在即將結(jié)束的2018年，工業(yè)協(xié)同、工業(yè)創(chuàng)新、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等有關(guān)工業(yè)的熱詞依舊是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)討論的熱點(diǎn)話題。根據(jù)中投顧問(wèn)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為2，400億元。預(yù)計(jì)2019年我國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3，650億元，未來(lái)五年(2019-2023)年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為18.84%，2023年將達(dá)到7，280億元。

數(shù)據(jù)來(lái)源：中投顧問(wèn)產(chǎn)業(yè)研究中心

在談?wù)撊谌胛锫?lián)網(wǎng)技術(shù)后的工業(yè)具有的優(yōu)勢(shì)前，首先要知道工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)以及該注意的哪些方面，最后再來(lái)探討該項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的商業(yè)模式。

6種常見(jiàn)的工業(yè)協(xié)議

不同設(shè)備之間的連接，關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)互通問(wèn)題，不同時(shí)期、不同品牌、不同協(xié)議的工業(yè)設(shè)備，如機(jī)床、熱處理設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線、專機(jī)設(shè)備、AGV、3D打印設(shè)備、注塑機(jī)、測(cè)量?jī)x、機(jī)器人乃至可穿戴設(shè)備等，都有不同格式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，因此，連接是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。這里列舉6種常見(jiàn)的工業(yè)協(xié)議。

1、RS232

在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。RS-232接口是目前最常用的一種串行通訊接口。RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(ElectronicIndustryAssociation)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。通常RS-232接口以9個(gè)引腳(DB-9)或是25個(gè)引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組RS-232接口，分別稱為COM1和COM2。

2、RS485

聯(lián)網(wǎng)通信接口最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量，后來(lái)儀表接口是RS232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問(wèn)題。

485通訊接口是對(duì)通訊接口的硬件描述，它只需要兩根通訊線，即可以在兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是半雙工的通訊方式。在某一個(gè)時(shí)刻，一個(gè)設(shè)備只能進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。而RS232是全雙工，最少3條通信線(RX,TX,GND)，因?yàn)槭褂媒^對(duì)電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，可以做到低速時(shí)幾十米。

在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過(guò)2臺(tái)，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485的設(shè)備間要想相互通信只有通過(guò)“主(Master)”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)主設(shè)備通常是PC，而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個(gè)主設(shè)備，其余全部是"從(Slave)"設(shè)備。而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測(cè)、鏈路維護(hù)等問(wèn)題。

3、CAN

控制器局域網(wǎng)CAN(ControllerAreaNetwork)屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。是由德國(guó)博世公司在20世紀(jì)80年代專門(mén)為汽車行業(yè)開(kāi)發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨(dú)特的設(shè)計(jì)而越來(lái)越受到人們的重視，被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。CAN協(xié)議分為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過(guò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)來(lái)避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá)40M/1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。

由于CAN總線本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而向自動(dòng)控制、航空航天、航海、過(guò)程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。

4、PROFIBUS

PROFIBUS是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(DIN19245)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN50170)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列組成。DP用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。FMS適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等。PA用于過(guò)程自動(dòng)化的總線類型，服從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。該標(biāo)準(zhǔn)廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。

5、ModBus

Modbus是由Modicon(現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌)在1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議。

ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)通過(guò)公用線路或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控。

ModBus網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個(gè)之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實(shí)際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個(gè)系統(tǒng)，各PC可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務(wù)。

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程，如何回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。

Modbus是通訊協(xié)議，而RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層。Modbus協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。許多工業(yè)設(shè)備，包括PLC，DCS，智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。

