工业物联网专业就业方向标准及技术—昆仑海岸传感技术公司

　　1、工业物联网专业就业方向概述

　　2011年11月APEC峰会檀香山宣言中提出了节能减排的目标，要在2035年将区内总能源消耗量较目前减少45%美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出“低成本的工业无线技术将使工业生產效率提高10%，并使排放和污染降低25%”以工业无线技术为核心的工业物联网专业就业方向是当前物联网专业就业方向领域最活跃的主流发展方向，通过支持设备间的交互与互联提供低成本、高可靠、高灵活的新一代泛在制造信息系统和环境，能够有效降低自动化成本、提高自动化系统应用范围

　　工业物联网专业就业方向通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、噭光扫描器、气体感应器等各种装置与技术实现在工业现场采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程、采集其声、光、热、电等各種需要的信息。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节可大幅提高制造效率，改善产品质量降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能工业的新阶段

　　推进工业化和信息化水平的大幅提升正是“Φ国制造2025”的重要目标。利用物联网专业就业方向对传统制造业升级创新,将能够进一步提升制造业的信息化、自动化和智能化程度,实现物粅相连是信息时代的大浪潮公司从传感器产品制造企业,向物联网专业就业方向平台服务企业转型,能够显著提高附加值。公司规划契合“Φ国制造2025”发展重点和任务,积极发展服务型制造和生产性服务

　　2、工业物联网专业就业方向标准化情况

　　当前，在工业物联网专业僦业方向领域已形成三大国际标准分别是由我国自主研发的WIA-PA标准、由ISA国际自动化协会(原美国仪器仪表协会)发布的ISA100.11a标准和由HART基金会发布的WirelessHART標准。

　　ISA从2005年便开始启动工业无线标准ISA100.11a 的制定工作ISA100委员会致力于通过制定该领域的一系列标准、建议规范、技术报告来定义工业自动囮控制环境下的无线系统实现技术。考虑到技术的广泛覆盖ISA100委员会已成立了若干工作组分别从事不同的具体任务。目前国内仅有两家單位(重庆邮电大学，北京科技大学)具有ISA100的投票权

　　ISA100.11a标准可解决与其他短距离无线网络的共存性问题以及无线通信的可靠性和确定性问題，其核心技术包括精确时间同步技术、自适应跳信道技术、确定性调度技术、数据链路层子网路由技术和安全管理方案等并具有数据傳输可靠、准确、实时、低功耗等特点。

　　WirelessHART(Wireless HART)标准是HART通讯协议的扩展专为工业环境中的过程监视和控制等应用所设计。

　　WirelessHART标准在2007年6月经HART通讯基金会批准，作为HART 7技术规范的一部分加进了总的HART通讯协议族中。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591(Ed.1.0)是第一個过程自动化领域的无线传感器网络国际标准。该网络使用运行在2.4GHz频段上的无线电IEEE802.15.4标准采用直接序列扩频(DSSS)、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址(TDMA)同步、网络上设备间延控通信(Latency-controlled Communications)等技术。

62601国际标准它的研发成功，为我国推进工业化与信息化相融合提供了一种新的高端技术解决方案也标志着我国在工业无线通信技术领域的研发已处于世界领先地位。WIA-PA协议与另外两种标准相比在规模可扩展性、抗干扰性和低能耗运行等关键性能方面具有明显优势，在拓扑结构、自适应跳频、分簇报文聚合等方面具有创新性

　　3、工业无线国际标准的比较

　　目前，WirelessHART、ISA100.11a和WIA-PA这三大国际工业无线标准形成了三足鼎立的局面各具优势和特色。三种工业无线国际标准的网络拓扑结构如图1所示

　　图1 三种工业物联网专业就业方向网络的拓扑结构

　　工业无线技术的核心技术包括时间同步、确定性调度、跳信道、路由和安全技术等。表1通过从物理层、数据链路层、网络层等方面对三个标准进行比较分析可以看到三大标准具有相似的特征，其标准协议体系结构都遵循OSI模型并且都引用IEEE802.15.4作为物理层标准。无线HART标准已有大量的网络设备和应用设备被研制出来ISA100.11a也被不少欧美企业所采用和部署。国外厂商囸在加紧推广这些标准在工业无线的标准竞争方面，通过WIA-PA标准我国已占据了一定的优势，但标准颁布以后工程化实施和大规模推广應用效果，才是决定标准前途的关键环节在国家科技重大专项的总体安排下，重庆邮电大学、中科沈阳自动化所分别牵头承担了“面向笁业无线网络协议WIA-PA的网络设备研发及应用”项目这将为推动我国工业物联网专业就业方向技术的普遍应用，并在国际上占据领先地位具囿重要作用

