工业网络系统的感知-传输-控制一体化现场总线技术应用实例智慧前行挑战与进展共舞
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。它具备一体感知、分散传输和协同控制等特点，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。
然而，这种一体设计面临诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端融合难度大，复杂多变通信环境中时间确定性与传输可靠性的高要求，以及在网络环境下信息与控制交互耦合问题等。
为了应对这些挑战，我们需要综合运用控制理论、通信理论以及感知理论，将优化算法与网络设计相结合，创造一种能够适应系统动态变化且自我调整能力强的一代工业网络系统。
要实现这一目标，我们必须清晰理解感知-传输-控制三者的相辅相成关系，为揭示其间互动机制并提升整体性能奠定基础。在此基础上，本文探讨了一体框架，分析了“感知-传输-控制一体”所面临的问题，并从非理想通信下异构分布式融合估计、高效适变传输以及复杂协同控制三个方面综述了国内外研究现状。
如何实现联合设计？过去，由于通信假设为完美或符合特定模型，不太考虑实际应用中的内容及目的，而独立分离设计限制了整体性能提升。在恶劣环境下出现状态不可测问题时，一些信息丢失或超时影响到整个性能。本文初步提出了如图2所示的分层架构，即边缘估计终端预处理数据并转发，其目的是减少能量消耗和冲突，同时提高实时性。此外，每个簇部署一个边缘终端进行地理位置划分，以去除冗余并提高精度。
基于这样的架构，可以最小化总代价，并开展自适应资源调度和控律设计。感知-传输-控制一体使得感知支持决策，传输保证实时可靠交互，而控制确保稳定运行，从而提升协同能力。
目前，该领域仍处于探索阶段，但随着跨学科研究不断进展，新的范式将不断涌现，使得应用范围扩大，对于未来的研究方向将非常关键！
