工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用
定 價(jià)：98 元
叢書(shū)名：物聯(lián)網(wǎng)工程研究叢書(shū)
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- 作者：王平著
- 出版時(shí)間：2014/9/1
- ISBN：9787030407139
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類(lèi)：F4-39
- 頁(yè)碼：436
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開(kāi)本：大32開(kāi)
以工業(yè)無(wú)線技術(shù)為代表的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最活躍的主流發(fā)展方向。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用主要介紹了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與三大工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程，探討了工業(yè)無(wú)線技術(shù)的融合趨勢(shì)與Heathrow 融合標(biāo)準(zhǔn)；以作者的科研成果為基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了精確時(shí)間同步、確定性調(diào)度、自適應(yīng)跳信道、通信鏈路冗余、輕量級(jí)加密等關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法；在敘述IEEE 802.15.4 協(xié)議簇標(biāo)準(zhǔn)和物理層、MAC 層的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，介紹了無(wú)線HART、WIA-PA、ISA 100.11a 三大標(biāo)準(zhǔn)體系的協(xié)議棧、關(guān)鍵模塊、典型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)技術(shù)與測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)例；同時(shí)，結(jié)合全球首款工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片——“渝芯一號(hào)”，介紹了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)方法、開(kāi)發(fā)技術(shù)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)案例。
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《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用》主要面向物聯(lián)網(wǎng)及自動(dòng)控制領(lǐng)域從事科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與工程應(yīng)用的科研人員、工程技術(shù)人員，也可作為自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、通信、測(cè)控、電氣等專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教學(xué)用書(shū)。
目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程 1
1.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 3
1.4 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì) 6
第2章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 9
2.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析 9
2.2 工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的精確時(shí)間同步方法 11
2.3 工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的確定性調(diào)度機(jī)制 17
2.4 基于確定性調(diào)度的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)Mesh路由 27
2.5 基于時(shí)隙通信的自適應(yīng)跳信道方法 33
2.6 工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的冗余路徑建立方法 40
2.7 基于輕量級(jí)加密算法的安全通信方法 47
第3章 IEEE 802.15.4系列標(biāo)準(zhǔn) 58
3.1 引言 58
3.2 IEEE 802.15.4-2006標(biāo)準(zhǔn) 59
3.2.1 IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 59
3.2.2 IEEE 802.15.4報(bào)文格式 61
3.2.3 IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)形成與維護(hù) 62
3.2.4 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)訪問(wèn)控制 65
3.3 IEEE 802.15.4MAC協(xié)議 69
3.3.1 MAC層管理服務(wù) 69
3.3.2 MAC層數(shù)據(jù)服務(wù) 79
3.4 IEEE 802.15.4物理層協(xié)議 79
3.4.1 物理層管理服務(wù) 80
3.4.2 物理層數(shù)據(jù)服務(wù) 81
3.5 IEEE 802.15.4協(xié)議簇 82
3.5.1 IEEE 802.15.4a標(biāo)準(zhǔn) 82
3.5.2 IEEE 802.15.4b標(biāo)準(zhǔn) 84
3.5.3 IEEE 802.15.4c標(biāo)準(zhǔn) 85
3.5.4 IEEE 802.15.4d標(biāo)準(zhǔn) 87
3.5.5 IEEE 802.15.4e標(biāo)準(zhǔn) 88
3.5.6 IEEE 802.15.4f標(biāo)準(zhǔn) 105