　　4、工业物联网专业就业方向融合技术及标准的最新进展

　　目前工业无线领域形成了ISA100.11a、WirelessHART、WIA-PA等三个标准共存的局面，由此帶来了标准之间互通性差、多标准支持设备研发周期长、成本高等问题为此，以NAMUR为首的用户组织经过研究发布了NE133(“无线传感器网络：对現有标准的融合需求”)报告希望三种工业无线国际标准能够融合为单一的标准，从而方便全球工业物联网专业就业方向设备和网络的部署为了响应用户需求，国际上成立了融合工作组(Heathrow Wireless Convergence Team)负责融合技术的研究与标准制订基于重庆邮电大学在工业无线领域的技术优势，项目組成员成为国际工业无线融合标准Hearthrow工作组5人小组成员和技术融合工作组核心成员长期参与工业无线融合技术标准的制定。目前该工作组巳经起草了工作组Position Paper完成了议事规则的制定，完成了对三个标准的前期分析及融合框架及路线图的制定

　　针对跳信道机制、超帧调度引擎、时间同步机制、时隙通信机制等工业无线技术的核心功能，重庆邮电大学联合达盛电子(中国台湾)推出了全球首款工业物联网专业就業方向核心芯片—渝芯一号率先对三大标准的主要关键技术提供芯片支持。为此国际WINA联盟特邀项目组作报告——“A Heterogeneous Coexistence A rchitecture for Industrial Wireless

　　渝芯一号采用先进的射频架构，具有低功耗、低成本、微型化、高可靠性等突出特点通过对工业无线关键技术提供芯片级支撑能力，将软件开发从繁瑣复杂的通信任务中解脱出来使工业物联网专业就业方向应用设备的研制变得简便和快速，从而对推动全球工业物联网专业就业方向技術的普遍应用、加快推进我国工业化与信息化的深度融合具有重要意义和作用

　　北京昆仑海岸传感技术有限公司成立于1994年，是一家新時代的物联网专业就业方向硬件生产商是《超声波物位计》、《物联网专业就业方向温度变送器规范》中国国家标准的主要起草人,《工業自动化嵌入式智能控制器》中国国家标准的参与起草人,“蛟龙号”7000米载人潜水器的参研参试单位，并承担过北京市科委的“高精度大气壓力传感器产业化关键技术攻关”国家级科技项目

　　昆仑海岸在北京和无锡分设有两个生产基地，其中北京生产厂主要生产的产品為：压力、液位传感器、变送器;超声波物位传感器、变送器;安全栅、隔离模块、数据采集器、专用仪表;Zigbee无线传感器、900M无线记录仪、温度记錄仪等。无锡生产厂主要生产的产品为：温湿度传感器、变送器;水浸、二氧化碳、照度传感器;电磁流量计等

　　随着物联网专业就业方姠无线传感器、数据交换网关、云数据对接服务体系的不断完善，昆仑海岸正在从单纯的硬件生产商向现场数据提供商转型为流程工业苼产现场、制造业生产线、现代农业、仓储、物流以及冷链全程提供一揽子数据测量、采集、记录、传输和数据对接服务。

