工业物联网标准与技术的现状及趋势

2012年03月27日

主 要 内 容

一、控制系统与物联网

二、工业物联网的标准化进展

三、典型的工业物联网技术

四、重邮在物联网方面的相关工作

五、工业物联网技术的应用

一、控制系统与物联网

客户端(远程维护)

Internet/IntranetGSM-控制

车间控制层

调度管理层

经营决策层

现场设备层

冗余

FFHSE

I/O模块 EPA I/O

EPA

EPASWITCH

工业无线通信

冗余 MODBUSCAN

冗余数据库服务器

文件服务器

Web冗余实时服务器

监控管理站

1 2

结构网络化 系统集成化

TCP/IP

PA

DP

工业无

线通信

控制分散化 节点智能化

传感网（物联网）的体系结构

ITU提出：传感网是泛在网的底层支撑，IEEE、ISO、IEC 等标准化组织认可

未来“U社会”与“e社会”的根本差别

综合信息服务：集感知、计算、传输为一体

传感网感知层

传感网应用层

管道：

仅仅只是带宽的增加（信息的传输）

多网融合

现代控制系统涉及的技术内容

信息获取 信息传输 信息处理 信息应用

科技界较普遍认为，信息技

术由四大部分组成，即信息获取、

信息传输、信息处理与信息应用

或信息利用。物联网涉及信息技

术的全部内容。

现代控制系统包含信息获取、

传输、处理与应用等全部环节。

这就是说，现代控制系统涉及到

信息技术的全部内容，是典型的

物联网系统。

执行器

传感器

计算与

控制物理

对象

信息应用

信息处理

信息获取

信息传输

信息传输

信息世界 物理世界

二、工业物联网的标准化进展

IEC TC65于07年5月成立了工业无线标准临时工作组，2008年正式成立IEC SC/65C WG16/WG17负责工业无线标准的制定。

HART(Highway Addressable Remote Transducer—可寻址远程传感器高速通道) 基金会制定的“无线HART通信规范”于2010年正式成为IEC 62591。

中国制订的《Industrial communication networks - Fieldbus specifications - WIA-PA communication network and communication profile 》于2011年10月被IEC正式