3.5.7 IEEE 802.15.4g標(biāo)準(zhǔn) 106
3.5.8 IEEE 802.15.4k標(biāo)準(zhǔn) 115
第4章 WIA-PA技術(shù) 117
4.1 WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 117
4.1.1 WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)概述 117
4.1.2 WIA-PA的技術(shù)特征 118
4.2 WIA-PA網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 119
4.2.1 WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 119
4.2.2 WIA-PA的設(shè)備分類(lèi)與功能 120
4.3 WIA-PA協(xié)議體系 120
4.4 WIA-PA協(xié)議棧的設(shè)計(jì) 123
4.4.1 WIA-PA協(xié)議�？傮w設(shè)計(jì) 123
4.4.2 WIA-PA數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 125
4.4.3 WIA-PA主要流程及接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 126
4.4.4 WIA-PA協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn) 130
4.5 WIA-PA開(kāi)發(fā)實(shí)例 157
4.5.1 WIA-PA開(kāi)發(fā)平臺(tái) 157
4.5.2 WIA-PA通信模塊開(kāi)發(fā) 165
4.5.3 WIA-PA路由設(shè)備 172
4.5.4 WIA-PA網(wǎng)關(guān)設(shè)備 179
4.5.5 WIA-PA手持設(shè)備 192
4.5.6 WIA-PA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 200
4.6 WIA-PA測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 206
4.6.1 WIA-PA測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 206
4.6.2 WIA-PA測(cè)控系統(tǒng)實(shí)例 208
第5章 ISA100技術(shù) 214
5.1 ISA100的發(fā)展 214
5.1.1 ISA簡(jiǎn)介 214
5.1.2 ISA100簡(jiǎn)介 214
5.1.3 ISAlOO.11a工作組 217
5.2 ISAlOO.11a網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 218
5.2.1 ISAlOO.11a網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?218
5.2.2 ISAlOO.11a的設(shè)備類(lèi)型與邏輯角色 220
5.2.3 ISAlOO.11a的設(shè)備狀態(tài) 221
5.3 ISAlOO.11a協(xié)議棧開(kāi)發(fā) 223
5.3.1 ISAlOO.11a協(xié)議體系 223
5.3.2 ISAlOO.11a協(xié)議棧狀態(tài)機(jī) 225
5.3.3 數(shù)據(jù)服務(wù)流程 227
5.4 ISAlOO.11a各層詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 229
5.4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 229
5.4.2 網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 251
5.4.3 傳輸層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 264
5.4.4 應(yīng)用層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 266
5.5 ISAlOO.11a協(xié)議棧系統(tǒng)管理 275
5.5.1 設(shè)備管理應(yīng)用進(jìn)程定義的對(duì)象 275
5.5.2 系統(tǒng)管理應(yīng)用進(jìn)程定義的對(duì)象 275
5.5.3 安全管理信息庫(kù) 279
5.6 協(xié)議棧預(yù)配置 280
5.6.1 預(yù)配置網(wǎng)絡(luò) 280
5.6.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 282
5.6.3 預(yù)配置時(shí)設(shè)備管理應(yīng)用協(xié)議對(duì)象 283
5.7 ISAlOO.11a產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)例 285
5.7.1 ISAlOO.11a設(shè)備開(kāi)發(fā)平臺(tái) 285
5.7.2 ISAlOO.11a通信模塊的開(kāi)發(fā) 293
5.7.3 ISAlOO.11a路由設(shè)備 296
5.7.4 ISAlOO.11a網(wǎng)關(guān)設(shè)備 298
5.7.5 ISAlOO.11a無(wú)線煙霧濃度傳感器節(jié)點(diǎn) 301
5.7.6 ISAlOO.11a無(wú)線壓力變送器 306
5.8 ISAlOO.11a系統(tǒng)開(kāi)發(fā)案例 307
5.8.1 ISAlOO.11a系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái) 307
5.8.2 ISAlOO.11a測(cè)控系統(tǒng)實(shí)例 309
第6章 無(wú)線HART技術(shù) 317
6.1 無(wú)線HART標(biāo)準(zhǔn) 317
6.2 無(wú)線HART協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu) 320
6.3 物理層 325
6.4 數(shù)據(jù)鏈路層 328
6.4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的層次模型 328
6.4.2 邏輯鏈路控制子層 331
6.4.3 錯(cuò)誤檢測(cè)和安全 338
6.5 介質(zhì)訪問(wèn)控制子層 338
6.5.1 時(shí)隙通信 339
6.5.2 通信表和緩沖區(qū) 341
6.5.3 鏈路調(diào)度 346
6.5.4 MAC層操作 349
6.6 網(wǎng)絡(luò)層 357
