工业网络系统的感知-传输-控制一体化两种常见现场总线技术的挑战与进展仿佛是智慧之手在幕后操控
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化、控制现场化和功能分散性，而且是实现工业信息物理系统智能互联的关键。
然而，这种一体化设计面临着挑战，如资源受限下的异构终端融合难度大、复杂多变通信环境对时间确定性与传输可靠性的高要求以及在网络环境下的信息交互耦合问题等。
为了克服这些挑战，我们必须综合利用控制理论与通信理论，将两者相结合，形成能够自适应于系统动态和网络能力变化的新型工业网络系统。要实现这一目标，我们需要清晰地理解感知-传输-控制三者的相辅相成关系，为揭示它们之间的相互作用奠定基础。
本文围绕感知-传输-控制一体框架，从非理想通信条件下异构终端分布式融合估计、高效数据传输策略，以及面向复杂系统协同控制等方面，探讨了国内外研究现状及进展。
如何才能有效地将感知、传输与控制结合起来？过去，由于假设完美无缺或遵循特定模型，无论是从通讯还是从控管角度考虑，都独立进行设计，但这限制了整体性能提升。在恶劣工厂环境中，部分状态不可测量，加之数据丢失或超时，一些无法实时处理导致控管效果受损。此刻联合设计成为解决方案之一。
文章提出了如图所示的一体分层架构：底层部署边缘估计终端，它们负责原始数据预处理及转发，以减少能耗及冲突，同时提高可靠性；中间层采用边缘计算过滤冗余并提升精度；顶层为融合中心汇总并决策。这样的架构可以降低总代价，并支持自适应调度及控管律联合设计。
未来，一体感知-通讯-控管范式将不断更新，其协同优化方法丰富应用范围扩大。而通过各环节优化学科研究方向将显著增强其影响力！
