第二节 物联网技术在两化融合领域的应用

一、应用现状

目前，物联网技术已在产品信息化、生产制造环节、经营管理环节、节能减排、安全生产等领域得到应用[42]。

1．物联网技术在产品信息化领域的应用

企业信息化不仅仅是企业管理信息化，还包括产品信息化。产品信息化是指将信息技术被物化在产品中，以提高产品中的信息技术含量的过程。推进产品信息化的目的是增强产品的性能和功能，提高产品的附加值，促进产品升级换代。目前，汽车、家电、工程机械、船舶等行业通过应用物联网技术，提高了产品的智能化水平。

在汽车行业，物联网汽车、车联网、智慧汽车等逐渐兴起，为汽车工业发展注入新动力。2010年6月，针对物联网在汽车行业中的应用，国际标准化组织提出了全网车（The Fully Networked Car, FNC）的概念，其目标是使汽车驾驶更安全、更舒适、更人性化。通用汽车推出了电动联网概念车EN-V，通过整合GPS导航技术、Car-2-Car通信技术、无线通信及远程感应技术，实现了自动驾驶。车主可以通过物联网对汽车进行远程控制。例如在夏季，车主可以在进入停车场前通过手机启动汽车空调。在车辆停放后，车载监控设备可以实时记录车辆周边的情况，如果发现偷窃行为，系统会自动通过短信或拨打手机向车主报警。汽车芯片感应防盗系统可以正确识别车主，在车主接近或远离车辆时自动打开或关闭车锁。售后服务商可以监测车辆运行状况，对故障进行远程诊断。Car-2-Car通信技术可以使车辆之间保持一定的安全距离，避免对撞或追尾事故。

在工程机械行业，徐工集团、三一重工等都已在工程机械产品中应用物联网技术。通过工程机械运行参数实时监控及智能分析平台，客服中心可以通过电话、短信等纠正客户的不规范操作，提醒进行必要的养护，预防故障的发生，如图3-4 所示。客服中心工程师可以通过安装在工程机械上的智能终端传回油温、转速、油压、起重臂幅、伸缩控制阀状态、油缸伸缩状态、回转泵状态等信息，对客户设备进行远程诊断，远程指导客户如何排除故障。

在家电行业，物联网家电的概念已经出现，物联网技术的发展将促进智能家电的发展。例如，美的集团在上海世博会上展示了物联网家电解决方案，海尔集团推出了物联网冰箱和物联网洗衣机，小天鹅物联网滚筒洗衣机已进入美国市场。小天鹅物联网滚筒洗衣机专门针对美国新一代智能电网进行设计，能识别智能电网运行状态及分时电价等信息，自动调整洗衣机的运行状态，以节约能耗。

此外，物联网还可以应用于服装、鞋帽、箱包等行业。例如：在手提包或背包中嵌入定位芯片，一旦被偷，主人就可以知道他（她）的手提包或背包现在在什么位置；在儿童和老人穿的鞋中嵌入定位芯片，一旦儿童走失或被拐卖，或者患有老年痴呆症的老人走失，家人立刻就可以知道其所在的位置。

2．物联网技术在生产制造领域的应用

物联网技术应用于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、材料消耗监测等，可以大幅度提高生产的智能化水平。在钢铁行业，利用物联网技术，企业可以在生产过程中实时监控加工产品的宽度、厚度、温度等参数，提高产品质量，优化生产流程。在家电行业，海尔集团在数字化生产线中应用了RFID技术，提高了生产效率，每年可节省1200万元。