6.6.1 路由功能 357
6.6.2 NPDU結(jié)構(gòu) 360
6.6.3 安全功能 362
6.6.4 網(wǎng)絡(luò)層列表 366
6.6.5 NLE狀態(tài)機(jī) 369
6.6.6 網(wǎng)絡(luò)層管理信息 371
6.7 傳輸層 372
6.7.1 傳輸層數(shù)據(jù)單元結(jié)構(gòu) 372
6.7.2 傳輸通道表 373
6.7.3 TLE狀態(tài)機(jī) 374
6.8 應(yīng)用層 378
6.8.1 應(yīng)用層接口 378
6.8.2 動(dòng)態(tài)和設(shè)備變量 382
6.8.3 主機(jī)4致性分類(lèi) 382
6.9 無(wú)線HART系統(tǒng)應(yīng)用案例 383
6.9.1 基于無(wú)線HART的控制應(yīng)用 383
6.9.2 基于無(wú)線HART網(wǎng)絡(luò)的流程工業(yè)控制 388
第7章 工業(yè)無(wú)線通信核心芯片 393
7.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片設(shè)計(jì) 393
7.1.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片總體方案設(shè)計(jì) 393
7.1.2 基于時(shí)隙方式的D11處理單元設(shè)計(jì) 394
7.1.3 芯片主要單元設(shè)計(jì) 397
7.1.4 芯片硬件時(shí)間同步設(shè)計(jì) 400
7.1.5 芯片硬件超幀調(diào)度設(shè)計(jì) 403
7.1.6 芯片硬件安全引擎設(shè)計(jì) 407
7.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片UZ/CY2420 408
7.2.1 芯片特性 408
7.2.2 芯片引腳配置 409
7.2.3 芯片封裝規(guī)格 412
7.3 基于UZ/CY2420的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái) 413
7.3.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)硬件組成 413
7.3.2 開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件組件 415
7.4 基于UZ/CY2420的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)案例 417
7.4.1 基于UZ/CY2420的通信模塊開(kāi)發(fā) 417
7.4.2 基于UZ/CY2420的溫濕度傳感器的開(kāi)發(fā) 418
7.4.3 基于UZ/CY2420的壓力變送器的開(kāi)發(fā) 420
7.4.4 基于UZ/CY2420的測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 423
第 1章概述
1.1 引言
網(wǎng)絡(luò)改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。歐盟對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義指出：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫整合。中國(guó)工程院院士鄔賀銓指出了物聯(lián)網(wǎng)具備的三大特征：聯(lián)網(wǎng)的每一個(gè)物件均可尋址；聯(lián)網(wǎng)的每一個(gè)物件均可通信；聯(lián)網(wǎng)的每一個(gè)物件均可控制。
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)“泛在感知”工業(yè)全流程、實(shí)施優(yōu)化控制，已經(jīng)成為企業(yè)提高設(shè)備可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量、降低人工成本與減少生產(chǎn)消耗、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的主要手段。以工業(yè)無(wú)線為代表的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（本書(shū)在后面的論述中將不加區(qū)分地使用工業(yè)無(wú)線和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)概念）是繼現(xiàn)場(chǎng)總線之后，工業(yè)控制領(lǐng)域的又一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)，是降低自動(dòng)化成本、提高自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用范圍、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與信息化深度融合的最佳技術(shù)，也是未來(lái)幾年工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品新的增長(zhǎng)點(diǎn)。美國(guó)能源部（Department of Energy，DOE）在 2004年發(fā)布的“未來(lái)工業(yè)計(jì)劃（ Industries of the Future，IOF）”中指出：這種基于工業(yè)無(wú)線技術(shù)的新型測(cè)控模式是實(shí)現(xiàn)“到 2020年美國(guó)工業(yè)整體能耗降低 5%”目標(biāo)的主要手段。美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)在《面向 21世紀(jì)的聯(lián)邦能源研究與發(fā)展規(guī)劃》中也指出：工業(yè)無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高 10%，并使排放和污染降低 25%。隨后，工業(yè)無(wú)線技術(shù)成為工業(yè)界研究的熱點(diǎn)，被稱(chēng)為工業(yè)控制領(lǐng)域的革命性技術(shù)。
1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程
