现场总线技术有哪几种工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展
工业网络系统的融合与演进：探索感知-传输-控制一体化的新境界
工业网络系统，是一种将自动控制技术、计算机技术、通信网络技术等先进科技高度融合的动态系统。它通过网络实现了信息系统与工业物理过程的协同，推动了生产最优化、流程简化、效率最大化，对于促进工业制造的数字化、智能化和互联化发展具有重要意义。
这一体系集成了感知能力，能够实时收集生产环境中的数据；具备适变传输功能，将这些数据高效准确地传送至处理中心；并且内置协同控制模块，以确保整个生产过程的一致性和高效运行。这使得工业网络系统拥有结构网状、高度现场控制以及功能分散等显著优势，为实现工业信息物理系统的智能互联奠定基础。
然而，在设计这种感知-通信-控制一体化方案时，我们面临诸多挑战。首先在资源受限条件下异构终端难以有效融合，其次是复杂多变通信环境下的时间确定性和传输可靠性要求极高。此外，在网络环境下信息和控制交互耦合问题也非常突出……为了应对这些挑战，我们必须综合利用各学科理论，将控制优化理论与通信网络设计方法相结合，形成自适应于系统动态和网络能力的一代新型工业网路体系。
要实现这一目标，我们需要清晰展示感知、传输及控制之间相辅相成又相互制约的情形，这对于揭示三者间关系以及提升整体性能至关重要。例如，本文围绕一个框架展开，从非理想通信下异构终端分布式融合估计到面向感知与控件适变传输，再到复杂环境下的协同管理等方面，回顾了国内外研究现状及其发展趋势。
为了解决过去独立分离设计带来的局限性，如图所示，本文提出了一种新的分层架构。在底层部署边缘估计终端，它们负责原始数据预处理及信息转发，以减少能量消耗并提高可靠性。而中间层则采用边缘计算技术进行过滤提取，以增强精度，并将结果上报给中心节点。
这种联合设计方式，使得感知支持决策，而不仅仅是简单反馈；同时保证了实时性的交换，同时考虑到信号延迟影响。通过这样的协作，不仅提升了协同感觉/控件能力，还为未来的研发提供了一条前沿路径。随着跨学科领域不断涌现，我们有理由相信未来“一体”范式会更加丰富，更广泛应用于各种行业领域中，最终推动整个社会向更智能、高效方向发展。
