無線網絡技術在工業互聯網中的運用探析

段汝林

廣東行政職業學院 廣東廣州 510550

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

1 相關概念闡述

目前物聯網已經在工業領域占據了重要地位,隨著工業物聯網的不斷建設,工業環境、工業流程都發生了巨大的變化。無線網絡技術作為工業物聯網中的支撐技術,應進一步加強無線網絡技術在工業物聯網中的應用研究,為無線網絡技術應用提供重要的理論基礎支持。

1.1 工業物聯網概念

工業物聯網是我國新興產業發展的重要支撐技術,具有極大的社會價值、經濟價值及產業價值。通過物聯網能夠全面改造傳統的工業產業結構,推動我國工業產業高效率高質量,加快創新發展。近年來隨著物聯網的全面建設,我國物聯網產業綜合增長率已高達30%。而工業物聯網是在互聯網以及物聯網基礎上產生的一種全新概念,主要由互聯網、物聯網和工業物聯網三個部分組成[1]。首先互聯網指的是相互連接的網絡,而物聯網則是在物聯網的基礎上不局限于網絡連接,將各種事物與系統相互連接,構建更加全面的連接網絡,比如學校門禁系統就是將門禁卡學校大門連接在一起,雖然沒有通過網絡鏈接但實現了物與物之間的相互連接。工業物聯網則是將各種工業設備、工業系統相互連接在一起,使設備與設備之間形成良好的自動化生產關系,相互協同作業,打造智能化工業生產系統。

1.2 無線網絡技術概念

隨著科學技術的高速發展,無線網絡技術也在各領域得到了高效應用,目前無線網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絡與系統之間相互連接,為客戶端提供無線網絡連接。無線網絡技術是工業物聯網中的支撐技術,能夠實現工業信息實時共享。在無線網絡技術的支撐下工業物聯網也更加智能化,能夠在建立物與物之間聯系的基礎上實現網絡系統連接,構建更加完善的物聯網連接結構。目前在工業物聯網中主要應用Wi-Fi/802.11作為無線通信設備,用于工業生產數據傳輸。

2 工業互聯網對無線網絡技術的需求

工業互聯網已經成為我國工業產業發展的重要組成部分,通過工業互聯網能夠有效改革傳統的工業產業結構,有效提升工業產業的經濟附加值,隨著有關工業互聯網等研究不斷深入,無線網絡技術在工業互聯網中也得到了全面應用,目前工業互聯網對無線網絡技術的需求主要體現于以下幾個方面:

2.1 滿足工業物聯網的自動化生產需求

在工業物聯網系統當中,其系統構架、技術與應用直接影響了系統的功能效率。無線網絡技術則是保障系統功能效率的關鍵技術,通過無線網絡技術能夠構建良好的通信系統,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。尤其是在我國工業產業中許多大型生產場景需要運用許多設備與生產系統,利用無線網絡技術能夠使系統設備人員產品之間構建穩定通信環境,為各設備、人員之間進行通信,提供安全的無線連接系統,全面提高工業互聯網的自動化水平,滿足工業物聯網的自動化生產需求。

2.2 滿足工業互聯網的高效生產需求

工業互聯網能夠通過無線網絡技術進行不同距離、不同頻率的信息交互,目前工業互聯網中最常用的無線網絡技術包括ZigBee、NB-IoT、WiFi Halow等技術,我國工業物聯網規模已達到整體互聯網產業的21%,工業互聯網對我國工業產業影響巨大。工業互聯網主要可分為感知層、傳輸層和應用層三層,通過無線網絡技術能夠實現物與物之間的相互連接,并隨著網絡區域的全面覆蓋,也能夠利用無線網絡技術,優化工業互聯網系統,通過工業互聯網建立一個便捷工作環境,使物聯網系統中的設備、系統、工作、管理相互連接[2],形成以物聯網為核心的高效工作系統,滿足工業互聯網的高效生產需求。

2.3 滿足工業互聯網的安全生產需求

無線網絡技術能夠在監測區域內由多個傳感器節點相互連接組成一個多跳自動組織網絡系統,能夠實現多地協同實時監測、感知與處理。目前無線網絡技術正在向集成化、微型化方向發展,其智能化水平得到了全面提升,通過無線網絡技術融入傳感器、嵌入式計算以及無線通信技術,有效提高了無線網絡技術的感知能力、計算能力。因此在工業互聯網中應用無線網絡技術能夠精準感知工業系統中的實際情況,尤其是在極端的作業環境下利用無線網絡連接,能夠使傳感器保持良好的運行狀態,及時監測產業環境、產業進度,并進行數據分析,及時預測各種突發危險情況,制定緊急預案,有效保障人員安全、設備安全以及生產安全,滿足工業互聯網的安全生產需求。

3 無線網絡技術在工業互聯網中的應用

工業物聯網是在傳統控制網絡下產生的新一代智能化工業網絡系統,能夠有效應對工業環境復雜極端的實際情況,建立良好的連接網絡。目前無線網絡技術能夠有效滿足自動化工業生產需求、高效工業生產需求以及安全工業生產需求,無線網絡技術也可應用于工業產業的決策、生產、監測、通信等多個領域當中。

3.1 無線網絡技術在工業產業決策中的應用

無線網絡技術能夠實現高速數據傳輸,具有低成本、低耗能的優勢,在工業生產系統中通過無線網絡技術能夠實現快速部署、精準分析等功能,尤其是能夠應對各種惡劣的工業生產環境。目前無線網絡技術在工業產業決策中的應用主要體現于兩個方面:首先,通過生產數據提供決策支持。無線網絡技術構建在工業互聯網生產系統當中能夠按照提前設定好的數據對工業生產系統中的各種設備進行精準數據分析,整理詳細的數據報告,為企業決策提供重要支持,可根據各項數據進行生產決策調整以及制定戰略發展規劃;其次,通過行業數據提供決策支持。無線網絡技術也可以通過網關、互聯網、衛星等不同的通信方式實時關注工業產業整體發展情況,分析行業實際數據[3],進行產業評估、目標定位,有效提高企業的戰略決策能力。