當(dāng)前，國(guó)際上工業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化和智能化。網(wǎng)絡(luò)化是適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制設(shè)備不斷增加、測(cè)控系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的要求，將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要交互信息的單元組織成高效的通信系統(tǒng)；智能化是適應(yīng)降低使用和維護(hù)成本、提高系統(tǒng)可靠性和易用性的要求，使測(cè)控系統(tǒng)具備自配置、自適應(yīng)、自修復(fù)能力。因此，具有環(huán)境感知能力的各類(lèi)終端、基于泛在技術(shù)的計(jì)算模式、適應(yīng)惡劣環(huán)境的移動(dòng)通信等融入工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，是工業(yè)技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的必然結(jié)果。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為一種在實(shí)時(shí)性與確定性、可靠性與環(huán)境適應(yīng)性、互操作性與安全性、移動(dòng)性與組網(wǎng)靈活性等方面滿足工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用需求的無(wú)線通信技術(shù)，它為現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制設(shè)備和操作人員間的信息交互提供了一種低成本的有效手段。
在計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和嵌入式技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段的發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在逐漸成熟并被廣泛應(yīng)用。
第一階段，20世紀(jì) 60～70年代模擬儀表控制系統(tǒng)占主導(dǎo)地位，現(xiàn)場(chǎng)儀表之間使用二線制的4～20mA電流和1～5V電壓標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)通信, 只是初步實(shí)現(xiàn)了信息的單向傳遞，其缺點(diǎn)是布線復(fù)雜、抗干擾性差。雖然目前仍有應(yīng)用，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，最終將被淘汰。
第二階段，集散控制系統(tǒng)（ Distributed Control System，DCS）于 20世紀(jì) 80～ 90年代占主導(dǎo)地位，實(shí)現(xiàn)分布式控制，各上下機(jī)之間通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞�，F(xiàn)場(chǎng)控制站間的通信是數(shù)字化的，數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn) RS-232、RS-485等被廣泛應(yīng)用，克服了模擬儀表控制系統(tǒng)中模擬信號(hào)精度低的缺陷，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
第三階段，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）在 21世紀(jì)初占主導(dǎo)地位，F(xiàn)CS采用全數(shù)字、開(kāi)放式的雙向通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)各控制器與儀表設(shè)備互連，將控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和易用性。同時(shí)，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，F(xiàn)CS已從信息層滲透到控制層和設(shè)備層，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)的重要成員，逐步向現(xiàn)場(chǎng)層延伸。
第四階段，隨著組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展方便、使用簡(jiǎn)單的工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的出現(xiàn)，智能終端、泛在計(jì)算、移動(dòng)互連等技術(shù)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)施全流程的“泛在感知”和優(yōu)化控制，為提高設(shè)備可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)與人工成本、節(jié)能降耗、建設(shè)資源節(jié)約與環(huán)境友好型社會(huì)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)等提供了有效手段。
隨著測(cè)控系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，降低投資和使用成本成為工業(yè)通信技術(shù)發(fā)展的迫切要求。據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) Freedonia統(tǒng)計(jì)， 2001年全球工業(yè)用傳感器的市場(chǎng)份額是 110億美元，而安裝和使用成本（主要是布線成本）超過(guò) 1000億美元，成為阻礙工業(yè)通信技術(shù)發(fā)展的主要難題。在這一背景下，無(wú)線通信技術(shù)安裝和維護(hù)成本低的特征引起了人們的廣泛關(guān)注。2003年美國(guó)能源部組織研究機(jī)構(gòu)，對(duì)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下利用低成本無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)采集的可行性及其對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域的影響進(jìn)行了深入的分析。2004年由美國(guó)能源部發(fā)起 GE、Honeywell、 RAE等 70多家大公司參與成立了無(wú)線工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（ Wireless Industrial Networking Alliance，WINA），該聯(lián)盟專(zhuān)門(mén)討論無(wú)線技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題。同年，美國(guó)工業(yè)技術(shù)計(jì)劃在傳感器和自動(dòng)化方向設(shè)立了 4個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目，分別推進(jìn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電解鋁、采礦、化工、玻璃、鋼鐵等行業(yè)的應(yīng)用。在這些項(xiàng)目的支持下，GE、Honeywell、Emerson、Eaton等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的著名公司針