发布IEC 62601。

国际仪器仪表协会制订的ISA 100系列标准也正在准备年初向IEC提交文本。

1.IEC领域工业无线三大主流国际标准共存

2010年初，NAMUR发布Press Release，开始提出单一（融合）工业无线标准

（仅过程自动化领域）的要求，建议三个标准合并为一个IEC标准。 2010年八

月在伦敦的Heathrow 机场召开了工作组第一次会议，工作组即以Heathrow命

名。2011年3月底在瑞士的融合工作组会议形成解备忘录决定成立技术工作组。

Heathrow STECO工作组成员Name Organisation

Sean Keeping ABB

Martin Zielinski Emerson Process Management

Raymond Rogowski Honeywell

Hans-Georg Kumpfmueller (Chairman) Siemens （主席）

Hesh Kagan Invensys

Kimikazu Takahashi Yokogawa

Klaus-Peter Lindner Endress+Hauser

Wei Min CQUPT

Liu Dan ITEI

Wei Liang SIA

Name Organisation

Sean Keeping（召集人） ABB

Martin Zielinski Emerson Process Management

Raymond Rogowski Honeywell

Hesh Kagan Invensys

Wei Min CQUPT

2011年12月 STECO小组决定成立五人工作小组

Heathrow工作组的主要工作

• 编辑用户需求- NAMUR NE133. （完成）

– 最终的解决方案必须满足这些用户需求；

– 中文版本由重庆邮电大学完成翻译，并得到NAMUR无

线工作组主席和Hearthrow工作组主席的赞赏；

• 编辑当前三个标准的异同. （完成）

– 由技术工作组在2010年德国会议上初步完成

• 采取以下一系列步骤及早完成单一标准的

制定. （进行中）

当前共识 ——1• 签订MOU

– 2011.10起，Honeywell的Phil开始主

导MOU的起草，每周召开会议，各公

司法律代表参加起草MOU；

– 2011.12.15 定稿征求各家意见

– 各家陆续通过Email表态同意该MOU– 2012.01.11 Honeywell由其代表签署

后，通过邮件形式交各家签字

– 2012.01.19 CQUPT签署

– 2012.02.02 SIA签署后，该谅解备忘

录MOU各家已经全部签好

当前共识 ——2

• 融合标准的架构

• 架构中各部分的定义

• 采用这一架构的理由

当前共识 ——3

• Position Paper• 工作组目标，方向，

步骤，蓝图等

历次会议概况

N133中文版

ISA100.12会议

NAMUR无线组主席特别感谢CQUPT的工作

第一步实现三标准共存

会议纪要中最原始的图！！最原始的共识！

第二步完成渐进式的融合

第三步最终的融合标准

Position PaperTask 1：A stepped

approach towards

the single solution

Task 2： Guiding

organizations

towards single

standard

Task 3：Creating a

detailed technical

document, that provides a

process, to reach

common points of

incremental convergence

outlining how to

accommodate the

requirements in NE133

Task 4： Creating the single standard

Position Paper

• 2011.02.03 五人小组电话会议共识：– 结构共识如下

定义了该架构下融合标准的网关，接入点，网关+接入点，骨干网的功能

• 2012年3月7日 五人小组电话会议

– 讨论了技术工作组议事规则和第一次技术工作

组会议议程；

– 决定将定稿的文档提交STECO成员邮件讨论；

– 目前正在讨论中；

– 技术工作组将在近期开展工作。

Heathrow 技术工作组成员

Member Organisation

Pal Orten (Team Leader) ABB （主席）

Patricia Brett Honeywell

Robin Pramanik Siemens

Nestor Camino Invensys

Penny Chen Yokogawa

Zhang Xiaoling SIA

Wang Heng CQUPT

Qin Wang USTB

Mark Nixon Emerson

Werner Thoren E+H

Note ：

1.技术工作组主席原先由ABB

的Sean Keeping担任。

2.2012年2月ABB的Sean推荐

ABB的Pal Orten教授担任技术

工作组主席，同时自己卸任主

席一职。该提议经Steco组同

意。

2、IEEE802.15.4系列标准制定进展

IEEE802.15.4e：制定面向传感网在工业无线监控等应用中的低功耗、

实时MAC层标准，上海微系统所、无锡物联网产业研究院、华为、重庆

邮电大学等作为主要的联合提案单已接受，进入文档的最后编辑阶段。

重邮开发了15.4e协议栈软件和测试平台，相关技术申请了国际专利

IEEE802.15.4g：针对智能电网等应用，制定200Kbps~1Mbps数据

速率的物理层标准提案，目前802.15.4g推出了标准草案3.0 。中科院微