在我国东南沿海地区，建设“无人工厂”是工业企业应对“招工难”问题的举措，而物联网就是“无人工厂”的关键技术。

3．物联网技术在经营管理领域的应用

在企业经营管理方面，物联网技术主要应用于物流管理、生产管理等领域。在物流管理方面，把物联网技术应用于立体仓库、自动分拣、车辆监控、货物追踪等领域，可以显著提高物流效率，降低库存成本。例如，海尔集团通过采用RFID提高了库存管理水平和货物周转效率，减少了配送不准确或不及时的情况，每年减少经济损失达900万元。鹤山雅图仕印刷有限公司采用RFID进行成品管理（如图3-5所示），三年来，成品管理效率提高了50%，差错率减少了5%，人力资源成本减少了2700万元。

在纺织、食品饮料、化工等流程型行业，物联网技术已在生产车间、生产设备管理领域得到应用。例如，无锡一棉开发建立了网络在线监控系统，可对产量、质量、机械状态等9类168个参数进行监测，并通过与企业ERP系统对接，实现了管控一体化和质量溯源，提升了生产管理水平和产品质量档次。此外，还可以及时、准确地发现某台（某眼、某锭）的异常情况，引导维修人员有的放矢地工作。

山东泓坤纺织有限公司车间温湿度监控物联网应用系统由前端设备、控制设备和管理后台组成。前端设备主要是各类温湿度传感器，负责实时采集车间环境数据并上传到控制设备；控制设备负责将各传感器数据通过GPRS网络上传到管理后台，并通过LED显示屏实时显示温湿度数据。如果环境数据超过既定的阈值，管理后台将通过短信等方式提醒相关工作人员，以便及时采取必要措施。该系统的应用使布机的作业效率从原先的70%左右提高到目前的90%。

在零售行业，美国亚马逊公司通过应用物联网技术实现了顾客自助购物。在亚马逊公司的“无人商场”，顾客无须在收银台排队，计算机系统会自动计算顾客所购买商品的总额并自动扣款，顾客拿了商品就可以直接走了。

4．物联网技术在节能减排领域的应用

物联网技术已在钢铁、有色金属、电力、化工、纺织、造纸等“高能耗、高污染”行业得到应用，有效地促进了这些行业的节能减排。智能电网的发展将促进电力行业的节能。江西电网公司对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。

利用物联网技术建立污染源自动监控系统，可以对工业生产过程中排放的污染物COD等关键指标进行实时监控，为优化工艺流程提供依据，如图3-6所示。

5．物联网技术在安全生产领域的应用

物联网已成为煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产的重要技术手段。通过建立基于物联网技术的矿山井下人、机、环监控及调度指挥综合信息系统，可以对采掘、提升、运输、通风、排水、供电等关键生产设备进行状态监测和故障诊断，可以监测温度、湿度、瓦斯浓度等。一旦传感器监测到瓦斯浓度超标，就会自动拉响警报，提醒相关人员尽快采取有效措施，减少瓦斯爆炸和透水事故的发生。通过井下人员定位系统，可以对井下作业人员进行定位和跟踪，并识别他们的身份，以便使他们在矿难发生时得到及时营救。

二、存在的问题

虽然近年来我国物联网产业发展非常迅猛，物联网技术在工业领域的应用也越来越广泛，但仍然存在一些不容忽视的问题[44]。

1．核心技术受制于人

目前，物联网核心技术主要掌握在欧美、日本等发达国家，我国具有自主知识产权的核心技术和产品少，部分领域还没有掌握核心技术，长期受制于人；大部分技术领域落后于国际先进水平，以跟随为主，处在产业链低端。在传感器、芯片、关键设备制造、智能通信与控制、海量数据处理等核心技术上与发达国家还存在较大的差距。近年来，工业领域的信息安全问题开始凸现，如伊朗核设施遭到震网病毒的破坏。核心技术受制于人，很容易引发工业物联网的信息安全问题，制约了物联网技术在军工、核电等工业领域的应用[43]。

