(jù)報告,為企業(yè)決策提供重要支持,可根據(jù)各項數(shù)據(jù)進行生產(chǎn)決策調(diào)整以及制定戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃;其次,通過行業(yè)數(shù)據(jù)提供決策支持。無線網(wǎng)絡技術也可以通過網(wǎng)關、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等不同的通信方式實時關注工業(yè)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展情況,分析行業(yè)實際數(shù)據(jù)[3],進行產(chǎn)業(yè)評估、目標定位,有效提高企業(yè)的戰(zhàn)略決策能力。

3.2 無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)生產(chǎn)中的應用

目前無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)領域已經(jīng)得到了廣泛應用,尤其是能夠實現(xiàn)工業(yè)安全制造,管理安防物流等多個領域,互融互通。在大數(shù)據(jù)技術的支持下無線網(wǎng)絡技術精準性、覆蓋性也得到了全面提升,無線網(wǎng)絡技術應用于工業(yè)生產(chǎn)中的應用主要有以下內(nèi)容。首先,建立自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。通過無線網(wǎng)絡技術能夠將各種設備相互連接,通過計算機發(fā)布工作指令之后,設備之間相互協(xié)同進行工業(yè)化生產(chǎn),建立智能化自動化生產(chǎn)系統(tǒng),有效提高工業(yè)生產(chǎn)效率[4];其次,進行自我調(diào)整。無線網(wǎng)絡技術具有良好的自我組織、自我管理以及自我復原功能,具有較強的容錯性,能夠利用多點通信,根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需求持續(xù)擴容。在工業(yè)生產(chǎn)過程中無需進行手動配置就能夠自動發(fā)現(xiàn)新的節(jié)點,維護網(wǎng)絡系統(tǒng)正常運行,即便是發(fā)生故障之后也能夠實現(xiàn)自我調(diào)整;最后,節(jié)約生產(chǎn)成本。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)當中主要以人為主,而無線網(wǎng)絡技術具有較強的智能化、自動化優(yōu)勢,通過無線網(wǎng)絡技術應用能夠有效減少人力成本,最終節(jié)約生產(chǎn)成本。

3.3 無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)監(jiān)測中的應用

無線傳感器在工業(yè)領域主要負責生產(chǎn)、監(jiān)測、安防等多項功能,隨著工業(yè)安全生產(chǎn)政策逐漸落實,在計算機無線通信以及微電子技術的推動下無線網(wǎng)絡技術也正在向智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展,監(jiān)測范圍大幅提升。隨著監(jiān)測規(guī)模的不斷擴大,在工業(yè)生產(chǎn)過程中可有效通過無線網(wǎng)絡技術提高工業(yè)監(jiān)測質量。無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)監(jiān)測中的應用主要有兩方面:(1)生產(chǎn)監(jiān)測。傳感器節(jié)點對環(huán)境工作進度進行全面監(jiān)測,監(jiān)測內(nèi)容包括生產(chǎn)、加工、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié),通過監(jiān)測整個生產(chǎn)流程,可以保障生產(chǎn)質量,使整個生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行,掌握生產(chǎn)數(shù)據(jù);(2)安全監(jiān)測。我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)當中對人員安全、設備安全、環(huán)境安全的標準不斷提高,通過無線網(wǎng)絡技術能夠對周圍環(huán)境進行監(jiān)測,及時分析各種潛在危險因素,生成數(shù)據(jù)報告,并制定預警措施,有效保障施工人員能夠在安全的施工條件下進行施工。同時也能夠通過分析施工數(shù)據(jù),檢測周圍環(huán)境,了解周圍污染情況,及時制定解決策略,保障環(huán)境安全。

3.4 無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)通信中的應用

目前無線網(wǎng)絡技術正在向智能化方向發(fā)展,具有較強的自動化控制能力與網(wǎng)絡通信技術,能夠實現(xiàn)人機交互,有效提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性、高效性。因此在當前的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當中,通信也是工業(yè)系統(tǒng)中的重要組成部分。無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)通信中的應用有:(1)人機通信。在工業(yè)生產(chǎn)流程當中,系統(tǒng)信息是保障生產(chǎn)流程順利進行的關鍵環(huán)節(jié),在無線網(wǎng)絡技術的支持下能夠通過無線網(wǎng)絡通信技術搭建人機通信橋梁,使工作人員能夠及時了解機器設備的工作情況以及使用信息,根據(jù)實際情況及時制訂生產(chǎn)計劃;(2)協(xié)同通信。在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要各部門建立良好的協(xié)同培訓關系,進行信息交互與信息傳播。在此過程中通過無線網(wǎng)絡技術能夠為各部門、各組織搭建良好的信息通信渠道,實現(xiàn)遠距離急速通信,提高信息應用價值。同時在無線網(wǎng)絡技術的應用過程中還能夠構建暢通的通信體系,加強企業(yè)、政府、社會之間的互通互聯(lián),使工業(yè)產(chǎn)業(yè)建設成為國家發(fā)展、社會發(fā)展、人民關注的核心事業(yè),通過及時信息輸出,提高工業(yè)產(chǎn)業(yè)的社會地位與社會影響力,為工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下良好基礎。

