蒋昕昊_工业互联网体系架构2

物联网技术 2021年 / 第12期58远程协助、预测性维护、机器视觉质检等。

未来，5G+MEC 要与TSN 、DetNet 等技术相结合，为工业场景提供更高质量、更强确定性的网络。

同时，“5G+MEC+行业智能化应用”的新技术和新网络模式也将融入各个行业和企业的发展过程，带来真正的价值提升[15]。

（4）OPC UA工业界OT 和IT 融合是技术发展的必然趋势，而OPC UA 被公认为在这两者的融合和集成方面具有显著优势。

（5）大数据移动大数据包括用户产生的数据和运营商产生的数据。

5G 的应用使全球移动数据流量呈倍速增长，对移动大数据进行分析可以对5G 网络的发展起到优化和强化作用，如优化网络体系架构设计、提升运维效率、提升服务体验等[16]。

5.5.3 工业互联网实时性要求解决方案工业互联网对实时性有很高的要求。

实时性有2个方面的内容，一方面是传输速度足够快，另一方面是确定性足够高，即网络服务质量较高。

根据马君显教授题为《5G 与工业互联网融合中的时间相关问题》的报告，工业互联网的实时性需求可通过5G 通信、光纤传感网和工业互联网的深度融合获得满足。

其中，光纤传感网还需要进一步提高响应速度才能满足工业应用的实时性要求。

6 结 语5G+工业互联网是未来的发展趋势和各国之间的竞争核心，已经在全世界引起了高度重视。

目前，5G+工业互联网的发展势头良好，成效初现，但不可否认的是，它仍处于起参考文献[1]沈洲，安岗，余明明.5G 在工业互联网中的探索和应用[J].信息通信技术，2019，13（5）：17-22.[2]许英教.5G 通信场景及技术要点探析[J].数字通信世界，2020，184（4）：173.[3]师伟伦.5G 无线通信技术概念及其应用[J].科学大众，2020，84（2）：53.[4]林玮平，魏颖琪，李颖.5G 在工业互联网上的应用研究[J].广东通信技术，2018，38（11）：24-27.[5]肖娟.物联网形势下的5G 通信技术研究[J].无线互联科技，2019，16（20）：1-2.[6]张长青.基于5G 环境下的工业互联网应用探讨[J].电信网技术，2017，43（1）：29-34.[7]陆剑峰，王盛，张晨麟，等.工业互联网支持下的数字孪生车间 [J].自动化仪表，2019，40（5）：1-5.[8]余晓晖，杨希，蒋昕昊.工业互联网的发展实践与未来方向[J].新经济导刊，2019，19（2）：34-38.[9]孙兆亮.5G 移动通信技术下的物联网时代[J].中国新通信，2020，22（10）：23.[10]于瑞强.基于5G 网络下的物联网通信技术与挑战[J].科学技术创新，2020，10（4）：67-68.[11]毛光烈，汤方晴.“5G+工业互联网”的融合机理及推进策略[J].杭州电子科技大学学报（社会科学版），2020，16（3）：5-8.[12]赵嫣艳.5G 工业应用技术研讨会在北京举行[J].智慧中国，2020，6（1）：84-86.[13]王俊文.未来工业互联网发展的技术需求[J].电信科学，2019，35（8）：32-44.[14]朱瑾瑜，段世惠，张恒升，等.时间敏感网络技术在工业互联网领域应用必要性分析[J].电信科学，2020，36（5）：115-124.[15]肖羽，王帅.5G 和MEC 在工业互联网中的应用探讨[J].邮电设计技术，2020，63（7）：7-11.[16]邬贺铨.大数据驱动5G 网络与服务优化[J].大数据，2018，4（6）：1-8.《物联网技术》杂志投稿要求《物联网技术》杂志的论文格式要求如下：1. 投稿的论文稿件中应具有中文标题、作者单位和署名、摘要、关键词（6个以上），论文正文部分应具有引言和结束语，参考文献（10条以上），文后应附主要作者简介（作者简介包括：姓名、出生年月、性别、学历、职称、研究方向）；2. 稿件中的图表一般不超过5幅，并要求标注清楚、规范；3. 稿件长度在5 000字以内；4. 投稿稿件请用Word 文档编辑（编排格式不限）并通过网站在线投稿。

