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)等有關工業(yè)的熱詞依舊是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)討論的熱點話題。根據(jù)中投顧問的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2017年中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為2，400億元。預計2019年我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到3，650億元，未來五年(2019-2023)年均復合增長率約為18.84%，2023年將達到7，280億元。

數(shù)據(jù)來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心

在談論融入物聯(lián)網(wǎng)技術后的工業(yè)具有的優(yōu)勢前，首先要知道工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎以及該注意的哪些方面，最后再來探討該項技術帶來的商業(yè)模式。

6種常見的工業(yè)協(xié)議

不同設備之間的連接，關鍵在于網(wǎng)絡互通問題，不同時期、不同品牌、不同協(xié)議的工業(yè)設備，如機床、熱處理設備、自動生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線、專機設備、AGV、3D打印設備、注塑機、測量儀、機器人乃至可穿戴設備等，都有不同格式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，因此，連接是一個極其復雜的過程。這里列舉6種常見的工業(yè)協(xié)議。

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1. RS232

在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。RS-232接口是目前最常用的一種串行通訊接口。RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS-232總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。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個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 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)模擬信號輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式，但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。

485通訊接口是對通訊接口的硬件描述，它只需要兩根通訊線，即可以在兩個或兩個以上的設備之間進行數(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。在某一個時刻，一個設備只能進行發(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)，因為使用絕對電壓表示邏輯，由于干擾，導線電阻等原因，通訊距離不遠，可以做到低速時幾十米。

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

3. CAN

控制器局域網(wǎng)CAN( Controller Area Network)屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡。是由德國博世公司在20世紀80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設計而越來越受到人們的重視，被廣泛應用于諸多領域。CAN協(xié)議分為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，具有自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優(yōu)先級來避免沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)實際可達110個。

由于CAN總線本身的特點，其應用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展。

4. PROFIBUS

PROFIBUS是德國標準(DIN19245)和歐洲標準(EN50170)的現(xiàn)場總線標準。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列組成。DP用于分散外設間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動化領域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等。PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158-2標準。PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術。可實現(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決方案。該標準廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。

5. ModBus

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

ModBus網(wǎng)絡是一個工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過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。它可應用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。

ModBus網(wǎng)絡只有一個主機，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡可支持247個之多的遠程從屬控制器，但實際所支持的從機數(shù)要由所用通信設備決定。采用這個系統(tǒng)，各PC可以和中心主機交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務。

Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(例如以太網(wǎng))和其它設備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如何回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。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)設備。許多工業(yè)設備，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準。

6. OPC

OPC全稱是Object Linking and Embedding(OLE) for Process Control，它的出現(xiàn)為基于Windows的應用程序和現(xiàn)場過程控制應用建立了橋梁。在過去，為了存取現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)信息，每一個應用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)，由于現(xiàn)場設備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負擔。通常這樣也不能滿足工作的實際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設備驅(qū)動程序，在這種情況下，OPC標準應運而生。OPC標準以微軟公司的OLE技術為基礎，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成，在OPC技術中使用的是OLE 2技術，OLE標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。

RS232、RS485是硬件接口技術，CAN、PROFIBUS是現(xiàn)場總線技術，ModBus是工業(yè)控制協(xié)議，OPC是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接口。當然，工業(yè)協(xié)議非常多，常見的現(xiàn)場總線就有二十多種，若要設備彼此之間無障礙通信對話，至少需要5000種以上的通信協(xié)議，所以標準化的設備通信協(xié)議目前來說還很難實現(xiàn)，這是一個漫長的過程。

安全威脅需重視

區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)面臨新的安全威脅，從感知層到應用層對現(xiàn)有的技術手段和管理方式都提出了新的挑戰(zhàn)。在今年1月，以色列電力供應系統(tǒng)出現(xiàn)了史上最大規(guī)模的網(wǎng)絡攻擊事件;4月，德國核電站負責燃料裝卸的系統(tǒng)遭到攻擊;10月，美國遭遇史上最嚴重“斷網(wǎng)”號稱Ddos攻擊;12月，烏克蘭再次遭黑客攻擊導致電力系統(tǒng)中斷。據(jù)Gartner預計，到2020年，針對IOT設備的攻擊將占到企業(yè)遭遇攻擊總數(shù)的25%。

