8、物联网技术应用、需求与挑战解析

物联网技术应用、需求与挑战解析

1. 物联网典型应用

1.1 智能制造与交互设计

物联网在近十年一直是热门话题，数百万设备可直接接入互联网，催生了智能家居、移动健康管理等众多应用。在工业领域，工业物联网（IIoT）设备应运而生，包括传感器、执行器以及智能手机、平板电脑和智能眼镜等移动设备，使得移动通讯在智能工厂中无处不在。

IIoT 设备能提供大量关于温度、压力、机器状态等数据，与传统机器数据采集相比，数据量显著增加，边缘机器之间以及分布式机器与云服务之间的交互也会增多。数字化、工业 4.0 或先进制造等项目推动了这一进程，同时也对生产现场和系统在数字时代的灵活性提出了新要求，这给通信网络带来了新的约束和需求。

现代工厂中 IIoT 组件在通信网络方面常被忽视，会给网络架构、性能工程和 IT 安全带来巨大问题，因此需要网络及其元素从边缘组件到骨干网再到通信源或汇的自主灵活配置。网络切片常用于骨干网部分，以区分不同类型的通信和数据流，但它无法应对边缘的物理灵活性以及生产系统端到端保证的需求。

软件定义网络（SDNs）是解决这些挑战的一种方案，它允许灵活的网络配置。虚拟网络功能（VNFs）将问题分解为更小、更易管理的元素。网络服务整合多个 VNF 的服务，使机器园区操作员能将现有机器连接到基于云的服务，如数据分析。数据分析可帮助操作员确定维护间隔、机器故障或潜在的性能提升。

机器数据采集是数据分析的基础。机器不断生成操作数据、机器数据和过程数据（O/M/P 数据），过去大部分数据仅在机器内部使用，但随着大数据和数据分析的兴起，对这些数据的利用需求不断增加，这也极大提高了对工厂网络的要求。机器由可编程逻辑控制器（PLC）控