邬贺铨院士：工业物联网的技术与前景
小编导读
近日，2017第八届中国物联网产业与智慧城市发展年会在京举行，中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨院士做了题为《工业物联网的技术与前景》主题演讲，详细讲解了工业物联网的组成，与物联网的区别，以及面临的挑战，强调花钱买不到工业物联网。
邬贺铨：工业物联网靠花钱是买不到的！
12月20日，2017第八届中国物联网产业与智慧城市发展年会在京举行，中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨院士做了题为《工业物联网的技术与前景》主题演讲，详细讲解了工业物联网的组成，与物联网的区别，以及面临的调整。
以下为整理的内容：
工业物联网是企业信息化的进程，我们经历了流程电子化、管理数字化、生产自动化到企业互联网化和企业智能化。可以看到，工业物联网正处于企业互联网化的阶段。互联网到工业互联网本身就是一个进步，现在从物联网到工业物联网也是一个进步。
物联网的组成可分四大部分：
硬件终端，负责信息采集；
通信服务，传输层；
云平台；
软件系统；
这四个部分在物联网产业链所占的比例分别为：硬件终端占5%，通信服务占10%，平台服务占10%，软件开发集成增值服务最大，占到55%。（在邬院士看来，数据处理分两个部分，一个是平台，一个是软件系统）
第一部分：硬件终端
邬贺铨院士强调工业物联网是一张具有感知、监控能力的网络，涵盖了国内采集控制传感的控制器、泛载技术、移动通信和智能分析等技术，不断地融入到工业生产过程中的各个环节，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，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。我们前面所讲的物联网，即IoT，可以理解为IT加OT，就是信息技术和运维技术。
关于物联网和工业物联网的区别，他提出了以下六点：
物联网目前是面向社会应用的，工业物联网是面向产业应用的；
物联网涉及到社会基础设施，工业物联网涉及到企业资产；
物联网对电磁干扰，实时性、安全性要求都不是很高的，一般在工业物联网里头，需要考虑强的电磁干扰，对实时性和安全性要求高；
物联网是政府或者业主运营管理，工业物联网是企业运营管理的。
此外，邬院士还提到，在工业物联网有大量的传感器。如果思维传统一点，我们会认为数控车床来加工工件是比较科学的，实际上工件材料随着时间温度的变化是会变化的，所以真正科学的是利用传感器，实时的监控工件的状况，并且反馈修改计算机数控的程序。目前，传感器第三大应用领域正是工业，排在工业前面的分别是手机及汽车。未来，工业有望超过手机和汽车成为传感器最重要的应用领域。在工业领域，传感器种类众多，涉及了流量传感器、压力传感器、温度传感器，这三者分别占工业传感器21%、19%、14%的比重，是比例最高的三类传感器。然而，由于品种多、批量少，所以使其表现得相对碎片化，从而也影响到了工业传感器成本的下降。
第二部分：通信服务
有了传感器也只是产生了讯息，收集讯息还需要通过智能的仪器、安装在现场的仪表、分布控制系统DCS、现场控制系统FCS、可编程逻辑控制PLC等来收集相关的数据。收集数据这一过程通过一个总线，上到监控和数据采集系统，还有对上连接线，切入，控制，后台还有很多数据库。
提到工业物联网的通信技术时，邬院士提到了现场总线、工业以太网，还有窄带物联网。他表示前几年工业物联网之所以发展得不是很好，原因是没有很好的通信技术来支撑其快速发展。
工业物联网最早的通信技术是现场总线，也起了一定的作用，但是由于标准太多太乱，一直没有实现标准化。后来，以太网也就发展了起来，虽然比较传统，但是成本比较低。在工业领域的应用，由于节点众多，靠监听的办法，使得实时性很差。因此，从以太网发展到工业以太网这个过程中，主要从三个方面解决传统以太网的问题，包括提高传输速度、同步性，同时召唤的体制已不是监听的体制。然而工业以太网也面临着存在多个标准的问题，厂家间出于自身利益的考虑，各个标准并不兼容。