4 無線網(wǎng)絡技術在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用前景

當前物聯(lián)網(wǎng)主要經(jīng)過了研發(fā)期、應用期、半智能化發(fā)展期、智能化時期。無線網(wǎng)絡技術以及物聯(lián)網(wǎng)技術都在我國醫(yī)療教育家居等多個領域得到了廣泛應用,在無線網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展中工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也極大提高了我國工業(yè)生產(chǎn)效率,推動了工業(yè)產(chǎn)業(yè)便捷化、智能化發(fā)展。根據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈在未來的發(fā)展中會創(chuàng)造至少1000億元的產(chǎn)值[5]。目前多個省份都已經(jīng)進行了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,形成了基本的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)框架,這也充分體現(xiàn)了我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好勢態(tài)。在我國多項重大戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃中,也提出了物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設的必要性,因此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我國工業(yè)發(fā)展的重要組成部分,也是推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)形成持續(xù)動態(tài)發(fā)展格局核心生命力。

無線網(wǎng)絡技術是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的主要組成部分,通過物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展與應用。無線網(wǎng)絡技術的重要性也會逐步體現(xiàn),應用無線網(wǎng)絡技術勢必會推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展。在最新的市場研究報告中顯示,LoRa已在無線網(wǎng)絡技術中遙遙領先,預計在未來的發(fā)展中無線網(wǎng)絡技術將更多地應用于公共網(wǎng)絡以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當中。這也充分說明了無線網(wǎng)絡技術在我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用價值,隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)以及社會經(jīng)濟的不斷建設,無線網(wǎng)絡技術的應用范圍更廣,應用價值也會更強。在未來的網(wǎng)絡技術研究過程中還會有更多有關無線網(wǎng)絡技術的研發(fā)成果,這些研發(fā)成果都將進一步提高無線網(wǎng)絡技術實力與應用價值,使其推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)建設。

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)建設,我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)將迎來全新的發(fā)展階段,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的自動化與智能化體系將會影響我國工業(yè)發(fā)展質量。通過無線網(wǎng)絡技術能夠進一步發(fā)揮工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生的重要影響,推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)長久可靠發(fā)展。尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用能夠有效減少工業(yè)產(chǎn)業(yè)危險性,在危險性較高的地區(qū)收集詳細的數(shù)據(jù)信息進行科學部署,有效開發(fā),這也將對我國未來工業(yè)產(chǎn)業(yè)開發(fā)具有積極影響。

相信在未來的研究過程中,會進一步加強無線網(wǎng)絡技術與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的深度融合,讓無線網(wǎng)絡技術與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建立良好的協(xié)同發(fā)展關系,利用無線網(wǎng)絡技術的效率與可運作性水平作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的動態(tài)生命值,為物聯(lián)網(wǎng)建設提供關鍵保障。真正做到通過無線網(wǎng)絡技術加強工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設,利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展,以工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進國家經(jīng)濟與社會民生持續(xù)增長,形成良好的持續(xù)循環(huán)發(fā)展態(tài)勢,有效提高我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)以及物聯(lián)網(wǎng)技術的持續(xù)發(fā)展。

結語

物聯(lián)網(wǎng)時代推動了國家經(jīng)濟的發(fā)展,對于工業(yè)產(chǎn)業(yè)來說也是一次千載難逢的機遇,為此我國工業(yè)領域建立了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),推動了我國工業(yè)事業(yè)的建設與發(fā)展。無線網(wǎng)絡技術作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中必不可少的應用技術,加強相關技術研發(fā)必將促進工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設與發(fā)展,也將為各行各業(yè)應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)帶來良好的理論支持。因此在未來的研究過程中還應進一步加強對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及無線網(wǎng)絡技術的深入研究,用更多研究成果推動工業(yè)產(chǎn)業(yè)無線網(wǎng)絡技術高質量發(fā)展。