小编导读
工业互联网是满足工业智能化发展需求，低时延、高可靠、广覆盖的关键网络基础设施，是新一代信息通信技术与现代工业深度融合所形成的新兴业态与应用模式。全球高度重视并正在积极推进工业互联网发展，产业协作平台组织正在加紧推进工业互联网发展，工业、互联网和其他ICT企业巨头不断加快布局。我国与全球同步发展，企业积极开展探索实践，并已经取得初步成效。工业互联网的理念正在引入到智能水务领域，国内外已经展开探索与实践，并正在推动企业转型和水务经营管理模式的转变。
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当今世界，网络信息技术加速向实体经济领域渗透融合，深刻改变着各领域的生产理念、生产工具、生产方式。网络空间与物理实体融为一体，加速了新工业革命的到来，推动着数字经济的繁荣。在网络信息技术与工业深度融合的孕育下，在数字化、网络化、智能化新型工业形态的驱动下，以泛在互联、智能控制、安全可靠为特征的工业互联网蓬勃兴起，并成为各主要工业强国实现智能制造、抢占国际制造业竞争制高点的共同选项。
一、工业互联网提出背景与内涵
（一）工业互联网提出背景
近年来，移动互联、物联网、云计算、大数据、社交网络、增强现实、人工智能等新一代信息技术正在加速向实体经济渗透，以娱乐性消费性服务为主的互联网正在向生产性产业互联网扩展，工业互联网在这种历史背景下应运而生，通过打通工业数据孤岛，促进全系统、全价值链、全产业链和产品全生命周期的互联互通，催生大规模个性定制、网络协同制造、服务型制造、智能化生产等新模式新业态，推动生产要素和生产体系全局性优化，加速创新方式、生产模式、组织形式和商业范式变革，成为决定工业智能化发展水平、乃至整个新工业革命发展高度的关键。
（二）工业互联网内涵
工业互联网是满足工业智能化发展需求，低时延、高可靠、广覆盖的关键网络基础设施，是新一代信息通信技术与现代工业深度融合所形成的新兴业态与应用模式。工业互联网包括三大要素：第一，网络是基础。工业互联网将连接对象延伸到机器设备、工业产品和工业应用，可实现人、机器、车间、企业以及产业链各环节的泛在互联与数据的顺畅流通，形成工业智能化的“血液循环系统”。第二，数据是核心。工业互联网通过对工业数据的实时采集与分析，形成智能决策，可实现对设备运行与生产管理的动态优化，形成工业智能化的“决策控制系统”。其中，工业互联网平台作为“决策控制系统”的中枢，为海量异构数据汇聚与建模分析、各类创新应用开发与运行提供不可或缺的载体，其连接设备、承载应用的作用在一定程度上类似于PC或手机上的操作系统。第三，安全是前提。通过打造满足工业需求的安全技术体系和相应管理机制，强化设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力，识别和抵御来自内外部的安全威胁，化解各种安全风险，同步形成工业智能化的“免疫防护系统”。其体系架构如图1所示：
图1：工业互联网体系架构
工业互联网包含工业物联网以及与工业生产活动相关联的公众互联网，以现有网络为基础，通过技术演进升级和叠加新型专网，满足工业网络要求，实现工业设备、设施、工业智能产品的互联管理和信息共享；通过广泛部署业务平台，形成工业各领域线上线下深度融合的新模式、新生态。工业互联网与公众互联网、物联网相比有两大区别。一是更为全面和深度的互联。与公众互联网重点面向人与人互联、物联网重点面向物与物互联不同，工业互联网实现了人、机、物等各类工业要素和工业业务流程更大范围的连接。二是更为安全和可靠的能力。公众互联网采用“尽力而为”的设计理念，不能完全满足工业网络化、智能化演进要求，如发展更深层次、更大规模、更高水平的协同化制造涉及不同地域工厂、企业间设备级的信息互联与实时控制，需要建设传输时延更短、可靠性更强、安全性更高的工业互联网来支撑。
二、全球工业互联网发展
当前，推进工业互联网已成为主要工业化国家共识，总体看正处于起步阶段，发展已明显提速，呈现出两极多元竞争、联盟带动、强强联合、多元竞争和企业协同的特点和发展趋势。
全球工业互联网正在形成两极多元格局。美国与德国成为当前全球工业互联网发展的主要引领者。美国依托信息技术优势着力推动工业互联网在各产业的横向覆盖，范围涉及制造业、能源、交通、运输、医疗、城市建设各领域；德国则重在强化本国高端制造优势，推进工业互联网在智能制造领域的纵向延伸。2016年德国汉诺威工业博览会上，美国主导的国际工业互联网联盟（IIC）与德国工业4.0平台实现对接，通过架构对接、测试床协作、标准与互操作等六个工作组的深入合作，形成广度与深度上的优势互补。中国、日本、法国、印度等国家也加快展开工业互联网部署，参与国际竞合。
工业互联网平台成为企业巨头布局的核心。企业巨头依托各自比较优势以工业互联网平台为核心积极展开布局，以平台为核心的产业竞争日趋激烈。GE、西门子、博世、施耐德、ABB等各大工业巨头纷纷全球布局，打造可实现工业设备设施连接、工业大数据分析和工业应用开发与部署服务等强大功能的工业互联网平台。思科、SAP、微软、IBM、英特尔、AT&T、亚马逊等ICT巨头也加快投入工业互联网平台布局。同时各企业之间正在加强协作，力图实现优势互补、强强联合。
