工業自動化中物聯網技術的應用研究

張海龍

（山西云時代技術有限公司，山西太原 030001）

科學技術的發展與改革能夠促進社會經濟的發展模式，從第一次工業革命到現代互聯網技術，為社會發展提供了重要的技術支持，也促進社會經濟的大幅度增長。物聯網技術是近幾年社會發展需求產生的一種技術，其在工業領域中具有重要的應用價值，人們借助物聯網技術實現不同的物體可以相互連接，以因特網作為根基，實現信息的交流，促進工業自動化的應用，推動工業化產業的發展。

1 物聯網概述

1.1 物聯網的內涵

物聯網技術主要利用互聯網的信息交流、信息的傳感器與接收器、GPS定位系統、激光掃描儀與激光射頻識別等技術和裝備，實現對物體的信息采集、交換、連接等，實現不同物體之間的連接、不同物體和人的連接。綜上所述，物聯網是一種基于互聯網的信息承載，能夠使所有可連接的獨立物體進行彼此溝通[1]。

1.2 工業物聯網

工業物聯網是物聯網在工業領域的應用，主要把各種傳感器、監控器、通信技術與智能化系統等技術應用在工業生產的過程中，以提高工業生產效率、節約工業生產時間、降低生產成本，實現企業效益提升的目的。從現階段應用形式分析，工業物聯網的應用呈現信息交流、自動化、鑲嵌式、安全性等多種特點[2]。

1.3 工業物聯網的發展現狀

隨著時代的發展，社會經濟水平不斷提高，科技技術日新月異，物聯網技術不斷完善和更新，使得物聯網技術在更多的領域得以應用，實現物聯網技術的價值。例如，物流公司的全國物流監控，實現物與物的信息傳遞交流，完善物流運輸體系。物聯網技術架構相對完善，能夠把信息和各項應用具體化，工業物聯網能夠對人們日常生活產生積極影響，在今后的發展中將被廣泛應用[3]。

1.4 物聯網在自動化工業應用的缺陷

物聯網在自動化工業上應用存在一些不足，在自動化工業中物聯網技術對感知層要求比較高，目前傳感器的水平無法達到相應的技術手段，對應的感知層無法滿足物聯網技術的需求。現階段的智能系統還有待完善，達不到人工智能的水平，無法滿足自動化工業的生產的合理化[4]。

2 物聯網關鍵技術

2.1 技術架構

物聯網技術的實現需要整體的技術架構，逐步完善架構的每個環節，實現物體的互通操作。

物聯網技術架構[5]如表1所示。

表1 物聯網技術架構

2.2 物聯網數據和信號處理

隨著工業自動化生產的實際開展，物聯網本身也將具備一定的信息處理能力，使工業自動化生產和銷售活動產生的數據得以收集通過計算機技術加以處理和分析。將物聯網應用到工業自動化中，可以根據相關語義，借助物聯網中的關鍵技術和設備，對信息數據進行合理分析和采集，基于結構化信息對采集的數據進行合理處理和分析。

2.3 感知層RFID技術

RFID是無線射頻識別通信技術，在物聯網中歸屬于感知層，其工作原理是通過無線電波識別被指定的物體，獲得物體的信息。在信息采集中通過對ID二維碼等掃描識別物體的信息，不需要直接與物體進行接觸，目標物體進入射頻信號覆蓋范圍內時，接收解讀裝置發出可捕捉物體的信號，或由目標物體主動發射信號，由接收機接收并傳送信息。

例如，在快遞行業，每天的物流環節中都要處理大量的快遞，單靠人工處理難以完成大量的快遞信息掃描，將直接影響快遞工作的速度，致使工作效率不高。通過RFID技術的應用，可以極大提高掃描快遞的效率，還能夠有效地保證信息的精準性。RFID技術對整個物聯網的發展具有十分重要的意義。

2.4 嵌入式系統技術

嵌入式系統技術處理層技術一種，對感知層收集的信息進行處理，實現軟硬件結合的目的，技術復雜程度更高。現階段，科技不斷更新，經濟不斷進步，嵌入式系統不斷完善，也不斷向各個領域滲透。

2.5 物聯網網關技術

網關是連接傳感器的通信網與內網的通信網的關鍵設備，其主要功能是網絡數據傳輸、物理協議的匹配、網絡節點的管理等。在物聯網環境下，物聯網網關是一個網絡單元設備組件，其主要是傳輸不同傳感器收集的物理信息，通過特定的通信協議實現遠距離的內網數據傳輸，還能夠有效保證數據的安全性。

