无线网络技术在工业互联网中的运用探析

段汝林

广东行政职业学院 广东广州 510550

随着互联网技术的高速发展,诞生了物联网,物联网是互联网的一种延伸,能够不再局限于网络将各种事物连接在一起。工业物联网则是将各种工业设备、系统相互连接,实现流水化、自动化作业,有效提高了工业生产效率。然而在工业物联网的建设当中,无线网络技术发挥了重要作用,无线网络技术作为一种容量较大,且具备高速率的新型分布式网络,能够使各网络节点在保持静止的状态下相互连接协同作业,因此无线网络技术也是建立工业物联网的关键技术。但是当前针对无线网络技术在工业物联网中的应用研究还较少,本文将对无线网络技术在工业物联网中的实际应用情况展开分析探究,为我国工业互联网研究提供翔实的理论支持。

1 相关概念阐述

目前物联网已经在工业领域占据了重要地位,随着工业物联网的不断建设,工业环境、工业流程都发生了巨大的变化。无线网络技术作为工业物联网中的支撑技术,应进一步加强无线网络技术在工业物联网中的应用研究,为无线网络技术应用提供重要的理论基础支持。

1.1 工业物联网概念

工业物联网是我国新兴产业发展的重要支撑技术,具有极大的社会价值、经济价值及产业价值。通过物联网能够全面改造传统的工业产业结构,推动我国工业产业高效率高质量,加快创新发展。近年来随着物联网的全面建设,我国物联网产业综合增长率已高达30%。而工业物联网是在互联网以及物联网基础上产生的一种全新概念,主要由互联网、物联网和工业物联网三个部分组成[1]。首先互联网指的是相互连接的网络,而物联网则是在物联网的基础上不局限于网络连接,将各种事物与系统相互连接,构建更加全面的连接网络,比如学校门禁系统就是将门禁卡学校大门连接在一起,虽然没有通过网络链接但实现了物与物之间的相互连接。工业物联网则是将各种工业设备、工业系统相互连接在一起,使设备与设备之间形成良好的自动化生产关系,相互协同作业,打造智能化工业生产系统。

1.2 无线网络技术概念

随着科学技术的高速发展,无线网络技术也在各领域得到了高效应用,目前无线网络技术的主要构成包括路由器和客户端两个方面,通过路由器能够使网络与系统之间相互连接,为客户端提供无线网络连接。无线网络技术是工业物联网中的支撑技术,能够实现工业信息实时共享。在无线网络技术的支撑下工业物联网也更加智能化,能够在建立物与物之间联系的基础上实现网络系统连接,构建更加完善的物联网连接结构。目前在工业物联网中主要应用Wi-Fi/802.11作为无线通信设备,用于工业生产数据传输。

2 工业互联网对无线网络技术的需求

工业互联网已经成为我国工业产业发展的重要组成部分,通过工业互联网能够有效改革传统的工业产业结构,有效提升工业产业的经济附加值,随着有关工业互联网等研究不断深入,无线网络技术在工业互联网中也得到了全面应用,目前工业互联网对无线网络技术的需求主要体现于以下几个方面:

2.1 满足工业物联网的自动化生产需求

在工业物联网系统当中,其系统构架、技术与应用直接影响了系统的功能效率。无线网络技术则是保障系统功能效率的关键技术,通过无线网络技术能够构建良好的通信系统,利用ZigBee、WiFi、NB-IoT等通信技术进行远距离通信,可应用于不同场景当中。尤其是在我国工业产业中许多大型生产场景需要运用许多设备与生产系统,利用无线网络技术能够使系统设备人员产品之间构建稳定通信环境,为各设备、人员之间进行通信,提供安全的无线连接系统,全面提高工业互联网的自动化水平,满足工业物联网的自动化生产需求。

2.2 满足工业互联网的高效生产需求

工业互联网能够通过无线网络技术进行不同距离、不同频率的信息交互,目前工业互联网中最常用的无线网络技术包括ZigBee、NB-IoT、WiFi Halow等技术,我国工业物联网规模已达到整体互联网产业的21%,工业互联网对我国工业产业影响巨大。工业互联网主要可分为感知层、传输层和应用层三层,通过无线网络技术能够实现物与物之间的相互连接,并随着网络区域的全面覆盖,也能够利用无线网络技术,优化工业互联网系统,通过工业互联网建立一个便捷工作环境,使物联网系统中的设备、系统、工作、管理相互连接[2],形成以物联网为核心的高效工作系统,满足工业互联网的高效生产需求。

