工业网络系统的感知-传输-控制一体化现场总线技术之智慧引领未来挑战与进展交响篇章
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，能够适时地传输数据，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等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的关键。不过，其设计面临诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端融合困难，以及复杂多变通信环境中时间确定性与传输可靠性的高要求等。针对这些问题，我们需要综合应用控制理论、通信理论以及计算方法，将优化理论与网络设计相结合，为应对不同动态和能力需求而生新的工业网络系统。本文围绕一体框架探讨了“感知-传输-控制一体”所面临的问题，并从非理想通信分布式融合估计、适变传输策略及复杂环境下的协同控制等方面回顾了国内外研究进展。我们提出了一个分层架构，即边缘预处理终端负责原始数据预处理并转发，而中间层利用边缘计算提升精度并过滤冗余。此架构有助于降低能耗，提高交互可靠性，最小化总代价。在未来的研究中，我们将继续探索如何实现感知-传输-控制的一体设计，以提升协同感知/控制能力，为未来工业互联网奠定基础。此外，这种范式将不断发展，不断涌现新方法、新工具，使得我们的生产过程更加智能、高效。
（图1：展示了一体框架）
（图2：展示了一种分层架构）
本文初步探索了一种联合设计方法，旨在减少直接发送到中心站点的能量消耗，同时提高实时性和可靠性。这项工作为未来的研究提供了新的思路，有望促进更高效率的联合设计解决方案。
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