工业互联网体系架构1.边缘计算层：边缘计算是指将数据的处理和分析推向网络边缘，减少数据的传输延迟和带宽占用。

在工业互联网中，边缘计算层可以将边缘设备（如传感器、PLC、机器人等）与云平台连接，实现实时数据采集、处理和分析。

边缘计算还可以支持设备和系统的自主决策和智能调度，提高生产效率和响应速度。

2. 通信传输层：通信传输层是工业互联网的基础，用于实现设备之间的网络连接和数据传输。

通信传输层包括有线和无线通信技术，如以太网、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。

通过通信传输层，边缘设备可以与其他设备、运营商、云平台等进行数据交互和通信。

3.云计算和大数据层：云计算和大数据是工业互联网的核心技术，用于存储、处理和分析海量的数据。

在云计算和大数据层，工业互联网平台提供了数据存储、计算和分析的基础设施和服务，支持企业进行数据挖掘、预测分析、模型优化等工作。

通过云计算和大数据技术，可以实现对生产过程、设备状态、能源消耗、产品质量等信息的实时监控和分析，为企业提供决策支持和优化方案。

4.应用层：应用层是工业互联网的核心功能层，用于实现各类应用场景。

在应用层，工业互联网平台可以提供包括生产计划管理、设备维护管理、供应链管理、质量管理、产品追溯等一系列应用功能。

通过应用层，企业可以实现生产过程的智能化、自动化和协同化，提高生产效率和产品质量。

5.安全和隐私保护层：工业互联网的安全和隐私保护层是保证数据安全和业务运行的重要保障。

在这一层面上，工业互联网平台需要采用多层次、多角度的安全措施，如身份认证、访问控制、数据加密、安全传输等。

安全和隐私保护层还需要考虑法律法规和业界标准的要求，确保企业和用户的数据安全和隐私不受侵犯。

总结起来，工业互联网体系架构包括边缘计算层、通信传输层、云计算和大数据层、应用层和安全和隐私保护层。

这一架构将边缘设备、通信技术、云计算和大数据技术、应用功能和安全保障有机地结合在一起，实现了工业生产、管理和服务的协同和智能化。

工业互联网基础知识目录一、工业互联网概述 (3)1.1 定义与概念 (3)1.1.1 工业互联网的定义 (4)1.1.2 工业互联网的起源与发展 (5)1.2 架构与组成 (7)1.2.1 核心架构 (8)1.2.2 关键技术 (9)二、工业互联网的应用领域 (11)2.1 制造业 (12)2.1.1 智能制造 (13)2.1.2 工业机器人 (14)2.2 供应链管理 (15)2.2.1 需求预测与库存管理 (16)2.2.2 物流追踪与配送优化 (17)2.3 城市管理 (18)2.3.1 智慧城市 (20)2.3.2 能源管理与环保 (21)2.4 其他领域 (22)2.4.1 医疗健康 (23)2.4.2 教育培训 (24)三、工业互联网的发展趋势 (25)3.1 5G与物联网的融合 (26)3.1.1 5G技术简介 (28)3.1.2 物联网在工业互联网中的应用 (29)3.2 AI与大数据的赋能 (30)3.2.1 人工智能在工业互联网中的作用 (32)3.2.2 大数据分析在工业优化中的应用 (33)3.3 边缘计算与云计算的结合 (34)3.3.1 边缘计算简介 (35)3.3.2 云计算在工业互联网中的应用 (36)3.4 网络安全与隐私保护 (38)3.4.1 工业互联网安全挑战 (39)3.4.2 数据隐私保护措施 (40)四、工业互联网的挑战与机遇 (41)4.1 技术挑战 (42)4.1.1 技术标准与互操作性 (43)4.1.2 技术更新与研发投入 (45)4.2 商业模式与盈利路径 (46)4.2.1 企业上云与数字化转型 (47)4.2.2 商业模式的创新与实践 (48)4.3 政策与法规环境 (50)4.3.1 国家政策支持 (51)4.3.2 法律法规保障 (52)一、工业互联网概述工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等全面连接，实现全要素、全流程、全产业的深度互联和智能化发展。

Vol. 25 No. 12Dec. 2 0 19第25卷第12期2 0 19年12月计"机集成制造系统Computer Integrated Manufacturing SystemsDOI ： 10. 13196/j. cims. 2019. 12. 001工业互联网体系架构2.0余晓晖，刘 默，蒋昕昊,尹杨鹏，杨希,刘棣斐，张恒升,刘晓曼，池程(中国信息通信研究院，北京100191)摘 要：工业互联网正处于高速发展阶段，为工业数字化转型、经济高质量发展带来了新的支撑，已得到政府、产业界、学术界的广泛关注#与此同时，工业互联网跨学科、跨领域的复杂特征对构建统一的体系架构提出要求， 各国纷纷开展相应工作。