2.3 满足工业互联网的安全生产需求

无线网络技术能够在监测区域内由多个传感器节点相互连接组成一个多跳自动组织网络系统,能够实现多地协同实时监测、感知与处理。目前无线网络技术正在向集成化、微型化方向发展,其智能化水平得到了全面提升,通过无线网络技术融入传感器、嵌入式计算以及无线通信技术,有效提高了无线网络技术的感知能力、计算能力。因此在工业互联网中应用无线网络技术能够精准感知工业系统中的实际情况,尤其是在极端的作业环境下利用无线网络连接,能够使传感器保持良好的运行状态,及时监测产业环境、产业进度,并进行数据分析,及时预测各种突发危险情况,制定紧急预案,有效保障人员安全、设备安全以及生产安全,满足工业互联网的安全生产需求。

3 无线网络技术在工业互联网中的应用

工业物联网是在传统控制网络下产生的新一代智能化工业网络系统,能够有效应对工业环境复杂极端的实际情况,建立良好的连接网络。目前无线网络技术能够有效满足自动化工业生产需求、高效工业生产需求以及安全工业生产需求,无线网络技术也可应用于工业产业的决策、生产、监测、通信等多个领域当中。

3.1 无线网络技术在工业产业决策中的应用

无线网络技术能够实现高速数据传输,具有低成本、低耗能的优势,在工业生产系统中通过无线网络技术能够实现快速部署、精准分析等功能,尤其是能够应对各种恶劣的工业生产环境。目前无线网络技术在工业产业决策中的应用主要体现于两个方面:首先,通过生产数据提供决策支持。无线网络技术构建在工业互联网生产系统当中能够按照提前设定好的数据对工业生产系统中的各种设备进行精准数据分析,整理详细的数据报告,为企业决策提供重要支持,可根据各项数据进行生产决策调整以及制定战略发展规划;其次,通过行业数据提供决策支持。无线网络技术也可以通过网关、互联网、卫星等不同的通信方式实时关注工业产业整体发展情况,分析行业实际数据[3],进行产业评估、目标定位,有效提高企业的战略决策能力。

3.2 无线网络技术在工业生产中的应用

目前无线网络技术在工业领域已经得到了广泛应用,尤其是能够实现工业安全制造,管理安防物流等多个领域,互融互通。在大数据技术的支持下无线网络技术精准性、覆盖性也得到了全面提升,无线网络技术应用于工业生产中的应用主要有以下内容。首先,建立自动化生产系统。通过无线网络技术能够将各种设备相互连接,通过计算机发布工作指令之后,设备之间相互协同进行工业化生产,建立智能化自动化生产系统,有效提高工业生产效率[4];其次,进行自我调整。无线网络技术具有良好的自我组织、自我管理以及自我复原功能,具有较强的容错性,能够利用多点通信,根据工业生产需求持续扩容。在工业生产过程中无需进行手动配置就能够自动发现新的节点,维护网络系统正常运行,即便是发生故障之后也能够实现自我调整;最后,节约生产成本。在传统的工业生产系统当中主要以人为主,而无线网络技术具有较强的智能化、自动化优势,通过无线网络技术应用能够有效减少人力成本,最终节约生产成本。

3.3 无线网络技术在工业监测中的应用

无线传感器在工业领域主要负责生产、监测、安防等多项功能,随着工业安全生产政策逐渐落实,在计算机无线通信以及微电子技术的推动下无线网络技术也正在向智能化、网络化方向发展,监测范围大幅提升。随着监测规模的不断扩大,在工业生产过程中可有效通过无线网络技术提高工业监测质量。无线网络技术在工业监测中的应用主要有两方面:(1)生产监测。传感器节点对环境工作进度进行全面监测,监测内容包括生产、加工、运输等多个环节,通过监测整个生产流程,可以保障生产质量,使整个生产系统稳定运行,掌握生产数据;(2)安全监测。我国工业产业的不断发展,在工业生产当中对人员安全、设备安全、环境安全的标准不断提高,通过无线网络技术能够对周围环境进行监测,及时分析各种潜在危险因素,生成数据报告,并制定预警措施,有效保障施工人员能够在安全的施工条件下进行施工。同时也能够通过分析施工数据,检测周围环境,了解周围污染情况,及时制定解决策略,保障环境安全。

