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图5-5 关键工业领域1%效率提升的巨大能量（资料来源：GE）
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从互联到新工业革命 [:1704035648]
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南山荟萃：别落了其他技术
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工业互联网现在做的两件事，一是智慧工厂，二是智能产品，恰好分别处在工业生态的两端（企业生产和终端消费），是工业互联网“两手抓”的革命任务，而且“两手都要硬”（图5-6）。其实，促成工业互联网的多数元素并非全新事物，而是近几年甚至十几年前就已经出现了，但这些旧有的东西放在一起就有了新鲜的活力：传感器技术实现智能设备自知自治；网络通信技术实现泛在网络互联互通；大数据技术实现中心数据实时实效；云计算和云服务技术实现开放服务相辅相成。
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这些技术就像马良手中的画笔，可以让我们用全部想象力来把未来成真。
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从现在开始，我们都是设计师。
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为了让作为设计师的你可以充分利用手中的工具创造出更伟大的艺术品，我觉得还是有必要啰唆几句，再详细介绍一下工业领域的其他相关技术。“工欲善其事，必先利其器”，在你迫不及待跃跃欲试习得十八般武艺之前，先花上几分钟了解一下各大掌门的情况吧。
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图5-6 工业互联网也要“双肩挑”
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（1）门派：传感器
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入派装备：Adafruit的廉价Arduino工具包、Weller Wes51焊接台、sparkfun数字万用表。 门派介绍： 传感器的诞生源于人类对物理世界和未知领域的信息来源、种类和数量等需求不断增加。在传感器诞生前的漫长历史发展岁月里，人类只能通过数千万年进化发展出来的视觉、听觉、嗅觉等方式感知周围环境。然而，依靠人类对物理世界的本能感知已远远不能满足信息时代的发展要求。例如在油气开采中，人类既不能感知一线油田环境中空气的复杂成分，更不能辨别某一气体成分含量的微小变化。
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那么，传感器到底是什么？国际上认可的第一个传感器是1861年发明的。我国国家标准（GB 7665-2005《传感器通用术语》）对传感器的定义为“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用的输出信号的器件和装置”。简单说，传感器一般由敏感元件、转换元件和基本电路组成。敏感元件用于直接感受被测（物理）量，转换元件将敏感元件的输出转换成电路参量（如电压、电感等），基本电路将电路参数转换成电量输出。
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在传感器上增加通信功能，就有了传感器网络（Sensor Network）的概念，物联网最初的兴起，也是传感网的理念深入人心而促成的。如果想把传感器大规模应用于工业互联网，目前面临的最大问题就是实用性，特别是尺寸、价格、移动性和续航能力等方面。10年前，传感器网络的节点大概有鼠标那么大；电池容量有限，不能长时间工作；身价也很高，最简单的测量温度湿度的网络传感器节点的单个价格高达上百美元。如今，瘦身成功的传感器可以像纽扣一样小，可以通过无线通信连接，部署方式更为灵活。此外，传感器的电池技术也有了显著进步，能够在诸如极寒、极热和潮湿等极端环境中持续更长时间，价格也降低到只有10年前的1/10（图5-7）。
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图5-7 智慧尘埃（Smartdust）系统利用大量从空中抛散的无线节点感知战场
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不过在未来工厂里面，实现广泛感知也未必就一定要大规模部署传感器。受群智感知思想的启发，近年来学术界提出了不依赖于特定类型设备的非传感器感知（Sensorless Sensing）技术，进一步拓展了感知维度和感知范围，同时降低了感知成本，从广义众包的视角为普适感知应用提供了一种新的视角和可能性。
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在工业互联网中，传感器位于现实物理世界和虚拟信息世界之间，扮演着直接联系两个世界的角色。传感器可以为工业设备提供实时的观测数据，以便工业设备根据实际状况调整执行策略。作为工业互联网的数据源，传感器可以应用于多种工业子领域。比如在数字油田中，传感器可以实时监测包含空气成分、水流动态和地震状况在内的多种数据，并据此控制油井运作，保障油井工人安全；在智能电网中，传感器可以在配电网实时监控电力网损和盗窃事件；在高级制造中，不同“性格”的传感器（温度型、湿度型和压强型等）可以在制造车间实时监测生产设备状况，还可以用包括视频、射频在内的多种监控手段来监测生产人员状况，以保证生产设备正常运行，生产人员安全工作。
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在工业生产中，传感器的价值不仅仅限于监测单个设备或单个人员。通过将如同尘埃般无处不在的传感器连接起来，就可以把所有检测到的数据收集起来，从而感知更加全面且精细的工业生产动态。
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有点想象力的同学也会发现，这不仅限于工业生产领域，如果将工业各阶段（如生产、物流、销售、售后等）的设备连接起来，就能获得整个工业价值链的图景，在某种意义上就具备了“大局观”。
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不过要想将设备连接起来，还需要利用网络通信技术。
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（2）门派：网络通信
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入派装备：一台计算机；以及去一家可以免费上网的咖啡店买杯咖啡。 门派介绍： 其实网络通信技术最重要的技能就四点：寻址能力、统一标准、通信协议以及网络安全。
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①寻址能力。
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寻址能力是指泛在网络中，所有接入网络的设备需要统一且能够唯一识别的地址，目前最常用的是IPv4协议。IPv4采用32位地址，最多可容纳约43亿设备同时接入网络，这在互联网发展初期能够满足设备寻址需求。但随着网络规模的不断增大，IPv4资源即将枯竭。2011年2月，互联网顶层注册机构IANA已将其全部地址空间分配完毕，这些地址空间也将在未来十年间被各区域互联网分配管理机构分配殆尽。
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IPv6的出现解决了地址资源枯竭的问题。IPv6使用128位地址，可容纳约3.4×1038的设备。相比之下，地球上的沙子也不过只有大约7.5×1018粒。从地址资源的角度来看，“让每一粒沙子都有自己的ID”在物联网时代是完全可以做到的。