系统所、无锡物联网产业研究院、重庆邮电大学等提出了可变增益的

DSSS方案，并与Atmel、Freescale等公司达成了联合提案的共识。

EEE802.15.k是一个新的工作组，主要制定对于关键基础设施的低功耗

监控网络。

IEEE官方组织期望联合中国、美国国家成员体，将IEEE802.15.4系列标准纳

入ISO/IEC JTC1 传感网标准体系。

IEEE802.15.4工作组一方面是对2006版后出现的各种工业无线技术（如ISA 100，无线HUART等）进行总结和扩展；另一方面应对智能电网的需要。

3、ISO/IEC JTC1系列标准制定进展

ISO/IEC JTC1 WG7、 ISO/IEC JTC 1 SC 6 、 JTC 1 SC 27 （传感器网络

工作组）：

ISO/IEC 29182第2部分（传感器网络参考架构 术语）

ISO/IEC 29182 第5部分（传感器网络参考架构 接口定义）

ISO/IEC 29182的第6部分（应用行规）

ISO/IEC 29182的第7部分（互操作性）

ISO/IEC 20005《信息技术 传感器网络 智能传感器网络协同信息处理支撑

服务和接口》

ISO/IEC 30101（传感器网络与智能电网系统接口）

ISO/IEC 29180 （传感器网络安全架构）重庆邮电大学代表作合作编辑

重庆邮电大学代表是ITU-T X.1311的合作编辑

重庆邮电大学参与的ISO/IECJTC 1 SC 27正在制定的轻量级加密方法

重庆邮电大学在ISO/IEC JTC 1 SC７中牵头成立测试工组。

三、典型的工业物联网技术

1、工业物联网的技术难点

精确时间同步：时间同步精度是保证工业无线通信网络各种性能

的基础，控制系统的时序不容有误，时序错误可能给工业现场带来

灾难性的后果。

通信确定性：要求在规定的时刻对事件准时响应，并作出相应的

处理，不丢失信息、不延误操作。工业通信中的确定性往往比实时

性还重要，保证确定性是对任务执行有严苛时间要求的工业通信系

统必备的特性。

工业环境的适应性：要求在高温、潮湿、振动、腐蚀、强电磁干

扰等工业环境中具备可靠、完整的数据传送能力。环境适应性包括

机械环境适应性、气候环境适应性、电磁环境适应性等。

2、工业无线通信协议

① ISA 100.11a（Wireless systems for industrial automation-Process control and related applications，国际自

动化协会标准

工厂网络控制系统

网关

系统管理器

安全管理器

B 骨干网路由器

路由设备

终端设备

手持设备

DL子网

(1)工业无线通信协议标准

802.15.4IEEE802.15.4 MAC层

IEEE802 .15.4 物理层

PDSAP PSAP

应用子层

ASLDE-2 SAP

设备管理应用进程（DMAP）

ASLDE-n SAP

ASM

SA

P

用户应用进程（UAP）

网络管理

管理信息

库

用户应用

对象 1用户应用

对象 n安全管理

„

„

TDSAP-2 TDSAP-0

DM

SAP

传输层

TDSAP-n

网络层

NDSAP

NM

SAP

MLDE-SAP MLME-SAP

DDSAP

DLM

E-SA

P数据链路层上层

ISA100.11aMAC扩展子层

(6LoWPAN)分片与重组 地址转换 寻址骨干网路由

DL子网路由

调度跳频时间同步

数据/管理服务

ISA100.11a安全体系架构

安全管理器负责

整个网络的安全管理

和通信，包括安全密

钥的分发及网络资源

分配等功能。

设备本身的安全

则是由安全协议栈管

理应用进程中设备安

全管理对象(DSMO)

进行管理。

安全管理器

设备

UAPM

E-n

SAP

Userapplicationprocess a

Physical layer

IEEE 802.15.4 MAC sub-layer

Network layer

Transport layer

PLDE SAP PLME SAP

MLDE SAP MLME SAP

DLDE SAP

NLDE SAP

TLDE-1 SAP TLDE-n SAP TLDE-0 SAP

ASLDE-1 SAP

UAPM

E-1

SAP

Userapplicationprocess n

ASLDE-n SAP ASLDE-0 SAP

„„

„„

TLME SAP

NLME SAP

DLME SAP

ASLME SAP

Device Manager(DMAP)

Application sub-layer

Upper data link layer

ISA100.11a MAC extension

DSMO

数据加密 完整性校验

数据加密 完整性校验

数据加密

② WIA-PA communication network and communication profile 2011年10月正式成为国际标准IEC 62601。

路由设备

冗余路由设备

现场设备

网关设备 冗余网关设备

网状结构

星型结构

星型结构

星型结构

星型结构

主控计算机

手持设备

Mesh网络连接

星型网络连接

其它网络

WIA-PA采

用星型

和网状

结合的

两层网

络拓扑

结构。

物理层

数据链路层

网络层

会话层

表示层

应用层

OSI协议栈

传输层

功能 WIA-PA定义的协议层

向用户提供具有网络功能的而应用

完成应用层数据和下岑该协议数据格式的

转换

连接管理服务

提供独立于网络层的传输机制

解析网络地址、完成路由

报文成帧、错误检测与总线仲裁

机械/电气连接、传输原始比特流

向用户提供具有网络功能的而应用

或者

NL (网状网络路由选择)

