1.2　工业物联网的体系架构

典型的物联网系统架构共有4个层次[3]。一是感知层，即利用射频识别（radio frequency identification，RFID）、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是现场管理层，对感知层获取的信息流进行存储和监控；三是网络层，通过电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；四是应用层，对感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。

在工业环境的应用中，工业物联网与传统的物联网系统架构具有两个主要的不同点：一是在感知层中，大多数工业控制指令的下发以及传感器数据的上传有实时性的要求。在传统的物联网架构中，数据需要经由网络层传送至应用层，由应用层经过处理后再进行决策，对于下发的控制指令，需要再次经过网络层传送至感知层进行指令执行过程。由于网络层通常采用的是以太网或者电信网，这些网络缺乏实时传输保障，因此在高速率数据采集或者进行实时控制的工业应用场合下，传统的物联网架构并不适用。二是在现有的工业系统中，不同的企业有属于自己的一套SCADA监控和数据采集（supervisory control and data acquisition）系统，在工厂范围内实施数据的采集与监视控制。SCADA系统在某些功能上会与物联网的应用层产生重叠，如何把现有的SCADA系统与物联网技术进行融合，例如哪些数据需要通过网络层传送至应用层进行数据分析，哪些数据需要保存在SCADA的本地数据库中，哪些数据不应该送达应用层，往往会涉及部分传感器的关键数据或者系统的关键信息，只在工厂内部进行处理。

工业物联网的系统架构需要在传统的物联网架构的基础上增加现场管理层，如图1-1所示。其作用类似于一个应用子层，可以在较低层次进行数据的预处理，是实现工业应用中的实时控制、实时报警以及数据的实时记录等功能所不可或缺的层次。图中FFHSE（flexible function high speed ethernet）是灵活功能现场总线，TCP/IP（transmission control protocol/internet protocol）是传输控制协议，EPA（ethernet for plant automation）是在TCP/IP基础上建立的开放网络通信平台，主要用于工业现场设备间通信，DP（data point）是智能设备所具备的功能点，PA（power amplifier）是功率放大器。

图1-1　工业物联网体系架构