立足当前我国工业互联网发展现状，充分借鉴国外体系架构优点，从业务、功能、实施等层面出发，提出了具有我国特色的工业互联网综合性架构，指导工业互联网发展和实践。

最后，给出体系架构引领我国工业互联网发展的相关建议#关键词：工业互联网；体系架构；业务功能;应用实践中图分类号：TP393 文献标识码：AIndustrial Internet Architecture 2. 0YU Xiaohui ，LIUMo, JIANG Xinhao ，YIN Yangpeng ，YANGX$ LIUDifei ，ZHANG Hengsheng ，LIU Xiaoman ，CHI Ch e ng(China Academy of Information and Communications Technology ,Beijing 100191,China )Abstract ：The Industrial Internet is at a high-speeddevelopment stage ， bringing new support for industrial digitaltransformation and high-quality economic development ， which has attracted widespread attention from the govern ­ment ，industry and academia. At the same time ，the interdisciplinary and interdisciplinary complex characteristics of :ndustr:al Internet had requ:red the establ shment of un f:ed system arch tecture and countr:es were beg:nn:ng towork accordingly. Based on the current status of China's industrial Internet development ， by fully drawing on the advantagesofforeignsystemarchitectures acomprehensiveindustrialInternetarchitecturewithChinesecharacter-isticswasproposedtoguidethedevelopmentandpracticeofindustrialInternetfromtheaspectsofbusiness func ­tion andimplementation'Therelevantsuggestionsforthearchitecture weregiventoleadthe developmentof China's industrial Internet.Keywords ：industrial Internet ； architecture ； business functions ； application practiceo 引言当前，以新一代信息技术为驱动的数字浪潮正 深刻重塑经济社会的各个领域［1］，移动互联、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术与各产业深度 融合，推动生产方式、产品形态、商业模式、产业组织和国际格局深刻变革，并加速推进第四次工业革命 的孕育与发展。

工业互联网体系架构2.0共3篇工业互联网体系架构2.01随着“工业互联网”概念的提出，工业制造业正面临数字化、网络化和智能化的新时代。

工业互联网是指以物物互联、人机互联和智能决策为核心特点的新型信息化和工业化深度融合的产业形态。

而工业互联网体系架构则是这个产业形态的基石，是工业制造业实现数字化、网络化和智能化的关键前提。

在工业互联网体系架构1.0时代，人们主要采用基于传统技术、信息孤岛的思维模式来实现数字化、网络化和智能化，这导致了工业生产环节的信息孤立，处理能力不足，难以满足产业快速发展的需求。

如今，工业互联网体系架构2.0已经全面崭露头角，以场景应用为基础，实现了多数据源、海量数据、复杂数据的整合和处理，使得工业生产变得更加高效、智能化和可持续。

工业互联网体系架构2.0的核心是基于场景，区别于传统的基于技术领域的体系架构，它将相似产业链、类似场景的企业，以及不同产业相同场景的企业，汇聚在一起，形成以产业链场景为中心的体系架构。

这样的体系架构更便于形成基于场景的信息流、物流、价值流，从而实现全产业链、全价值链的数字化和智能化协同。

工业互联网体系架构2.0还包括边缘计算、云计算、大数据、物联网技术等，它们的整合和共享构成了工业制造的数字基础架构。

其中，边缘计算技术的应用，使得网络性能得以优化，实现了低延迟、高可靠和在线随时可用等特性。

云计算技术的应用，则将分布式的计算资源构成统一的服务，使得机器学习、能源管理、安全监控等应用得以实现。

大数据的应用，则可以整合工业系统内部数据、外部数据、历史数据等，形成更加全面、准确的信息。

物联网技术的应用，则能够提升系统的感知和控制能力，从而实现自动化、智能化生产。

工业互联网体系架构2.0的实施，需要从多个方面推进。

首先，要在技术上进行升级。

例如，要升级网络设备、传感器、自动化设备等，使其变得更加智能化和互联化。

其次，要在组织上进行升级。

例如，要改变传统的单向管理模式，实现信息和决策的共享。

⼯业互联⽹技术体系研究与应⽤分析⼯业互联⽹是制造业与信息技术融合形成的应⽤结构，通过⼤数据分析、互联⽹技术与⽣产现场设备机器的全⾯结合，完成制造业和互联⽹融合的升级发展。