DLSL (混合CSMA/TDMA, AFS, AFH, TH)

PHY (基于IEEE STD 802.15.4-2006)

IEEE STD 802.15.4-2006 MAC层

WIA-PA协议栈结构

外部网络

边界网关/路

由

甲烷传感

器

一氧化碳

传感器

二氧化硫

传感器

烟雾传感器

路由2

路由1

路由3

路由4

温湿度传感器

压力变送器

粉尘传感器

阀门压力变送器 手持设备

安全管理者集中式管理

安全管理

代理

分布式

管理

分布式

管理

WIA-PA安全体系架构

WIA-PA安全体系架构

采用分层分级的方法来实

施不同的安全策略和措施，

集中式与分布式相结合的

安全管理架构提高了通信

的可靠性和网络的可扩展

能力，保证了簇间安全通

信资源的优化配置及统一

管理。

安全管理实体可提供数

据完整性、数据保密性、数

据认证、设备认证、重放保

护等安全服务

安全管理

模块

③ 无线HART通信规范

Wireless 为IEC/PAS 62591 ，2009年正式成为IEC 62591。

主机应用程序(如：资产管理器)

网络管理器

网关

工厂自动化网络

网关

现场设备

适配器

手持设备

现有的HART设备

过程自动化控制器

OSI 协议模型

应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

数据链路层

物理层4-20mA模拟信号和数字信号同时在线缆上传输

2.4GHz无线，802.15.4基础射频，10dB发射功率

二进制，面向字节，令牌传递，主/从协议

安全的，时间同步的TDMA/CSMA，带有自动重传请求的跳频

能量最优冗余路径，全Mesh网

大数据集自动分片传输，可靠流传输，协商分片大小

面向命令的。预定义数据类型和应用程序。

HART 协议

有线的FSK/PSK RS485 无线2.4GHz

HART通信协议的体系结构

④ 6LoWPAN协议及其改进

适配层是6LoWPAN的主要组成部分，主要功能有：压缩、分片

与重组、Mesh路由。网络层采用IPv6协议。

分片、重组与压缩

• IPv6允许传输的最大数据包为1280个字节，而IEEE 802.15.4物理层单个数据包最大为127个字节，因此6LoWPAN在传输时需采用分片和重组机制。