對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用面臨的問(wèn)題開(kāi)展了研究。同時(shí)， Accutech、
SIEMENS、Ember和 Crossbow等公司也利用自有技術(shù)開(kāi)發(fā)面向工業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)
用的無(wú)線通信模塊和無(wú)線儀表來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。
與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的重慶郵電大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、浙江大學(xué)
等單位也相繼開(kāi)展了工業(yè)無(wú)線技術(shù)的研究，我國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的研究始
終與國(guó)際同步，并正在形成自己的核心技術(shù)專(zhuān)利群。特別是重慶郵電大學(xué)聯(lián)合達(dá)
盛電子股份有限公司（中國(guó)臺(tái)灣）推出了全球首款工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片——渝芯
一號(hào)（UZ/CY2420），創(chuàng)新性的數(shù)據(jù)鏈接庫(kù)（ Data Link Layer，DLL）處理單元設(shè)
計(jì)首次通過(guò)芯片實(shí)現(xiàn)了超幀調(diào)度引擎、精確時(shí)間同步、跳信道機(jī)制和時(shí)隙通信等
功能，為 ISA（International Society of Automation）100.11a（國(guó)際儀器儀表協(xié)會(huì)）、
WIA-PA（Wireless Networks for Industrial Automation Process Automation）（中國(guó)
WIA-PA聯(lián)盟）和無(wú)線 HART（Highway Addressable Remote Transducer）（HART
基金會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈路層核心技術(shù)提供硬件直接支持，具有低功耗、低成本、
微型化、高可靠性的優(yōu)勢(shì)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是工業(yè)化與信息化深度融合的強(qiáng)大推手，將有效地提高智能
化和大規(guī)模定制化生產(chǎn)能力，促進(jìn)生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變，無(wú)論生產(chǎn)過(guò)程
控制、故障診斷還是節(jié)能減排、提高效率、降低成本、增加產(chǎn)品附加值都會(huì)帶來(lái)
新的發(fā)展機(jī)遇，從而必將引發(fā)工業(yè)行業(yè)的一場(chǎng)新技術(shù)革命。
1.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
自 2004年美國(guó)能源部成立 WINA以來(lái)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域形成了 ISA100.11a、無(wú)線 HART、WIA-PA三大主流國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)共存的局面，三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)皆引用 IEEE
802.15.4作為物理層和媒體訪問(wèn)控制（ Media Access Control，MAC）層標(biāo)準(zhǔn)。
（1）無(wú)線 HART標(biāo)準(zhǔn)是 HART通信協(xié)議的擴(kuò)展，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境中的過(guò)程監(jiān)視和控制等應(yīng)用所設(shè)計(jì)，是第一個(gè)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 2007年 6月，HART通信基金會(huì)批準(zhǔn)無(wú)線 HART標(biāo)準(zhǔn)成為 HART通信協(xié)議族的組成部分，并于 2008年 1月正式發(fā)布了包含無(wú)線 HART的 HART 7技術(shù)規(guī)范。 2008年 7月 18日，瑞士國(guó)家委員會(huì)向 IEC/SC65C提交了無(wú)線 HART的 NP
（New Proposal）和 PAS（Public Available Specification）文件。 2008年 9月，無(wú)線 HART通過(guò) PAS投票，成為 IEC/PAS 62591 Ed.1。 2008年10月，無(wú)線 HART通過(guò) NP投票，成立 IEC/SC65C/WG16無(wú)線工作組。 2009年 2～4月，無(wú)線 HART CD（Committee Draft）階段。 2009年 6～11月，無(wú)線 HART CDV（Committee Draft for Vote）投票。
2010年 1～3月，F(xiàn)DIS（Final Draft International Standard）投票通過(guò)成為 IEC 62591。
國(guó)際電工委員會(huì)于 2010年 4月正式發(fā)布 HART Wireless Devices Specification的1.0版本為 IEC 62591，這是第一個(gè)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
（2）WIA-PA（Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation）是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作同步進(jìn)行，WIA-PA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域與世界同步。