因此，主要从国内外⼯业互联⽹的发展状况、⼯业互联⽹典型的应⽤场景、框架结构进⾏分析，概括涵盖的关键技术主要包括⼯业数据采集、存取和利⽤技术、⼯业产品的智能化技术、异构⽹络的融合技术和⼯控安全的防护技术，然后通过技术和⾏业的实施分析说明⼯业互联⽹平台在⾏业中产⽣的效果。

⼯业互联⽹（Industrial Internet）是互联⽹和新⼀代信息技术在⼯业领域、全产业链、全价值链中的融合集成应⽤，是实现⼯业智能化的综合信息基础设施。

它的核⼼是通过⾃动化、⽹络化、数字化、智能化等新技术⼿段激发企业⽣产⼒，从⽽实现企业资源的优化配置，最终重构⼯业产业格局。

⼯业互联⽹建设已被列为上国家重点战略⼯作，具有巨⼤的经济价值，且随之产⽣了智能制造、M2M、信息物理系统（Cyber-physical system，CPS）、物联⽹、⼯业4.0等热门概念。

加速推动⼯业互联⽹核⼼技术创新突破，围绕⼯业互联⽹设备、控制、平台、数据，从⽹络、数据和安全3个⽅⾯有效地给企业赋能智慧制造，加强相关核⼼技术和产品的研发突破，加快技术成果转化和产品服务创新，通过物联⽹、互联⽹技术实现⼯业系统的互联互通，通过构建⼯业互联⽹安全框架和防护体系实现⼯业企业的安全防护，利⽤数据感知、采集与集成应⽤等技术，实现⽣产过程中运营管理优化、⽣产协同和资源的有效利⽤。

1、⼯业互联⽹发展现状⼯业互联⽹（Industrial Internet）是通⽤电⽓（General Electric，GE）提出的概念，由机器、设备和⽹络组成，能够在更深层⾯和连接能⼒、⼤数据、数字分析结合。

国外企业在⼯业互联⽹的技术概念、商业模式领域投⼊了⼤量⼈⼒、物⼒和财⼒，并且利⽤⾃⾝的优势搭建了⼯业互联⽹平台，其中最具有代表性的是GE的⼯业互联⽹操作系统Predix和西门⼦Siemens基于云的开放式物联⽹操作系统MindSphere。

电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering数据库技术Database Technology基于区块链的工业互联网平台体系架构设计张银利(金航数码科技有限责任公司陕西省西安市710082 )摘要：本文提出了一种基于区块链的工业互联网平台体系架构设计方案，在简单分析该平台架构设计背景的基础上，从总体设计、主要功能层级设计、其他功能设计这三方面入手，阐述了该基于区块链的工业互联网平台的设计方案，为类似工业互联网平台设计提供 参考。

关键词：区块链技术；工业互联网；体系架构对于工业互联网而言，其主要优势在于依照现实需求提供服务，有着极高的推广应用价值。

而就当前的情况来看，工业互联网整体 运行效率难以达到理想水平。

因此，提出一种技术先进的、功能全 面的工业互联网平台体系架构具有极高的现实价值，实践中，区块 链技术的引入极具优势，值得重点探究与应用。

1基于区块链的工业互联网平台体系架构设计的背景分析在科学技术不断发展的今天，信息技术与物联网技术的融合已 然成为必然发展趋势，将其工业制造行业也受到重点关注。

随着物 联网技术在工业制造行业中的深入应用，物联网制造新模式逐步形 成，推动着整个行业不断向着云计算工业制造行业的方向发展，此 时，需要更新的服务平台作为支撑。

对于工业互联网来说，在该平 台内引入了信息技术以及物联网技术，能够根据不同用户的差异性 需求安排资源，平台整体具备极强的服务性功能。

综合来看，以往 的工业互联网虽然可以满足相关企业对小型物联网网络的需求，但 是无法满足当前及未来行业发展的现实需求。

在这样的大背景下，设计一种可以满足工业制造业生态系统中大规模物联网需求的工业 互联网平台体系迫在眉睫[2]。

2基于区块链的工业互联网平台体系架构的方案设计2.1总体设计在该工业互联网平台体系架构中，存在于同盟链中的各个组织 综合构成一个实体，且各个组织之间可以自由的完成多种业务建立 (业务与业务之间相互隔离）。