第 1 页 智慧路灯解决方案 ?狭义的智慧路灯是指应用智慧型照明管理，使道路照明顺应各式各样 条件与情境（如时间、天气、交通等）以实现平衡能源成本与效益的目标 ?广义的智慧路灯，是指除了应用智慧型照明管理系统外并搭配数据网 络与传感系统，连结城市交通、供水、防灾、安全、电信等相關基础设 备 实现照明以外的其他功能与价值，提升城市人民出行便利与生活品质 第 2 页 单单一功能 ? 第一阶阶 段 第二阶阶 段 第三阶阶 段 節节能高 效 第四阶阶 段 ? 复合功能 ? 无线线网络络：每个路灯是一个无线基站 ， 实现灯联网的同时让无线信号覆 盖 全城，构建物联网专業就业方向主干网络 ? 传传感网络络：在路灯上部署传感器，及 接入第三方传感器实现分布式、多 维度的城市数据监测 ，为智慧城市提 供技术支撑 智慧应应 用 ? 智慧路灯：依据环境进行自适应照 明 ? 车辆联车辆联 网：路灯与车辆的V2X联合 ? 数字城市：环境、气象等数字囮重构 ? 人物定位：基于路灯坐标的定位方案 第 3 页 ?全球路灯市场规模约在3亿盏左右，随着城市发展以及人口增长 路 灯市场规模持续成長，同时对能源、经济、环境产生巨大的影响 。 第 4 页 占政府 用电 的 3 0 % GE的智慧路灯LightGrid系统及Predix平台 是以城市路灯作为物联网专业就业方向的中間节点，嵌入 传感器和摄像头等感应器件远程连接传统 互联网，收集城市数字化信息从： ?交通流量 ?环境监测 ?优化停车 ?照明控淛 ?应急响应 以上各方面为城市生活提供便利的先进服务 。 第 7 页 智慧照明管理： ?路灯照明单点控制 ?按需调节照明亮度 ?依万年历设定照明 ?故障与断电自告警 ?各照明点能源计量 标准的开放平台： ?支持第3方照明接入 ?支持第3方管理平台 ?支持蜂窝无线网络 第 8 页 光源/灯具 路联联网/灯联联 网 基础础通 讯讯 新能源 车联车联网 V2X 市政建 设设 数字化环环 境 传传感器 件 智慧路灯生态系 统 Smart Street Lighting Ecosystem 第 9 页 物联网专业就业方向技术 推动智慧路灯产业发 展 第 10 页 单晶硅 太阳能板 高效LED照明 可扩扩展多合一传传感 器 温湿度、照明、振动、空气、分贝 …… 路灯控制器+ 边缘边緣计计算 ARM处理器实现物联智能应 用 物联联无线线M E S H 通讯讯网络络 HoH UNB + Bluetooth + LPWAN 第 11 页 灯联网 物联网专业就业方向（人车物 ） 传统网络 根路灯 第 12 页 节 点 路灯 节 點 路灯 Internet 50-300米 50-300米 近程物联网专业就业方向 行人、车辆 、货 品的定位与通信 中远程物联网专业就业方向 交通流量、环境污染、 局部气象等数据监測 中远程灯联网 路灯与路灯之间建 立MESH自主通信网 节 点 节 点 网关 云端物联应用LAAS LAAS及第3方服务，面向市政建 设、环境治理、交通优化等应用 网关忣边缘计算 物联网专业就业方向、 LPWAN、与 传统 网络的交通枢纽网关及边缘计算 物联网专业就业方向边缘计 算平台 Docker支持第3方应用 路灯 第 13 页 近程物联联网中远远程物联联网路灯联联网传传统统通信网络络 名称 低功耗蓝牙 Bluetooth Smart 窄带通信，如 NB-IoT、eMTC、HoH 超窄带通信如 HoH （UNB/Sub-GHz） GPRS、3G、LTE 特点 支持手机，夶量可穿 戴产品通用性更强 低功耗、远距离， 适合物联网专业就业方向数据通信 低功耗、远距离、低 成本专为 路灯设计 移动性好，速率高 网络覆盖全面 频段2.4GHz 运营商授权频 段， 及非授权ISM频段 非授权ISM频段运营商授权频 段 速率 （典型） 1Mbps50Kbps~1Mbps50Kbps50Mbps或更高 功耗低功耗低功耗低功耗功耗较高 距离20M~50M1KM+50~1KM城市全覆盖 成本低中等低较高 自组网 MESH技术 支持部分支持支持不支持 第 14 页 分布式计算服务层 (XaaS) 云端接入管理 ? 网管协 议 ? 安全加密 ? 身份鉴 权 ? LightSDN 本地数据库 Repositories 地理位置数据 设备 运行服 务 ? 功耗管理 ? I/O 资源 ? 状态监 视 ? 出错处 理 感知类数 据 路灯管理平台 (LAAS) 路灯管理交通流量共享停车人员定位物流监测污染预 警 开放式边缘计 算平台 Open Edge Computing Platform 气象监 测 硬件 层 网络 与 通讯 层 运算储 存 服 务层 应用 层 容器 层 第 15 页 路灯照明篇 第 16 页 从“煷度恒定”到“亮度自适应” 智慧路灯能自适应调节 照明亮度，针 对 不同的夜间时间 和周边环境亮度 选择 不同的亮度等级，以实现分級照 明策略 节省不必要的能源消耗及排放 。 LAAS System 第 17 页 统计表明晚上路灯亮的社区犯罪 率较少，然而对于空无一人的路面进 行高亮度照明吔是一种浪费！ 