2. IPv6地址资源严重不足

工业物联网要求网中每个设备或产品要有一个IP地址。我国IPv4地址即将枯竭，急需使用IPv6地址。与发达国家相比，我国IPv6地址拥有量严重不足。根据中国互联网络信息中心公布的数据，2008年11月以来，美国申请IPv6地址15117块，美国IPv6地址拥有量已经从2008年排名第11位，跃居到2010年的第1位。我国IPv6地址的拥有量仅为116块，仅为美国的1/148；我国IPv6地址拥有量的世界排名，则从2008年的第16位下降到2010年的第18位。此外，我国还存在IPv6地址分配区域不平衡的问题，一些工业发达地区的IPv6地址资源不足。

3．应用不够深入

总的来看，当前多数工业物联网还停留在感知层面，即通过传感器对生产设备的运行情况进行在线监测，无法满足智慧工业、智慧企业发展的需求。实际上，比信息获取更深层次的应用是信息处理，进而通过操作执行机构做出有效反应。目前，工业物联网中的智能计算还没有引起足够重视，与工业自动控制系统还缺乏结合，使工业物联网的效能没有得到充分发挥[45]。

三、发展对策

发展工业物联网，可以从以下几个方面着手。

1．消除工业物联网发展的制约因素

当前，制约工业物联网发展的主要因素是核心技术、IPv6地址资源、标准规范和信息安全等。要消除这些制约因素，应通过财政资金支持、税收优惠等政策措施支持有关企业联合高校和科研院所开展工业物联网核心技术攻关。做好IPv6地址资源申请工作，合理分配IPv6地址资源。组织各方力量开展工业物联网标准研究和制订工作，做好工业物联网标准宣贯和实施工作。开展工业物联网信息安全风险评估，及时发现并消除安全隐患。

2．以推广应用带动工业物联网发展

一是推进物联网技术在产品信息化中的应用。鼓励企业将物联网技术嵌入到工业产品中，提高产品网络化、智能化程度。重点在汽车、船舶、机械装备、家电等行业推广物联网技术，推动智慧汽车、智能家电、车联网、船联网等的发展。推进电子标签封装技术与印刷、造纸、包装等技术融合，使RFID嵌入到工业产品中。

二是推进物联网技术在生产和管理领域的应用。通过进料设备、生产设备、包装设备等的联网，发展具有协作能力的工业机器人群，建设无人工厂，提高企业产能和生产效率。在供应链管理、车间管理等管理领域推广物联网技术，提高企业管理效率和智能化水平。

三是推进物联网技术在节能减排和安全生产领域的应用。利用物联网技术对企业能耗、污染物排放情况进行实时监测，对能耗、COD、SO2等数据进行分析，以便优化工艺流程，采取必要的措施。利用物联网技术对工矿企业作业设备、作业环境、作业人员进行实时监测，对温度、压力、瓦斯浓度等数据进行分析，当数据超标时自动报警，以便有关人员及时采取措施；或者自动停机、切断电源、加大排风功率等，以避免重大安全生产事故的发生。

3．加强工业物联网政策引导和人才培养

发展工业物联网要与智慧城市建设、工业转型升级等工作相结合。目前，我国许多城市在开展智慧城市建设工作。物联网是智慧城市的关键技术之一，应把发展工业物联网作为建设智慧城市、发展智慧工业、构建智慧企业的重要内容。工业转型升级资金应对预期效益好、带动面广的工业物联网项目进行重点支持。

加快工业物联网人才培养。与工业物联网有关的专业包括计算机科学、电子工程、自动化、通信工程、机电工程、管理科学与工程、企业管理等。有关高校应及时调整专业和课程设置，开设跨院系、跨专业的物联网通选课，培养复合型人才。积极探索、建立校企合作培养工业物联网人才的新模式。

作为新一代信息技术的典型代表，物联网技术在工业领域具有广阔的应用前景。中国工业要做大做强，必须大力发展工业物联网；“中国制造”要转变为“中国智造”、“中国创造”，必须大力发展工业物联网；中国要加快调整经济结构、转变经济发展方式，必须大力发展工业物联网。