6、OPC

OPC全稱是ObjectLinkingandEmbedding(OLE)forProcessControl，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過(guò)去，為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)商都需要編寫(xiě)專用的接口函數(shù)，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級(jí)，往往給用戶和軟件開(kāi)發(fā)商帶來(lái)了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要，系統(tǒng)集成商和開(kāi)發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開(kāi)放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。OPC標(biāo)準(zhǔn)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過(guò)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE/COM接口完成，在OPC技術(shù)中使用的是OLE2技術(shù)，OLE標(biāo)準(zhǔn)允許多臺(tái)微機(jī)之間交換文檔、圖形等對(duì)象。

RS232、RS485是硬件接口技術(shù)，CAN、PROFIBUS是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，ModBus是工業(yè)控制協(xié)議，OPC是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口。當(dāng)然，工業(yè)協(xié)議非常多，常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線就有二十多種，若要設(shè)備彼此之間無(wú)障礙通信對(duì)話，至少需要5000種以上的通信協(xié)議，所以標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備通信協(xié)議目前來(lái)說(shuō)還很難實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

安全威脅需重視

區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)面臨新的安全威脅，從感知層到應(yīng)用層對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)手段和管理方式都提出了新的挑戰(zhàn)。在今年1月，以色列電力供應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)了史上最大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)攻擊事件;4月，德國(guó)核電站負(fù)責(zé)燃料裝卸的系統(tǒng)遭到攻擊;10月，美國(guó)遭遇史上最嚴(yán)重“斷網(wǎng)”號(hào)稱Ddos攻擊;12月，烏克蘭再次遭黑客攻擊導(dǎo)致電力系統(tǒng)中斷。據(jù)Gartner預(yù)計(jì)，到2020年，針對(duì)IOT設(shè)備的攻擊將占到企業(yè)遭遇攻擊總數(shù)的25%。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全威脅亦是如此，安全威脅均來(lái)自各個(gè)層面，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的防護(hù)缺失都可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)遭受致命攻擊。

網(wǎng)絡(luò)接入：網(wǎng)絡(luò)接入是IIOT生態(tài)構(gòu)建基礎(chǔ)，涉及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備感知和接入，橫跨多個(gè)網(wǎng)元及系統(tǒng)，如發(fā)生無(wú)線干擾、基站攻擊、偽基站篡改偽造消息、監(jiān)聽(tīng)終端AP通信等。

數(shù)據(jù)傳輸：承載物聯(lián)網(wǎng)及控制系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，易被劫持、監(jiān)聽(tīng)、篡改和仿冒，如數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)、數(shù)據(jù)竊取、數(shù)據(jù)篡改仿冒、數(shù)據(jù)破譯等，會(huì)導(dǎo)致敏感隱私數(shù)據(jù)泄露或重大商業(yè)損失。

智能設(shè)備：智能硬件及應(yīng)用是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)分為通用和個(gè)性化兩部分，內(nèi)置的系統(tǒng)及應(yīng)用具有形態(tài)多樣、場(chǎng)景豐富、受眾分散等特點(diǎn)，是整個(gè)體系鏈內(nèi)最易被攻擊的環(huán)節(jié)之一。構(gòu)成IIOT的智能設(shè)備，假若終端DDOS被攻擊、終端惡意訪問(wèn)，或繞過(guò)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)進(jìn)行攻擊，由于廠商眾多、目標(biāo)分散、防御水平良莠不齊等原因，容易被攻擊者突破造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。

應(yīng)用系統(tǒng)：IIOT的業(yè)務(wù)承載，也是整個(gè)體系內(nèi)最易被攻擊利用的點(diǎn)，存在代碼、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、通訊等多方面安全風(fēng)險(xiǎn)。

涵蓋的商業(yè)模式

依據(jù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推出的各類解決方案都和市場(chǎng)的商業(yè)模式密不可分，事實(shí)上，在設(shè)計(jì)一個(gè)解決方案時(shí)可以將關(guān)于商業(yè)模式的構(gòu)想當(dāng)做需求的一個(gè)維度加以分析，同時(shí)，解決方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性也會(huì)影響其對(duì)應(yīng)的商業(yè)模式構(gòu)建。此外，選擇商業(yè)模式也受承載該方案的企業(yè)戰(zhàn)略、目標(biāo)市場(chǎng)客戶群體的偏好和接受能力等因素影響。