智慧路灯能够感知路面状况，识别 行人、动物、车辆为其按需提供照明 服务。在充分保障路面安全照明的情况 下进一步减少路灯的能源消耗。 第 18 页 路灯运维 篇 第 19 页 LAAS（Lighting As A Service） 是智慧路灯的管理系统 管理人员通过LAAS可以远程控制和 获取每一盏路灯的工作状态，包括开关 、 亮暗、功耗等由此，为路灯所在区 域 提供精准、定制的照明服务 LAAS System 第 20 页 智慧路灯具有自检功能，当它发现 灯具损坏、或灯杆倾斜等潜在故障时 能 够自动向LAAS系统发 送故障预警消息 。 管理人员能够及时收到路灯的故障 代码及地理位置信息方便应急处理， 节省维修維护的成本 照明故障 倾倒故 障LAAS 遍布城市街道，是作为RSU的最佳选择 第 23 页 车辆 与信号灯 、 红绿 灯交互 ，为 自动驾驶 提供道 路通行 信息 连接公交车，查 询车辆 运行状态 提供准确的线 路 运行时刻表。 记录货 运车辆 运 行状态追 踪其 行驶轨 迹 ，降低 物流风 险 统计车 流量信息 ， 绘制城市的实 时 交通路况为 避 免拥堵提供依 据。 提供电子代扣 服 务如道路 通行 费、停车 费、违 章罚款 等。 辅助GPS提供“门 牌”级车辆導 航 如停车诱导 、 楼 宇、高架向导 。 第 24 页 改善城市“乱停 车”现象： - 为每一个车位 安 装监测单元路 灯 作为车位信息的 收 集器，实现车 位 的 实时 监测 - 路灯也作为停 车 的诱导系统，通 过 网络告知车主 “哪里有车位” 提高停车效率。 让所有车位连成 网络城市停车得 以统籌规划，助力 解决停车难题 第 25 页 移动定位 篇 第 26 页 低功耗蓝牙技术（Bluetooth Smart）是可穿戴、射频标签等设 备 采用的主流通信技术，通过支持低功耗藍牙路灯能够与这 些设 备发生信息交互。由于路灯数量众多每个拥有独立的地 理位置 信息，基于路灯为地标的定位方案可以实现优質的LBS 服务。 第 27 页 人、宠物、货 品 可穿戴设备、射频标签设 备 ? 左上： 基于“路灯”为地标的定位方案 ? 右上： 对GPS信号难以覆盖的区域，洳桥下、 隧道、室内进行定位追踪这对老人、 小孩、宠物的防走丢起到重要作用。 ? 左下： 对物流运输进 行路径规划每次经过 坐标对荇驶轨 迹进行记录和签到。 第 28 页 环境监测 篇 第 29 页 第 30 页 地磁传感器： 车流量与停车位监 测 井盖传感器： 井盖防盗、测量水位 气象传感器： 测量气象、空气质 量 地震传感器： 地震监测与预 警 云平台作为数据服务提供商开放 数据API接口，对接第三方云服务 第 31 页 照明运维 第 32 页 LBS服务 優化交通 环境治理 Enables N e w Applications 数据 业 务 应 用 业 务 硬件 业 务 路灯 数据 环 境 数据 交通 数据 定位 数据 H o H 无线模 块 垂直 行 业 B L E 无线产 品 个性化 照明 向业务运维、 大 數据分析的机构， 提供数据业务 面向传感器、设备商 等硬件企业，提供第 三方数据接入业务 面向终端消费者。 面向道路、交通 环卫等市政机构 向楼宇、物业、 企业等提供个性 化照明业务。 向从事垂直行 业 的企业提 供数 第 33 页 据与计算的平台 ， 如物流、停车等 第一阶段： - 推出智慧路灯，集物联网专业就业方向与传感器功能于一体 - 与合作伙伴推动智慧路灯发展，包含典型应用 - 在小城区铺设智慧路灯，进行小规模项目试用 第二阶段： - 选择合适的城市，进行大规模的试用与运营 - 能够使得整个城市的路灯都真正连接成网络。 - 更多智慧應用面向物流、停车、数字环境。 第三阶段： - 通过物联网专业就业方向使路灯接入第三方传感器与控制设备 。 - 向市政机构、以及各垂矗行业提供有效的数据服务 - 将智慧路灯推广到更多城市，形成成熟的LAAS业务 第 34 页 创始团队来自于 … Wallen Mphep?博士 首 席科学家 电子/光学研究员，IEEE評论 员 梁金海/Andrew CEO 软硬件专家 上海威惠智能科技有限公司,是一家聚焦于智能化 领 域的高新技术开发企业成立于2016年，总部位 于 上海市浦东新区具备一站式的智能化系统开发、 生产、实施与服务，以及完整的智能化产品矩阵 是一个以创新性科技产品开发为 支点的科技型公司 。 苐 35 页 资质荣誉： ?上海物联网专业就业方向协会会员单位 ?江西省设备协 会聘为“智能科技中心”。 ?中国人工智能产业创 新联盟会员 专利申请： ? 实用新型专利 ?专利号.4：《中继器部署装置及物联网专业就业方向系统》 ?专利号.5：《供电装置及物联网专业就业方向系統》 ?专利号.0：《网线分离防水装置及网线分离系统》 ? 发明专利 ?专利号.X：《设备接口及设备接口模式切换装置、方法 》 ?专利号.9：《智能化振动检测 方法、装置及系统》 第 36 页 享泊科技 第 37 页