3.4 无线网络技术在工业通信中的应用

目前无线网络技术正在向智能化方向发展,具有较强的自动化控制能力与网络通信技术,能够实现人机交互,有效提高工业生产的安全性、高效性。因此在当前的工业互联网当中,通信也是工业系统中的重要组成部分。无线网络技术在工业通信中的应用有:(1)人机通信。在工业生产流程当中,系统信息是保障生产流程顺利进行的关键环节,在无线网络技术的支持下能够通过无线网络通信技术搭建人机通信桥梁,使工作人员能够及时了解机器设备的工作情况以及使用信息,根据实际情况及时制订生产计划;(2)协同通信。在工业生产过程中需要各部门建立良好的协同培训关系,进行信息交互与信息传播。在此过程中通过无线网络技术能够为各部门、各组织搭建良好的信息通信渠道,实现远距离急速通信,提高信息应用价值。同时在无线网络技术的应用过程中还能够构建畅通的通信体系,加强企业、政府、社会之间的互通互联,使工业产业建设成为国家发展、社会发展、人民关注的核心事业,通过及时信息输出,提高工业产业的社会地位与社会影响力,为工业产业发展打下良好基础。

4 无线网络技术在工业物联网中的应用前景

当前物联网主要经过了研发期、应用期、半智能化发展期、智能化时期。无线网络技术以及物联网技术都在我国医疗教育家居等多个领域得到了广泛应用,在无线网络技术的高速发展中工业物联网也极大提高了我国工业生产效率,推动了工业产业便捷化、智能化发展。根据有关数据统计,物联网产业链在未来的发展中会创造至少1000亿元的产值[5]。目前多个省份都已经进行了物联网发展规划,形成了基本的物联网产业框架,这也充分体现了我国物联网产业发展的良好势态。在我国多项重大战略发展规划中,也提出了物联网以及工业物联网建设的必要性,因此工业物联网已经成为我国工业发展的重要组成部分,也是推动我国工业产业形成持续动态发展格局核心生命力。

无线网络技术是工业物联网中的主要组成部分,通过物联网的持续发展与应用。无线网络技术的重要性也会逐步体现,应用无线网络技术势必会推动工业物联网持续发展。在最新的市场研究报告中显示,LoRa已在无线网络技术中遥遥领先,预计在未来的发展中无线网络技术将更多地应用于公共网络以及物联网系统当中。这也充分说明了无线网络技术在我国工业物联网中的应用价值,随着我国工业产业以及社会经济的不断建设,无线网络技术的应用范围更广,应用价值也会更强。在未来的网络技术研究过程中还会有更多有关无线网络技术的研发成果,这些研发成果都将进一步提高无线网络技术实力与应用价值,使其推动工业物联网持续建设。

随着工业物联网的持续建设,我国工业产业将迎来全新的发展阶段,工业物联网的自动化与智能化体系将会影响我国工业发展质量。通过无线网络技术能够进一步发挥工业物联网在我国工业产业发展中产生的重要影响,推动我国工业产业长久可靠发展。尤其是工业物联网的应用能够有效减少工业产业危险性,在危险性较高的地区收集详细的数据信息进行科学部署,有效开发,这也将对我国未来工业产业开发具有积极影响。

相信在未来的研究过程中,会进一步加强无线网络技术与工业物联网的深度融合,让无线网络技术与工业物联网建立良好的协同发展关系,利用无线网络技术的效率与可运作性水平作为工业物联网的动态生命值,为物联网建设提供关键保障。真正做到通过无线网络技术加强工业物联网建设,利用工业物联网推动我国工业产业持续发展,以工业产业发展促进国家经济与社会民生持续增长,形成良好的持续循环发展态势,有效提高我国工业产业以及物联网技术的持续发展。

结语

物联网时代推动了国家经济的发展,对于工业产业来说也是一次千载难逢的机遇,为此我国工业领域建立了工业物联网,推动了我国工业事业的建设与发展。无线网络技术作为工业物联网中必不可少的应用技术,加强相关技术研发必将促进工业物联网建设与发展,也将为各行各业应用工业物联网带来良好的理论支持。因此在未来的研究过程中还应进一步加强对工业物联网以及无线网络技术的深入研究,用更多研究成果推动工业产业无线网络技术高质量发展。