• 6LoWPAN采用无状态帧头压缩机制。

– IPv6：40 octets, TCP： 20 octets, UDP： 8 octets ，还有安全、路由等附加字节。

– 为了降低开销，在无线子网传输时对帧头进行压缩，压缩程度可达80%

6LoWPAN的改进：标准方面

增加适配层对IEEE 802.15.4中专用时隙GTS机制的支持，支持

不同的服务质量（QoS）；

改进6LoWPAN邻居发现协议，提高网络的自组织入网与管理能

力；

加强对IEEE 802.15.4系列新标准的支持能力，如IEEE 802.15. 4e/g等。

加入支持时隙和调度的路由协议

6LoWPAN的改进：协议实现方面

为Contiki平台上现有的6LoWPAN协议添加动态入网功能

在Contiki平台的MAC层中支持

IEEE 802.15.4的GTS机制

开发透明型6LoWPAN—3G网关，

实现端到端全IPv6通信

在Contiki平台上添加针对各种传

感器的应用示例

M2M

6LoWPAN安全协议体系

6LoWPAN安全

协议体系提供了访

问控制机制、适用

于IPv6无线传感网

IPSec机制、动态密

钥管理机制以及

MAC层的安全机制

及广播认证等服务。

应用层--访问控制机制

IPv6网络层—轻量级IPSec

适配层—动态密钥管理&分片源认证

MAC层—15.4安全机制&广播认证

(2)协议栈核心技术

确定性调度技术

跳信道抗干扰技术

精确时间同步技术

路由技术

安全管理技术

网关技术

… …

Network Layer

Data Link Layer

4

3

2

1

Timer

MessageHandlingModule

LinkScheduler

State Machine

Link Table

Superframe Table

Neighbor Table

GraphTable

RouterTable

PIB

Channel Table

MessageHandlingModule

1

3

2

4

Mac sub-Layer

Queue

Queue

„

„

ChannelHopping

数据链路层架构

抗干扰技术

网络性能指标的在线获取技术

自适应跳频技术

跳频通信

信道黑名单在线建立

跳频序列自适应调整

在线信道状态评估

路由和网络拓扑

IEEE 802.15.416个可用信道

Time

2.483

信道

2.400Time

2.483

信道

2.400

通信性能

信道、节点和跳频序列

实时通信技术

基于TDMA的实时通信协议

一系列通信资源调度算法

基于状态检测的自适应通信

资源调度算法

功率、路由、通信资源联合

调度算法

CAPmax CFPIntra-cluster

Inter-Cluster

sleep

CAPmin CFPIntra-cluster

Inter-Cluster

InactiveActive

sleep

(2)协议栈核心技术

节能技术

休眠唤醒机制

网络负载均衡的节

能路由算法

报文聚合技术

A

B

数据更新周期：1s

UAO：a1, a2

数据更新周期：4s

UAO：b1, b2

R

UAP

ASL

a1 a2

协议栈

ASL

PAGO

协议栈

ASL

Data images

协议栈

NM

DGO

Host computer

NMA

GW

现场设备

现场设备 路由设备

现场设备 A

UAP

ASL

b1

b2

协议栈

现场设备 B

路由设备 R

网关设备GW

UAP

网关设备

A_vcr1

A_vcr2PAG_vcr

DAG_vcr

DAGO

ISA100.11a的时间同步技术

octets bits

7 6 5 4 3 2 1 0

1 octet Advertisement selections

6 octets Time synchronization

6-10 octets Superframe information

4-10 octets Join information

2 octets Integrity check(LSB)