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

• 網(wǎng)絡接入：網(wǎng)絡接入是IIOT生態(tài)構(gòu)建基礎，涉及物聯(lián)網(wǎng)設備感知和接入，橫跨多個網(wǎng)元及系統(tǒng)，如發(fā)生無線干擾、基站攻擊、偽基站篡改偽造消息、監(jiān)聽終端AP通信等。
• 數(shù)據(jù)傳輸：承載物聯(lián)網(wǎng)及控制系統(tǒng)的關鍵數(shù)據(jù)，易被劫持、監(jiān)聽、篡改和仿冒，如數(shù)據(jù)監(jiān)聽、數(shù)據(jù)竊取、數(shù)據(jù)篡改仿冒、數(shù)據(jù)破譯等，會導致敏感隱私數(shù)據(jù)泄露或重大商業(yè)損失。
• 智能設備：智能硬件及應用是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎，面臨的安全風險分為通用和個性化兩部分，內(nèi)置的系統(tǒng)及應用具有形態(tài)多樣、場景豐富、受眾分散等特點，是整個體系鏈內(nèi)最易被攻擊的環(huán)節(jié)之一。構(gòu)成IIOT的智能設備，假若終端DDOS被攻擊、終端惡意訪問，或繞過網(wǎng)絡防護進行攻擊，由于廠商眾多、目標分散、防御水平良莠不齊等原因，容易被攻擊者突破造成整個系統(tǒng)的癱瘓。
• 應用系統(tǒng)：IIOT的業(yè)務承載，也是整個體系內(nèi)最易被攻擊利用的點，存在代碼、數(shù)據(jù)、業(yè)務、通訊等多方面安全風險。

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的商業(yè)模式密不可分，事實上，在設計一個解決方案時可以將關于商業(yè)模式的構(gòu)想當做需求的一個維度加以分析，同時，解決方案的技術和經(jīng)濟可行性也會影響其對應的商業(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、目標市場客戶群體的偏好和接受能力等因素影響。

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1. 私有系統(tǒng)

這是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域最常見的業(yè)務模式。最早出現(xiàn)的場景多數(shù)來自電力、能源、市政、大型制造業(yè)等領域。在這些場景下，用戶往往是系統(tǒng)的唯一用戶或關鍵用戶，該方案上線對用戶主營業(yè)務的利潤、管理效率、產(chǎn)品質(zhì)量、工作場所安全性等等的提升來衡量解決方案的價值。

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，且具備較強的客戶需求掌控能力和產(chǎn)品化能力。

2. 業(yè)務平臺

業(yè)務平臺的模式是指那些聚焦某個或幾個相似的或者具有一定關聯(lián)性的業(yè)務領域，提供線上線下專業(yè)服務的物聯(lián)網(wǎng)平臺。這些平臺的業(yè)務模式一般工業(yè)屬性較濃重，而物聯(lián)網(wǎng)解決方案是作為其業(yè)務支撐體系存在的。

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

3. 通用平臺

眾多的連接設備讓通用平臺對數(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算服務商和眾多的電信運營商提供應用場景中常用技術架構(gòu)的支持，如MQTT服務等，以方便用戶將物聯(lián)網(wǎng)解決方案在其提供的平臺上搭建。

通用平臺提供的是部署在云端的通用技術組件，各家提供的技術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、規(guī)則引擎、發(fā)布工具等。有的還配有設備端的數(shù)據(jù)采集技術包提供，以便在設備端就完成數(shù)據(jù)的規(guī)范化，以及實現(xiàn)更好的設備端和平臺的保密和安全性。

4. 通用組件

一些從事系統(tǒng)集成或自用系統(tǒng)的建設過程中，發(fā)現(xiàn)一些技術組件具有一定的通用性，從而將這些技術組件作為產(chǎn)品銷售。設備端的網(wǎng)關、服務端的軟件都可以成為銷售的對象，而其他集成商可以購買這樣的產(chǎn)品用于自身項目中的解決方案的實現(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，因為網(wǎng)關和服務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)有團隊和渠道的能力。集成商在這里仍然會扮演銷售渠道的角色，因為這種模式下，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)過系統(tǒng)層面的二次開發(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)務的企業(yè)未必只有一種，往往同時扮演著多個角色，未來將等待眾多IIOT企業(yè)的共同參與和探索。