现场总线技术赋能工业网络系统一体化的感知者传输使者与控制家仆共同克服挑战展现进展之姿
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。它具备一体感知、分散传输和协同控制等特点，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。
然而，这种一体设计面临诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端融合难度大，复杂多变通信环境中时间确定性与传输可靠性的高要求，以及在网络环境下信息与控制交互耦合问题等。
为了应对这些挑战，我们需要综合运用控制理论、通信理论以及感知理论，将优化算法与网络设计相结合，创造一种能够适应系统动态变化并自适应于不同能力网络的一体新型工业网路系统。
要达成这一目标，我们必须清晰地表述三者间相辅相成又相互制约的关系，为揭示三者的交互作用并提升整体性能奠定基础。本文围绕感知-传输-控制框架，从非理想通信下异构分布式融合估计到面向感知及控股适变传输，再到复杂环境下的协同控制三个方面，总结了国内外研究现状及进展。
如何实现联合设计？过去，独立分离设计限制了整体性能提升。而恶劣工厂条件导致状态不可测或部分信息丢失或超时，不完整影响着调节效果。因此，一体设计成为有效途径之一。
本文初探了一步步进行感知-通信-控制的一体规划，并提出了如图所示的层级结构。在底层部署边缘预处理终端，它们负责原始数据预处理及转发。目的是减少直接发送感觉数据给中心所需能量消耗和资源使用，同时降低冲突概率提高实时性。此外，每个簇部署一个边缘估计终端，而所有这些组成了中间层利用边缘计算技术过滤提取局部估计值以去除冗余并提高精度将其送往中心。这使得我们可以最小化整个感觉-传输-调节成本，并开展自适应调度策略等联合设计工作。
这项工作展示了一种新的“感觉—交通—调节”范式，使得感觉提供支撑给调整，其交通保障实时可靠交换，而调整为保持稳定高效运行提供决策，从而增强协同能力。一旦进一步深入研发，将会不断涌现出更多跨学科合作带来的创新解决方案，使得应用范围更加广泛且深入！
