2、工业物联网与工业4.0：概念、架构与应用

工业物联网与工业4.0：概念、架构与应用

1. 工业物联网与工业4.0概述

工业物联网（IIoT）和工业4.0是新兴且快速发展的领域，受到学生、研究人员、学术界和工业界人士的广泛关注。工业物联网聚焦于物联网在工业领域的特定应用，旨在改善现有流程和系统，将自动化系统与企业、规划和产品生命周期相连接。工业4.0则通过整合传感器、通信和计算处理等现代技术，实现工业流程的变革，也被称为第四次工业革命。

1.1 工业物联网与工业4.0的发展驱动

工业4.0的发展得益于多种技术的融合，如人工智能、量子计算、基因测序、增强和虚拟现实、5G及以上无线通信技术以及3D打印等。通用电气（GE）提出了“工业互联网”的概念，描述了通过网络物理系统、高级分析和基于云的平台实现机器的工业转型。后来，工业互联网联盟（IIC）和GE认定工业物联网是工业互联网的同义词。

1.2 工业物联网的应用领域

工业物联网在制造、航空、运输、供应链、采矿和医疗保健等行业有着广泛应用。它通常是信息技术（IT）和运营技术（OT）的融合，通过互连传感器和执行器，改善工业工作条件、提高产品质量、延长机器寿命、促进自动故障检测和维护，并优化资产利用。

2. 物联网基础

2.1 物联网的定义与发展

物联网是指通过传感器、执行器和软件将物理设备（如电器、车辆和人类）互连形成的网络。英国技术先驱凯文·阿什顿（Kevin Ashton）在麻省理工学院（MIT）首次提出了“物联网”这一术语。思科估计，物联网的概念在2008 - 2009年间逐渐形成。借助物联网，物理设备可以相互通信、交互、处理和交换数据，从而提高效率、实现自动化、