3.2 無線網絡技術在工業生產中的應用

目前無線網絡技術在工業領域已經得到了廣泛應用,尤其是能夠實現工業安全制造,管理安防物流等多個領域,互融互通。在大數據技術的支持下無線網絡技術精準性、覆蓋性也得到了全面提升,無線網絡技術應用于工業生產中的應用主要有以下內容。首先,建立自動化生產系統。通過無線網絡技術能夠將各種設備相互連接,通過計算機發布工作指令之后,設備之間相互協同進行工業化生產,建立智能化自動化生產系統,有效提高工業生產效率[4];其次,進行自我調整。無線網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,根據工業生產需求持續擴容。在工業生產過程中無需進行手動配置就能夠自動發現新的節點,維護網絡系統正常運行,即便是發生故障之后也能夠實現自我調整;最后,節約生產成本。在傳統的工業生產系統當中主要以人為主,而無線網絡技術具有較強的智能化、自動化優勢,通過無線網絡技術應用能夠有效減少人力成本,最終節約生產成本。

3.3 無線網絡技術在工業監測中的應用

無線傳感器在工業領域主要負責生產、監測、安防等多項功能,隨著工業安全生產政策逐漸落實,在計算機無線通信以及微電子技術的推動下無線網絡技術也正在向智能化、網絡化方向發展,監測范圍大幅提升。隨著監測規模的不斷擴大,在工業生產過程中可有效通過無線網絡技術提高工業監測質量。無線網絡技術在工業監測中的應用主要有兩方面:(1)生產監測。傳感器節點對環境工作進度進行全面監測,監測內容包括生產、加工、運輸等多個環節,通過監測整個生產流程,可以保障生產質量,使整個生產系統穩定運行,掌握生產數據;(2)安全監測。我國工業產業的不斷發展,在工業生產當中對人員安全、設備安全、環境安全的標準不斷提高,通過無線網絡技術能夠對周圍環境進行監測,及時分析各種潛在危險因素,生成數據報告,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據,檢測周圍環境,了解周圍污染情況,及時制定解決策略,保障環境安全。

3.4 無線網絡技術在工業通信中的應用

目前無線網絡技術正在向智能化方向發展,具有較強的自動化控制能力與網絡通信技術,能夠實現人機交互,有效提高工業生產的安全性、高效性。因此在當前的工業互聯網當中,通信也是工業系統中的重要組成部分。無線網絡技術在工業通信中的應用有:(1)人機通信。在工業生產流程當中,系統信息是保障生產流程順利進行的關鍵環節,在無線網絡技術的支持下能夠通過無線網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,根據實際情況及時制訂生產計劃;(2)協同通信。在工業生產過程中需要各部門建立良好的協同培訓關系,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,實現遠距離急速通信,提高信息應用價值。同時在無線網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、政府、社會之間的互通互聯,使工業產業建設成為國家發展、社會發展、人民關注的核心事業,通過及時信息輸出,提高工業產業的社會地位與社會影響力,為工業產業發展打下良好基礎。

4 無線網絡技術在工業物聯網中的應用前景

當前物聯網主要經過了研發期、應用期、半智能化發展期、智能化時期。無線網絡技術以及物聯網技術都在我國醫療教育家居等多個領域得到了廣泛應用,在無線網絡技術的高速發展中工業物聯網也極大提高了我國工業生產效率,推動了工業產業便捷化、智能化發展。根據有關數據統計,物聯網產業鏈在未來的發展中會創造至少1000億元的產值[5]。目前多個省份都已經進行了物聯網發展規劃,形成了基本的物聯網產業框架,這也充分體現了我國物聯網產業發展的良好勢態。在我國多項重大戰略發展規劃中,也提出了物聯網以及工業物聯網建設的必要性,因此工業物聯網已經成為我國工業發展的重要組成部分,也是推動我國工業產業形成持續動態發展格局核心生命力。

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

隨著工業物聯網的持續建設,我國工業產業將迎來全新的發展階段,工業物聯網的自動化與智能化體系將會影響我國工業發展質量。通過無線網絡技術能夠進一步發揮工業物聯網在我國工業產業發展中產生的重要影響,推動我國工業產業長久可靠發展。尤其是工業物聯網的應用能夠有效減少工業產業危險性,在危險性較高的地區收集詳細的數據信息進行科學部署,有效開發,這也將對我國未來工業產業開發具有積極影響。

相信在未來的研究過程中,會進一步加強無線網絡技術與工業物聯網的深度融合,讓無線網絡技術與工業物聯網建立良好的協同發展關系,利用無線網絡技術的效率與可運作性水平作為工業物聯網的動態生命值,為物聯網建設提供關鍵保障。真正做到通過無線網絡技術加強工業物聯網建設,利用工業物聯網推動我國工業產業持續發展,以工業產業發展促進國家經濟與社會民生持續增長,形成良好的持續循環發展態勢,有效提高我國工業產業以及物聯網技術的持續發展。

結語

物聯網時代推動了國家經濟的發展,對于工業產業來說也是一次千載難逢的機遇,為此我國工業領域建立了工業物聯網,推動了我國工業事業的建設與發展。無線網絡技術作為工業物聯網中必不可少的應用技術,加強相關技術研發必將促進工業物聯網建設與發展,也將為各行各業應用工業物聯網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物聯網以及無線網絡技術的深入研究,用更多研究成果推動工業產業無線網絡技術高質量發展。