工业网络系统的感知-传输-控制一体化三种常见现场总线技术的挑战与进展仿佛是一位智慧女神在工业领域中展
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，并在复杂环境下进行协同控制，展现出结构网络化、现场控制以及功能分散性的优势，是实现工业信息物理系统智能互联的关键。
然而，这一设计面临诸多挑战，如资源受限终端之间异构融合困难，以及时间确定性与传输可靠性要求高等问题。此外，在网络环境下，信息与控制交互耦合度很高，这些挑战需要我们在实时可靠泛在通信和敏捷精确协同控制需求上进行深入分析，并综合利用理论来形成具有自适应特性的新一代工业网络系统。
为了克服这些挑战，我们必须清晰表示感知、传输和控制三者间相辅相成又相互制约的耦合关系，为揭示其相互作用并提升整体性能奠定基础。本文围绕这一框架，从非理想通信下的异构网络分布式融合估计、面向感知和控用的适变传输到复杂环境下的协同控制三个方面，探讨了国内外研究现状及进展。
如何实现工业网络系统的一体设计？过去，我们通常将传统的反馈型算法独立于通信模型之中应用，而忽视了实际操作中的不完美条件。这导致在恶劣工厂条件下，一些状态无法测量，有些数据会丢失或超时，不完整数据影响到了决策质量。为了解决这些问题，我们提出了一个新的方法——联合设计。
本文初步提出了一种分层架构，即边缘估计终端负责原始数据预处理及转发，以减少能耗消耗并提高交互可靠性。同时，每个簇部署一个边缘估计终端，同时利用边缘计算对接收到的原始数据进行过滤提取以提高精度。此架构有助于最小化总成本并开展资源调度与自适应设计。
通过这项“感知-传输-控制一体”范式，可以增强感觉过程为决策提供支撑，使得信号经过无缝、高效地交流，最终使整个体系稳定运行且高效运作。在未来随着科学跨学科领域不断发展，“感知-传输-控制一体”将持续创新，其优化方法也将变得更加丰富广泛。而这样的产业网路将越来越成为生产过程智能以及信息管理中不可或缺的一环！
