工业网络系统的感知-传输-控制一体化现场总线技术应用200例智慧增长挑战与进展并行

工业网络系统：融合控制与信息通信的智慧体。这种系统通过高度集成自动控制技术、计算机技术和通信网络技术，实现了信息系统与工业物理过程的协同，以达到生产最优化、流程简化和效率最大化，对于推动工业制造的数字化、网络化和智能化发展至关重要。它具备感知能力，能够适时地传输信息，并在复杂环境下实现协同控制。这一设计不仅具有结构网络性、高效现场性以及功能分散性，还能促进工业信息物理系统的智能互联。

然而，面对这一挑战，我们必须分析并解决资源受限终端融合的问题，以及如何在复杂多变环境中保证时间确定性的传输可靠性。此外，在网络环境下的信息交互耦合也是一个需要深入研究的问题。

为了应对这些挑战，我们必须利用综合理论，如控制优化理论与通信网络设计方法，将其结合起来，以形成具有自适应特性的新一代工业网络系统，这些系统能够有效地处理实时可靠泛在通信和敏捷精确协同控制需求。

要实现这一目标，我们需要清晰地理解感知、传输和控制之间相辅相成且相互制约的耦合关系。这样我们才能揭示三者的相互作用，并提升整体性能。本文将围绕这一框架，从非理想通信下的异构分布式融合估计、面向感知和控制的适变传输以及复杂环境下的协同控制等方面，总结国内外研究现状及进展。

为了解决过去独立分离设计导致的问题，比如恶劣环境下状态不可测或者部分数据丢失或超时，本文提出了一种新的联合设计方法。在这个方法中，我们首先部署边缘估计终端来预处理原始感知数据并进行转发，然后使用边缘计算技术对接收到的数据进行过滤提取以提高精度。基于这样的架构，可以最小化感知-传输-控制总代价，并开展自适应资源调度与控律等联合设计工作。