octets bits

7 6 5 4 3 2 1 0

4 octets DauxTAIsecond(LSB)；units：1s

2 octets DauxTAIfraction(LSB)；units：2-15S

30.517578125us

ISA100.11a的路由技术

按照ISA100.11a标准，路由技术的实现手段有两种：主要采用图路由(Graph

Route)方式，同时也支持源路由(Source Route)方式。

基于节点的安全策略 基于网络的安全策略

采用高效的密码

算法、密钥管理机制、

轻量级的安全协议等

机制实现基于节点的

安全。

主要基于容错容侵

策略、可扩展策略、负

载均衡策略、能量策略

提供面向全网的安全服

务。

节点鉴别

密钥管理

访问控制

安全时间同步

入网认证

入侵检测

能耗入侵检测

基于数据的安全策略

采用加密、校验、

认证等手段实现传感

器网络中数据的保密

性、完整性和新鲜性。

加密

认证

安全数据聚合

1、成立了具有重要影响的物联网技术研发平台

重庆邮电大学物联网技术研究院

重邮—思科绿色科技联合研发中心

工业物联网与网络化控制教育部重点实验室

重庆市物联网工程技术研究中心

无锡物联网产业研究院—重庆邮电大学物联网技术联合研发中心

中韩（重庆）无线传感器网络联合研发中心

中韩（重庆）泛在网络应用技术研发中心

重庆邮电大学---達盛電子物联网技术与产品联合研发中心

重庆市智能电网输配电工程技术中心（重庆市电力公司、重大、重邮）

四、重邮自动化学院在物联网方面的相关工作

2、在物联网标准方面与国际同步

参加5个国际组织传感网相关领域11项国际标准的制定，2个传感器

网络国家标准项目组组长单位。

1)2001年开始EPA制定

标准

08年成为国际标准IEC 61158/Type 14

09年获中国标准贡献创新一等奖

2)2006年开始制定ISA100标准，为WCI专家

美国I一家公司将代理协议栈软件销售

3)2007年开始制定WIA-PA标准

2009年成为IEC/PAS62601

工业无线领域国际三大主流标准之一

4)2007年802.15.4标准 参加802.15.4c/e/g 美国申请专利号：

6016449

8)2007年建议制定传感器网络国家标准

参加传感器网络国家标准中核心标准的制定

传感网标准测试项目组和标识项目组长

7)2009年参加NIST/ SGIP标准制定

提交多个标准建议文档 相关建议得到采纳

5)2008年参加制定ISO/IEC JTC1标准

ISO/IEC JTC1采纳安全架构6N13661提案

FDIS 29180和ITU-T X.1311合作编辑

6)2010年参加工业无线融合技术标准制定

Healthrow工作组和技

术工作组核心成员

主导融合标准制定,年内推出全球首款工业无线融合芯片

3、物联网技术方面处于国际前沿

率先开发了802.15.4e、WIN-PA、ISA 100. 11a等协议栈软件，在自适应跳

频抗干扰、1588精确时间同步、自适应节能、多种通信方式共存、传感网安全等

方面拥有核心技术 ，初步形成了专利保护群，相关研究成果得到了国际上的广泛

认可，形成一系列技术优势。

近年来获得物联网相关的奖励有国家发明二等奖1项、科技进步

二等奖2项；省部级一等奖3项、省部级二等奖6项。

序号 获奖项目名称 获奖类别等级 获奖时间

1 新一代控制系统高性能现场总线—EPA 国家技术发明二等奖 2009年

2 流程工业现场总线核心芯片、互操作技术及集成控制系统开发 国家科技进步二等奖 2009年

3 支持生产设备集成运行的网络化制造系统及支撑技术 国家科技进步二等奖 2007年

4 用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范 中国标准创新贡献奖一等奖 2008年

5 网络信息安全隔离与交换系列关键技术及应用 重庆市科技进步一等奖 2009年

6 流程工业生产过程综合控制技术及其应用 重庆市科技进步一等奖 2008年

7 基于现场总线技术的智能仪表与系统关键技术研究及其产业化 重庆市科技进步二等奖 2006年

8 短距离无线通信技术与应用 重庆市科技进步奖二等奖 2008年

9 面向汽车电子控制的嵌入式系统开发平台及其应用 重庆市科技进步二等奖 2007年

10 智能系统分析与控制中的关键问题研究 重庆市科技进步奖二等奖 2007年

…… „„„„ „„„„ „„„„ „„„„

技术优势一：率先改进了6LoWPAN协议，研制了WSN/3G两网融

合系统

改进了6LoWPAN协议，支持自组织入网与动态入网、GTS时隙机制

和基于调度的路由协议，考虑了对802.15.4e/g等标准的支持能力；

完全自主开发、拥有全部源代码的6LoWPAN协议栈软件；

研制了WSN/3G网关和系列传感器网络节点，构建了基于6LoWPAN标准的WSN/3G两网融合系统，可实现端到端全IPv6通信;

