工業(yè)數(shù)據(jù)采集過程，包含多類工業(yè)設備接入、多種工業(yè)通信網(wǎng)絡協(xié)議解析、多源工業(yè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、實時工業(yè)數(shù)據(jù)存儲與預處理等多個環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)多源設備、異構系統(tǒng)、運營環(huán)境、人等要素信息的實時高效采集，需要大量 IT、OT 與 CT 核心關鍵技術支撐。

本報告所列工業(yè)數(shù)據(jù)采集關鍵技術主要源于工業(yè)數(shù)據(jù)采集各相關方共同關切和發(fā)展急需的方面。工業(yè)數(shù)據(jù)采集主要涉及工業(yè)通信網(wǎng)絡、協(xié)議轉(zhuǎn)換、物體標識及解析、邊緣計算、工業(yè)人工智能等關鍵技術。工業(yè)數(shù)據(jù)采集常用工業(yè)通信網(wǎng)絡技術主要有工業(yè)現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)光纖網(wǎng)絡、TSN、NB-IoT、4G/5G 等，總體上可16分為有線和無線通信網(wǎng)絡技術。

有線通信網(wǎng)絡技術主要包括現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)光纖網(wǎng)絡、TSN 等，現(xiàn)階段工業(yè)現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)采集主要采用有線通信網(wǎng)絡技術，以保證信息實時采集和上傳，對生產(chǎn)過程實時監(jiān)控的需求。

無線通信網(wǎng)絡技術正逐步向工業(yè)數(shù)據(jù)采集領域滲透，已成為有線網(wǎng)絡的重要補充。主要包括短距離通信技術 RFID、Zigbee、WIFI 等，用于車間內(nèi)的傳感數(shù)據(jù)讀取、物品及資產(chǎn)管理、AGV 等無線設備的網(wǎng)絡連接；專用工業(yè)無線通信技術 WIA-PA/FA、WirelessHART、ISA100.11a 等；以及蜂窩無線通信技術 4G/5G、NB-IoT 等，用于工廠外智能產(chǎn)品、大型遠距離移動設備、手持終端等的網(wǎng)絡連接。

現(xiàn)場總線主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線目前仍沒有統(tǒng)一標準，很多公司都推出其各自的現(xiàn)場總線技術，但彼此的開放性和互操作性還難以統(tǒng)一，目前應用較多的有 Profibus、CAN、LonWorks、HART、Modbus 等。

現(xiàn)場總線在工業(yè)界使用時間較長，技術成熟穩(wěn)定?，F(xiàn)場總線仍然是目前工業(yè)環(huán)境應用最為廣泛的工業(yè)網(wǎng)絡，現(xiàn)場總線的簡單17性、可靠性高的優(yōu)點受到許多用戶的喜愛。隨著中國產(chǎn)業(yè)升級的進一步深化，現(xiàn)場總線作為智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎，預計從 2018 年開始新增節(jié)點數(shù)會逐步回升。

工業(yè)以太網(wǎng)最大的優(yōu)勢在于：能夠使企業(yè)的信息網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡實現(xiàn)統(tǒng)一；以太網(wǎng)容易實現(xiàn)網(wǎng)絡集成，開發(fā)技術廣泛，價格較低，容易獲得眾多廠商的支持。工業(yè)以太網(wǎng)近幾年快速發(fā)展，技術逐漸成熟，電磁兼容性、高低溫等工業(yè)特性已能夠滿足工業(yè)數(shù)據(jù)采集需求，在工業(yè)數(shù)據(jù)采集領域得到了廣泛應用，近年來工業(yè)以太網(wǎng)的市場占比逐步上升。

工業(yè)光纖網(wǎng)絡具有以下優(yōu)點：PON 通過無源器件組網(wǎng)，不受電磁干擾和雷電影響；采用自愈環(huán)形網(wǎng)絡支持并聯(lián)型，切換時間短、抵抗失效能力強；點到多點傳輸架構，終端并行接入，部署靈活；僅需單根光纖線傳輸，最遠覆蓋 30 公里范圍；多業(yè)務承載，支持數(shù)據(jù)、視頻、語音、時間同步等多種業(yè)務；高安全性，PON 網(wǎng)絡設置 ONU 安全注冊機制，下行數(shù)據(jù)傳送天然加密，上行數(shù)據(jù)傳送時分機制隔離。

TSN 是 IEEE 提出的一個國際標準，TSN 是為了解決工業(yè)領域中的互操作性孕育而生的標準協(xié)議，廠商設備之間可以進行非常好的互聯(lián)互通。TSN 是基于以太網(wǎng)標準的確定性實時通信機制，定義了極其準確、極易預測的網(wǎng)絡時間，具備高數(shù)據(jù)量傳輸與優(yōu)先權設定功能等優(yōu)勢。TSN 是其它工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的基礎，現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議未來將會成為 TSN 網(wǎng)絡之上的專屬網(wǎng)絡協(xié)議，因此這類協(xié)議依舊會存在，但彼此之間不會互相取代。

NB-IoT 是由 3GPP 定義的基于蜂窩網(wǎng)絡的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術,它支持海量連接、有深度覆蓋能力、功耗低，適合于傳感、計量、監(jiān)控等工業(yè)數(shù)據(jù)采集應用，可滿足這些應用對廣覆蓋、低功耗、低成本的需求，目前廣泛商用的 2G/3G/4G 及其他無線技術都無法滿足這些挑戰(zhàn)。

NB-IoT 單小區(qū)可支持 5 萬用戶，NB-IoT 可以比現(xiàn)有無線技術提供 50~100 倍的接入數(shù)；NB-IoT 比 LTE 提升 20dB 增益，很好實現(xiàn)廣域覆蓋,就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。NB-IoT 引入超長 DRX 省電技術和 PSM 省電態(tài)模式，可讓設備時時在線，通過減少不必要的信令和在 PSM 狀態(tài)時不接受尋呼信息來達到省電目的，保障電池 5 年以上的使用壽命。

從發(fā)展態(tài)勢看，5G 目前還處于技術標準的研究階段，5G 有望 2020 年正式商用。目前，有線連接在工業(yè)數(shù)據(jù)采集連接數(shù)量方面占主導地位。但預測顯示，從 2022 年到 2026 年，5G 物聯(lián)網(wǎng)連接的平均年復合增長率將達到 464%。