1、私有系統(tǒng)

這是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最常見(jiàn)的業(yè)務(wù)模式。最早出現(xiàn)的場(chǎng)景多數(shù)來(lái)自電力、能源、市政、大型制造業(yè)等領(lǐng)域。在這些場(chǎng)景下，用戶往往是系統(tǒng)的唯一用戶或關(guān)鍵用戶，該方案上線對(duì)用戶主營(yíng)業(yè)務(wù)的利潤(rùn)、管理效率、產(chǎn)品質(zhì)量、工作場(chǎng)所安全性等等的提升來(lái)衡量解決方案的價(jià)值。

私有系統(tǒng)的提供者多為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集成商，要求能為用戶提供定制化解決方案，且具備較強(qiáng)的客戶需求掌控能力和產(chǎn)品化能力。

2、業(yè)務(wù)平臺(tái)

業(yè)務(wù)平臺(tái)的模式是指那些聚焦某個(gè)或幾個(gè)相似的或者具有一定關(guān)聯(lián)性的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，提供線上線下專業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。這些平臺(tái)的業(yè)務(wù)模式一般工業(yè)屬性較濃重，而物聯(lián)網(wǎng)解決方案是作為其業(yè)務(wù)支撐體系存在的。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是為了搭建一個(gè)信息化的系統(tǒng)，對(duì)工業(yè)設(shè)備的故障、統(tǒng)一化管理和大數(shù)據(jù)分析等等做分析維護(hù)，這跟私有系統(tǒng)本質(zhì)上有相似性，都體現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程的特點(diǎn)。

3、通用平臺(tái)

眾多的連接設(shè)備讓通用平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)量的承載有很大要求，一般由騰訊、阿里云、微軟、亞馬遜等典型的大型云計(jì)算服務(wù)商和眾多的電信運(yùn)營(yíng)商提供應(yīng)用場(chǎng)景中常用技術(shù)架構(gòu)的支持，如MQTT服務(wù)等，以方便用戶將物聯(lián)網(wǎng)解決方案在其提供的平臺(tái)上搭建。

通用平臺(tái)提供的是部署在云端的通用技術(shù)組件，各家提供的技術(shù)組件有一定的差異性，但一般也可以劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)則引擎、發(fā)布工具等。有的還配有設(shè)備端的數(shù)據(jù)采集技術(shù)包提供，以便在設(shè)備端就完成數(shù)據(jù)的規(guī)范化，以及實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)備端和平臺(tái)的保密和安全性。

4、通用組件

一些從事系統(tǒng)集成或自用系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一些技術(shù)組件具有一定的通用性，從而將這些技術(shù)組件作為產(chǎn)品銷售。設(shè)備端的網(wǎng)關(guān)、服務(wù)端的軟件都可以成為銷售的對(duì)象，而其他集成商可以購(gòu)買這樣的產(chǎn)品用于自身項(xiàng)目中的解決方案的實(shí)現(xiàn)。

很多傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)提供商都是采用的這種商業(yè)模式，因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)和服務(wù)軟件的銷售模式很像其傳統(tǒng)的控制器、采集器和組態(tài)軟件等產(chǎn)品的銷售模式，可以利用現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)和渠道的能力。集成商在這里仍然會(huì)扮演銷售渠道的角色，因?yàn)檫@種模式下，交付的這些通用組件是不能直接滿足最終用戶的需求，必須經(jīng)過(guò)系統(tǒng)層面的二次開(kāi)發(fā)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的商業(yè)模式可以有多種模式，一家工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的企業(yè)未必只有一種，往往同時(shí)扮演著多個(gè)角色，未來(lái)將等待眾多IIOT企業(yè)的共同參與和探索。