核心技术申请了5项发明专利。

基于6LoWPAN的WSN/3G两网融合系统

在韩国World IT Show 2011上展示

IETF ROLL工作组主席、IPSO

技术委员会主席JP Vasseur

先生给予了高度评价

技术优势二：开发了ISA 100.11a协议栈软件，研制了基于ISA 100标准的工业物联网系统

作为Voting Member和ISA WCI工作组专家参加ISA 100标准制定；

全球第二家、国内惟一一家开发了ISA 100.11a协议栈软件；

开发了10余种传感器网络节点与智能仪表；

构建了基于ISA 100.11a的工业无线测控系统；

美国公司将代理ISA 100.11a协议栈软件销售；

核心技术正在形成专利保护群。

美国（休斯敦）国际仪器仪

表、阀门、自动控制展览会

ISA100委员会主席、Oak Ridge国家实验室美国能源工业传感器网络项目负责人Wayne Manges教授；ISA100 WCI主席、Automation

Standards Compli-ance Institute常务董事兼总经理Andre Ristaino先生考察实验室

技术优势三：率先开发了WIA-PA协议栈软件，研制了具有网关冗余

功能的工业无线测控系统

作为核心成员参加制定的中国WIA-PA标准成为国际三大主流标准之一，

完全自主研发了WIA-PA协议栈软件、拥有全部源代码，开发的工业无线测

控系统支持双网关冗余、网络管理、确定性调度、跳信道抗干扰、精确时

间同步及WIA-PA的各项功能，核心技术申请了多项发明专利。

技术优势四：开发了轻量级安全通信协议栈，研制了无线传感器网

络安全系统

研制了轻量级安全通信协议栈，提供安全入网认证、密钥管理、节点

鉴别等安全机制，防御典型攻击。

技术在多项国际国内标准中体现：

向传感网国际标准提交了ISO/IEC JTC1 6N13661提案，是

ISO/IEC FDIS 29180和ITU-T X.1311的合作编辑；；

负责WIA-PA标准安全部分的制定，是ISA 100.11a安全标准和IEC 62443的主要参与者；

王浩、魏旻在国际标准化会议上介绍提案

传感器网络标准化工作组测试规范项目组和标识项目组组长单位，负责

相关标准的测试验证技术研究，推出了基于达盛UZ2410芯片的两信道

802.15.4 Sniffer产品，研制了全信道无线传感器网络协议测试仪，开发了基于

Web的无线传感器测试分析系统，实现了动态入网测试、网络拓朴分析、标识

解析和数据协议一致性分析等功能。

技术优势五：率先开发了无线传感器网络协议测试仪表与网络分析系

统 ，与达盛联合研制的Sniffer产品已经推向市场

基于802.15.4的两信道信道Sniffer和16信道协

议分析仪在韩国World IT Show 2011上展示

技术优势六：主导工业无线传感网融合标准制定，将率先推出全球第

一款支持融合通信协议的ASIC/SoC芯片

目前国际工业物联网领域形成了ISA100.11a、Wireless HART、WIA-PA三个标准共存的局面，三个标准共存严重影响了工业无线器网络的应用和发展，以NAMUR为首的国际用户组织强烈要求三个标准合并为一个IEC标准，国际启动了责融合标准的制定。目前本团队作为国际标准Heathrow工作组的5名核心成员之一和技术工作组主要成员，有望主导工业无线融合技术标准的制定

为此, 将与台湾达盛电子联合推出全球第一款支持ISA 100.11a、WIA-PA、WiHART等工业无线传感网协议的ASIC/SoC芯片,支撑可重构可编程物联网网关的开发。