2006～2008年，WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)工作組確立了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) WIA標(biāo)準(zhǔn)體系。
2008年 8月，工作組完成了《工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) WIA規(guī)范第 1部分：用于過(guò)程自動(dòng)化的 WIA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范（征求意見(jiàn)稿）》的制定，并通過(guò)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)向 IEC/SC65C提交了 WIA-PA的 PAS文件。
2008年 10月，WIA-PA以 96%的得票率成為 IEC/PAS 62601，成為國(guó)際上與無(wú)線 HART被同時(shí)承認(rèn)的兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化文件之一。
2009年 7月，中國(guó)向 IEC/SC65C提交的 WIA-PA的 NP文件以 100%的得票率通過(guò) 65C/533/NP投票，德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本、瑞典都指派專(zhuān)家參加 WIA-PA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)起草項(xiàng)目組。
2009年 9月，《工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) WIA規(guī)范第 1部分：用于過(guò)程自動(dòng)化的 WIA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范（送審稿）》通過(guò) SAC/TC124和 SAC/TC124/SC4的投票。
2011年 7月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正式批復(fù)《工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) WIA規(guī)范第 1部分：用于過(guò)程自動(dòng)化的 WIA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范》成為 GB/T 26790.1—2011。
2011年 10月，Industrial Communication Networks-Fieldbus Specification-WIA-PA Communication Network and Communication Profile正式成為 IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 62601，是第二個(gè)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著 WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)得到了國(guó)際上的廣泛認(rèn)可。
（3）ISA100（ISA100: Wireless Systems for Automation）致力于通過(guò)制定一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)報(bào)告來(lái)確定工業(yè)自動(dòng)化控制環(huán)境下的無(wú)線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，是國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)（International Society of Automation，ISA）負(fù)責(zé)工業(yè)無(wú)線技術(shù)與系列標(biāo)準(zhǔn)制定的下屬機(jī)構(gòu)�？紤]到其廣泛的覆蓋范圍， ISA100成立了若干工作組分別從事不同的具體任務(wù)。其中，制定 ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)是其核心工作；ISA100無(wú)線符合性測(cè)試機(jī)構(gòu)（Wireless Compliance Institute，WCI）負(fù)責(zé)提供 ISA100標(biāo)準(zhǔn)族的符合性認(rèn)證服務(wù)。重慶郵電大學(xué)作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)投票成員和 ISA WCI工作組專(zhuān)家參加 ISA100標(biāo)準(zhǔn)制定工作。
2006年10月，在美國(guó)休斯敦會(huì)議上以投票方式確定將 SP100.14與 SP100.11工作組合并為 SP100.11a，其后更名為 ISA100.11a工作組。
2009年 4月 24日，ISAl00.11a標(biāo)準(zhǔn)以 81.0%的贊成率通過(guò)了 ISA100委員會(huì)的階段投票。
2011年 9月，ISAl00.11a通過(guò) IEC投票成為 IEC PAS 62734。
2012年 1月，ISAl00.11a成為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。
2013年10月，ISA100.11a（IEC 62734/Ed.1: Industrial Communication Networks- Wireless Communication Network and Communication Profiles-ISA100.11a）以 100%的贊成率通過(guò) IEC投票，正式成為 IEC 62734 CDV。
目前，委員會(huì)將繼續(xù)完善該標(biāo)準(zhǔn)，擬于 2014年 9月對(duì) FDIS進(jìn)行投票，使之成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 62734，并將取代現(xiàn)有的 IEC PAS 62734。
（4）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)三大主流國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)性能對(duì)比如表 1-1所示。
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