工业网络系统的感知-传输-控制一体化总线协议是什么意思我们如何应对挑战并推动进展
工业网络系统是融合了自动控制技术、计算机技术和通信网络技术的动态系统。这些系统通过网络实现了信息系统与工业物理过程的协同，促进了工业制造的数字化、网络化和智能化发展。它们集成了感知、适变传输和协同控制功能，有着结构网络化、控制现场化和功能分散化等优点，是实现工业信息物理系统智能化和互联化的核心。
然而，感知-通信-控制一体化设计面临诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端难以融合，以及复杂多变的通信环境对时间确定性与传输可靠性的高要求。此外，在网络环境下，信息和控制交互耦合带来了额外的难题。
为了应对这些挑战，我们需要综合利用控制、通信、感知以及计算理论，将控制优化理论与通信网络设计方法相结合，以形成具有自适应于系统动态和网络能力的新一代工业网络系统。要实现这一目标，我们必须清晰地表示感知、传输及控制三者之间相辅相成且相互制约的耦合关系，为揭示三者间相互作用并提升整体性能奠定基础。
本文围绕“感知-传输-控制一体化”框架，从非理想通信下异构网络分布式融合估计、中立面向感知和控力的适变传输到在复杂环境下的协同控力进行分析，并总结国内外研究现状及进展。我们探讨如何通过联合设计来解决传统独立分离设计所导致的问题，如恶劣工厂环境中状态不可测问题或在数据传输过程中的丢失或超时问题。
本文初步提出了一种基于分层架构的手段，其中边缘估计终端负责原始感知数据预处理及转发，以减少能量消耗并提高实时性。此架构可以最小化Industrial IoT（IIoT）总成本，并支持自适应资源调度与控律等联合设计。
随着交叉学科领域不断取得新进展，“感知-传输-控力一体”范式将不断涌现，其应用范围将不断扩大。在未来的研究方向中，通过优化学各环节来实现生产过程智能会成为一个重要趋势，而Industrial IoT在生产流程中的角色也将越来越显著！