说到窄带物联网，有基于非授权频谱的技术，也有基于授权频谱的技术。在授权频谱方面，2016年就完成了NB-IoT的标准定制，与之并行的授权频谱技术还有eMTC。未来将会有基于5G的新空口的eMTC，这是增长的机器类的通信，eMTC是海量的机器类通信。eMTC大概2018年才能出来，在6.5G的频率上，现在知道最高就是260个比特每秒，时延约为10秒，1平方公里可支持100万个连接数，电池希望10年到15年。除了这些授权频谱之外，现在3GPP也在研究非授权平铺，未来发展到5G。
在工业物联网场景中，主要采用自适应调频、高精度时间同步、网络分成加密、还有异常监视和报警以及入网鉴权。NB-IoT和eMTC都是用多载波的方法，在一个指定的载频上发出多个讯道。NB-IoT上行是单载波的，下行是OFDMA，它的优点是广覆盖，大连接，低功耗，低成本，比较适合于低吞吐量，不担心时延的领域，适合远程抄表、智能停车。未来，NB-IoT将会增加定位功能和有线通信。而eMTC可以在LTE同频段工作，由基站统一分配资源，靠上下行的数据同传输获得覆盖的增强，同样具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本。它速率比较高、有移动性，主要是物与物的通讯、物流追踪、可穿戴、智慧医疗等。未来，eMTC带宽将会很窄，甚至比NB-IoT还窄。
第三部分：数据处理
物联网云平台涵盖了数据分析、云技术等。一般来讲，它对应了云计算的不同层次，通常我们能在市面上买到大型软件企业提供的PaaS，可能还包括IaaS，但是很少会有通用的SaaS层。因为不同行业、不同企业没法用同一个SaaS提供，所以往往提供PaaS的公司，如GE、SAP等都做PaaS，同时在PaaS上面做一个开放的接口，容纳各种各样的SaaS。而对于如IBM、GE这类传统制造业企业来说，通常只做SaaS而不做PaaS，所以往往一个工业物联网的平台需要跨好几个提供工业软件的公司。
另外传统的云计算平台是集中的，集中有集中的好处，这是集约化的利用，但是同时也存在一定的问题。因为都传到云平台上面，距离比较远，时延、可靠性等方面的问题自然而然地出现了。安全也是工业物联网的一个大问题。工业物联网永远在线，虽然都不与外网相连，但是物理隔离也可能因为管理疏忽而受到外网病毒攻击。美国麻省理工评论发布今年的十大突破性技术，僵尸物联网就是其中之一。工业物联网一旦出现安全问题，影响是难以估量，因此需要采用更严格的安全防护技术。例如实时的网络性能监视与预警技术，工业数据的分布式感觉技术，阻止非授权实体的识别、跟踪和访问，非集中式的认证和实验模型，能量高效的加密数据保护，异构隐私保护等。
根据麦肯锡数据，如今30%物联网产业支出在B2B领域。而邬院士表示，未来将会是倒过来的，B2B将会占据所有支出的70%，且2020年制造业是工业物联网最主要的应用领域。
工业物联网的三大挑战
从前面的描述看来，缺乏互联互通的标准和安全是工业物联网面临的其中两大问题。而除此之外，产业数据的所有权的问题，在现在看来也是工业物联网需要攻克的一大挑战，目前市场还没有定论，你的设备卖给用户了，你设备收到的数据是设备制造商所有还是数据使用者所有。我们缺乏既了解IT技术又熟悉企业流程的专业技术人员。因此我们需要建设工业物联网技术和产品提供方、垂直行业应用方之间的桥梁，需要有针对不同行业和企业的解决方案。
花钱也买不到工业物联网
物联网是新时代信息化的重要特征，工业物联网是未来物联网应用的最重要的方向，是互联网+先进制造的必要支撑。工业物联网涉及产业互联网与物联网及工业生产运营技术，集成了微电子、计算技术、通信技术、云平台和大数据技术等，代表了信息技术新的发展领域。工业物联网本身也是大产业，对经济发展有很大的贡献。我国工业物联网总体上处于起步阶段，产业自主创新和网络安全需要特别关注。
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中国工程院院士邬贺铨：工业智能化面临体制障碍 - 中国经济周刊
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