工业互联网标准布局全面提速。标准一直是决定行业主导权的关键因素，对新兴产业的技术路线走向、产业体系设计以及产业化等致关重要。在工业互联网起步阶段，标准化就成为各国推进的战略重点。德国工业4.0平台先后发布两版工业4.0标准化路线图，并成立专门的标准化机构，推进包括工业互联网在内的制造业网络化、智能化相关标准研究制定。工业互联网联盟IIC将推动全球性的工业互联网标准构建作为战略目标，已经与全球ISO、IEC等多个国际标准化组织、开源组织和区域标准研制部门建立协作关系，加快具体标准研究。同时，IIC与工业4.0平台将“标准与互操作”作为六大联合工作之一，共同推进标准研制。
三、我国工业互联网发展与探索
我国工业互联网起步较早、发展较快，近年来已逐渐形成先行企业积极探索、产业协同日益紧密、政府推进因势利导的良好局面。
顶层设计不断完善，政府引导不断加强。中国制造2025、“互联网+”行动指导意见、深化制造业与互联网融合发展指导意见以及国家“十三五”规划等都将工业互联网列入重点发展任务。工信部作为行业主管部门，积极研制工业互联网发展战略，开展工业互联网顶层设计，通过工业互联网试点示范和工业互联网转型升级专项，推动工业互联网落地实施。各地方工业互联网也逐步提速，上海、辽宁等地都制定出台本地工业互联网发展行动计划。
跨界合作不断深化，产业合力不断提升。在工信部指导下成立了工业互联网产业联盟（AII联盟）已吸纳制造业、互联网、基础电信业等各领域成员单位329家，发布我国首个工业互联网指导性文件《工业互联网体系架构》以及《工业互联网标准体系框架》，建立了13个验证示范平台，遴选出12个优秀应用案例和8个工业大数据优秀应用案例，与工业互联网联盟（IIC）、德国工业4.0平台、日本产业价值链计划（IVI）等建立了紧密协作。
企业实践不断丰富，创新成果不断涌现。中科院沈阳自动化所、华为、中国电信等，面向工业互联网的低时延、广覆盖、高可靠需求，形成具有一定影响力的工业互联网解决方案。IPv6、标识解析、工业光纤网络、工业无线网、窄带物联网（NB-IOT）等关键技术在工业领域开始应用。一批面向垂直领域的本土工业互联网平台建成并实现商业部署，如航天科工的“航天云网”、海尔的Cosmo平台、三一的“树根互联”平台等，为强化我国工业互联网平台生态服务能力打下一定基础。中国商飞、上海仪电、三一重工、海尔等一批制造企业积极部署工业互联网，探索出车间网络化改造、联网产品智能服务、网络化协同制造及大规模个性定制等多样化的应用模式，形成一批工业互联网集成应用典型案例。
四、工业互联网理念在水务管理方面的应用
工业互联网在制造业、能源、城市管理等各种领域的应用正在展开，国内外一些企业正在应用工业互联网理念实施水务管理。
国内以威派格的探索实践为典型代表，其针对智能供水设备远程数据采集与预测性维护的方案成功被工业互联网产业联盟（AII联盟）评选为工业互联网优秀应用案例。方案特点：
1、一体化水务网络总结设计。融合水务企业网、互联网、移动网（GPRS、3G、4G）、自建无线网（220M、433M、470M）等网络技术，并积极探索窄带物联网NB-IoT应用，实现对城市供水设备一体化的网络覆盖。
2、构建平台实现数据资源整合与分析处理。利用云平台通用架构，实现水务低成本的业务应用目标，通过混合云技术突破水务企业信息孤岛所带来的障碍。从制水工艺过程监控、供水管网地理信息、水质管理信息、客户服务系统、计算机辅助支持系统等各业务子系统获得数据资源，利用大规模机器学习和流式计算等技术，实现设备自动故障诊断、预防性维修及运行状态预测。
3、智能水务管理和应用。通过云服务的方式，把设备、人员、业务应用有机整合于一体，将其提供给城市水务公司和其他用户，让城市水务运营企业的一线人员随时掌握设备的运行状态与运行数据，让管理人员不断掌握生产偏差和成本变化，同时检验现有管理成果与优化管理内容。
国际上以印度印孚瑟斯Infosys联合通用电气GE、易安信EMC、思科，在工业互联网联盟（IIC）推动建立智能用水管理测试床（Smart Water Management），该测试床包括专用传感器、网关、自组织网络组成的边缘层，通用电气的Predix平台和印孚瑟斯数据分析平台构成的平台层，智能用水监测和管理等构成的应用层，能够实现主要功能包括：
1、漏水检测：根据传感器数据快速感知漏水情况并发出维修警报。
2、漏水阻止：当发生漏水时迅速找到快速的解决方法切断水源，从而降低损失。
3、智能水表：记录用水的长期情况，通过发现不正常的数据来推测一些隐藏的漏水情况。
4、精准灌溉：通过测试土壤的湿度来判断植物的灌溉方案。
五、结语
工业互联网跨界融合、全局优化的特性，正在催生一系列新模式新业态，推动着工业乃至能源、交通、医疗、城市管理等实体行业的数字化智能化转型。泛在互联、基于平台构建产业生态圈、数据采集与反馈链条建立、构建多方共赢的商业模式，这些工业互联网理念正在引入给水排水领域，推动着给水排水设备制造企业、服务企业和经营企业/单位的转型发展，平台化、智能化、服务化正在成为企业的转型目标，并且改变着城市水务经营管理模式。
本文根据中国信息通信研究院高级工程师、技术与标准研究所李海花副总工在“第七届中国水业院士论坛”上题为《工业互联网认识与发展》的讲话整理而成。
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