2.6 智能終端

智能終端一般計算機或大型服務器，其能夠滿足物聯網的各類信息應用需求，具備物聯網傳感器傳輸數據的收集、計算與執行能力。智能化終端與人們的需求密切相關，例如用于工業機動化生產監控領域的智能化終端，除了具備基礎的工業數據采集功能與監控功能以外，還具備預警和報警功能，智能終端能夠對工業生產進行數據化分析，并在事故發生前將報警信息發送到管理人員的通信設備中，起到遠程智能化管理的作用。

3 工業自動化中物聯網技術的應用

3.1 工業生產制造中的物聯網技術應用

當前，隨著物聯網技術的不斷發展，已被廣泛地應用于工業生產的各個領域。為了使生產設備在企業實際生產過程中提高運行速度，可根據生產設備的性質和特點。采用物聯網技術進行輔助，可以明顯提高設備的運行效率，也可以使企業生產實現更好發展。在實際的工業自動化生產中，可以應用物聯網技術對產品原材料進行識別檢測，充分發揮物聯網的實際價值。在工業生產加工的過程中，可以通過物聯網技術的應用，更好地發現不符合標準的材料和產品，促使工業自動化生產水平能夠達到更高的水平，提高工業生產的效率，降低生產成本，實現工業自動化的良好發展。

3.2 工業安全生產中的物聯網技術應用

長期以來，工業安全問題一直是工業生產中的關鍵問題，在工業自動化生產中必須加強安全管理問題的研究和實施。物聯網技術具有GPS全球定位系統，能夠有效地對物體進行精準定位，其感知層能有效地接收一切信息，對發生的安全問題及時進行反饋與定位，提高工業生產的安全性。在自動化工業生產過程中，合理地運用物聯網技術，對生產的原材料和產品的運輸都進行監控，有效保證工業安全生產，還可以提高工業生產效率。在自動化工業生產線上安裝相關的感知層設備，采用智能化系統進行運轉，通過智能化系統對生產線進行定位，保證自動化生產線各個環節沒有問題，實現工業生產的自動化操作，避免因員工造成的安全問題，確保工業生產順利進行，促進工業生產自動化發展與推廣。

3.3 物聯網應用中的工業節能

綠色生產與可持續發展已經成為當前工業生產發展的重要條件，但在實現工業生產中，無法做到節能與綠色生產，大多數工業生產都會對周邊環境造成一定破壞，工業可持續化發展需要進一步提高。經過大量的工業生產實踐證明，物聯網技術應用能夠有效地解決高污染問題，特別是在生產線的裝備上安裝感知層設備，能夠對整個生產過程中產生的污染進行全方位監測，建立環境污染監測系統，充分實施工業的可持續發展理念。基于污染監測系統的應用能滿足自動化工業生產的需求，在自動化工業生產設備中應用物聯網技術，用以對自動化生產的節能減排，實現工業生產的可持續發展目標，促進工業自動化更好發展。

3.4 物聯網應用的產品信息化

人們的生活水平近年來大幅度提高，人們的安全意識也逐漸加強，人們對產品的質量要求也越來越高，國家對企業生產的產品質量進行了嚴格監控與抽查。企業面臨國家政策時進行了工業生產內部監控，并在生產后增加產品信息，嚴格按照國家的要求進行產品銷售。但產品銷售時存在一些問題，這些問題直接影響產品的市占率，影響企業的盈利，必須在銷售時進行及時的監控。物聯網能夠實現對生產銷售等諸多環節進行監控，及時地發現問題并解決，避免因時間問題對企業造成巨大損失。

3.5 物聯網應用運營管理

物聯網技術在工業領域的運營管理中具有巨大價值，其能提高工業生產中管理效率與供應鏈的發貨效率，并間接提高工業生產效率，促使企業現代化工業生產的實現。例如，生產管理中的追溯系統，能夠使產品保持唯一性，每個產品都有對應的二維碼，對產品的種類和來源都有清晰信息，可以實現從進料到成品的全過程控制。

4 結語

隨著科技的不斷發展，工業自動化已經成為未來社會發展的趨勢，物聯網技術對工業自動化發展具有重要作用。對工業自動化企業而言，物聯網技術必須逐漸引入工業自動化生產的各個環節，以推動工業自動化發展。