APL（应用层）

NWK（网络层）

Lower DLL

PHY（物理层）IEEE 802.15. 4 2006

时间同步 超帧调度 跳信道

安全模块确认帧信道接入

检测

Upper DLL

上下层接口

DLL层管理

命令帧交互

UZ/CY2420芯片

软件实现

普通芯片

“重邮----思科绿色科技联合研发中心”以“与物理世界聊天”为目标，针对

不同协议异构传感网的互操作难题，从传感网的需求和特征出发对XMPP协议进

行了定制和优化。

开发了嵌入式XMPP服务器和传感器内XMPP客户端软件，统一了传感网与互

联网的应用层服务，构建了面向无线传感网的XMPP系统；

支持手机或PC机以聊天的方式对传感网进行远程操控，实现了端到端的即

时通信；

核心技术申请了多项发明专利，并向IETF提交了多项提案。

技术优势七：率先研究面向传感网的XMPP技术，实现了端到端的即

时通信

物联网实验/开发平台

技术优势八：研制了系列物联网实验/开发平台

技术优势九：基于IPv6、IPv4或非IP的传感网相关技术、传感网标识解析、

基于XMPP协议的传感网互操作等技术的测试与验证平台

1、基于物联网的工业现场诊断与管理系统（1）研究基于物联网的智能传感器技术，开发相关嵌入式软件，实现智能化

的数据采集、数据处理等功能；

（2）研究适用于工业复杂环境的工业无线传感网、国际开放现场总线和控制

网络的有线/无线异构智能集成技术，开发满足工业现场诊断与管理系统实时

性能要求的无线通信协议；

（3）研究基于物联网的现场设备数据分析、远程诊断与管理技术，研制适宜

工业现场诊断与管理的物联网中间件，开发具有预测性功能的远程数据分析诊

断软件；

（4）根据工业现场的故障诊断和控制需求，开发基于国际标准的组态编程软

件，实现对现场设备等被控对象的定义、编辑、及属性设置，提升网络中的设

备之间的协同工作能力；

（5）面向工业过程研制具有工业现场诊断与管理功能的 PAS 200网络化控制

系统，实现主流工业现场总线和无线通讯功能的异构网络智能集成、第三方系

统和设备的无缝集成 。

五、工业物联网应用

PAS-200现场诊断管理系统

PAS-200组态软件

IEC61131

功能块

诊断功能块

在线/

离线测试软件

FDT

容器

DTM

诊断组态

报警管理

图形化显示

诊断模型

EDDL

电子设备描述

功能块策略组态

中间件

OPC

中间件

UIB

中间件

MQ

消息队列

FDT

中间件

数据库中间件

DTM

设备类型管理

状态监测

诊断预警

在线动态特性分析

故障识别与诊断

设备性能监视

故障诊断软件

辅助故障识别诊断

状态空间库 特征空间库

故障诊断规则引擎

现场设备信息

WIA-PA

设备

ISA-SP100

设备

MODBUS

设备

EPA

设备

PROFIBUS

设备

HART

设备

FF

设备

专家知识库

推理规则库

诊断历史数据库

数据库

故障诊断管理软件

故障原因分析

生成维护日志

故障报警

设备生命周期管理

设备性能评估

智能配电

自动化系统

智能变电站系统

无源标签 巡检路线感知标签

2、智能电网应用系统

安全应用——智能电网

系统主站

智能终端(汇聚节点)

节点设备(骨干节点)

节点设备(传感节点)

节点设备(传感节点)

智能终端

有线网络或

无线网络

安全模块

感知层安全防护

基于对称加密算法，设计无线传

感器网络的安全方案，实现访问控

制、数据加密、双向实体鉴别、认

证及完整性保护等。

网络层安全防护

研发安全防护装置，实现智能

终端与主站间的双向实体鉴别，

以及端到端的数据加密、认证及

完整性保护。

智能终端智能设备

感知层攻击手段

物理俘获、干扰、监听、耗尽攻

击、拒绝服务攻击、非法接入、信

息篡改、虚假路由、选择性转发、

重放攻击等。

网络层攻击手段

恶意监听、非法接入、信息篡改、

恶意代码及病毒、耗尽攻击、拒绝服

务攻击、无线公网存在于核心网的攻

击手段。

感知层 网络层

加密认证接入装置

隔离与信息交互系统

安全进程

安全服务

基本算法

入网认证 密钥更新 消息安全处理

密钥管理实体鉴别及会话密

钥生成访问控制

消息认证及完整性保护

机密性保护

对称加密算法 密钥生成算法 消息鉴别码生成算法

广播认证

电力传感网安全验证平台架构

电力传感网安全验证平台架构设计分为基本算法、安全服务、安全进程

三部分。基本算法为安全服务提供基本的算法支撑，安全进程根据具体的应用

需求调用不同的安全服务，从而保证电力传感网安全应用对象的安全状态。

移动巡/点检平台

能源管理中心

电力巡检ROOM

动力巡检ROOM

水道巡检ROOM

运行/技术/能源管理（WEB）

烧结

焦化

高炉

炼钢

连铸

热轧

冷轧..

主体生产单元

指令通信

调度通信

生产/能源信息采集

控制/操作指令 调度通信 信息采集

能源调整指令

公司ERP System 能源部管理人员（WEB）

调度汇报/命令

以能源管控为核心的能源生产指挥系统

煤气加压 煤气混合 煤气柜 污水处理水源地,

总降变 变电所 等。煤气放散塔 制氢站

3、能源管控系统

谢 谢 ！