2025年工业物联网网络融合技术研究报告

工业物联网网络融合技术研究报告 工业物联网网络融合技术研究报告 全国信标委物联网与数学李生分技术委员会物联网标准与应用工业和信息化部重点实验室2025年11月 专家指导委员会魏曼卓兰 范科峰刘海涛陈宏果 编写单位和人员（排名不分先后） 重庆邮电大学张焱张磊谢廷伟杨煜炜 中国电子技术标准化研究院杨宏郭雄张弛 苏静茹张学寒秦潮孙旭 重庆邮电大学工业互联网研究院钱洁 刘新荣政棋何厚为 无锡物联网产业研究院 吴明娟陈书义 感知数链（无锡）科技有限公司吴中骅钱维林 深圳盼月亮创新技术有限公司张学琴 重庆市质量和标准化研究院张程 张志远孙凡力 电子科技大学朱国斌付根利 株洲中车时代电气股份有限公司陈志漫 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司王宁 成都秦川物联网科技股份有限公司梁永增 中建科技集团有限公司曾涛 中兴通讯股份有限公司邵伟翔 无锡物联网创新中心董接莲 中国铁道科学研究院集团有限公司孙鹏孙超远 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院王晋 武汉映瑞电力科技有限公司张逸冰 云南电网有限责任公司昆明供电局张倩 中移物联网有限公司杨欣周亮 陕西省信息化工程研究院赵晓荣 上海逸迅信息科技有限公司刘影 上海天臣微纳米科技股份有限公司周立雄 深圳开鸿数字产业发展有限公司钱劲 北京科技大学王曲 中国铁塔股份有限公司李丙涛 引言 工业物联网（IndustrialInternetofThings，IloT）作为物联网技未在工业领域的深度应用，通过物联网终端、通信网络与工业系统的协同交互，构建了支撑工业全要素互联、全流程数据贯通的新型基础设施，是驱动生产效率提升、商业模式创新与产业链协同的核心载体。 当前，全球工业体系止加速向规模化、网络化、智能化变革，海量传感器及智能化设备大量应用，工业场景向多维度、高复杂度演进，智能工厂对工业物联网灵活、便捷接人及确定性低时延网络承载需求愈发迫切，然而由于历史原因，工业现场级网络存在多标准并存、网络拓扑各异、所传输的数据特征不同等特性，传统工业网络架构逐渐暴露出协议异构性导致的设备间互操作困难、网络分层架构造成的数据流通壁垒、多网络开行部署引发的资源亲与运维复杂度攀开等局限性，严重制约工业系统整体效能的释放。与此同时，工业物联网技术演进并非孤立的技术送代过程，而是与人工智能、数字李生、绿色低碳等新兴技未与发展理念深度耦合、相互促进的系统性变的协同关系，AI提供的智能分析、预测优化与自动化决策能力 极大地促进了网络效率与灵活性提升，而网络融合为AI在工业场景的深度落地提供了基础设施，数字李生技术通过构建物理工业系统的虚拟映射，进一步强化了网络融合的需求与价值，而生态环境变化（如“双碳”自标、资源约束）则倒逼产业转型，促使不同系统打破壁垒，实现数据互通与资源协同，共同推动工业物联网向一体化、智能化、可持续发展方向融合演进。这些新兴技未、外部因素等与网络融合的相互作用，共同促成工业物联网“技术-生态”协同发展与演进。 近年来，工业物联网融合技未发展迅猛，但在繁荣背后仍存在以下诸多挑战和风险。网络异构性突出：现场总线、工业以太网、5G等多网络技未并存，协议标准不统一，设备与系统间互联成本高、效率低；数据互通受阻：不同厂商的网络设备、工业软件、控制系统等封闭运行，形成“数据孤岛”，制约跨环节协同分析与全局优化；技未路径分散：网络融合涉及感知控制层、处理层、应用层等多层次，缺之统一的方法论指导选型和部署存在风险；安全挑战加剧：融合网络扩大了攻击面传统工业网络的确定性需求与新兴技未的开放性存在矛盾，可靠性保障难度陡增：国际竞争紧迫：工业物联网融合技术属于领域前沿，中国需要建立自已的技术体系，参与并引领全球规则制定。 本报告的核心目标是构建工业物联网网络融合的技术框架，弥补工业物联网网络融合领域内系统性研究的空白，为产业协同创新提供共识基础，为后续标准制定、技未研发及应用落地提供参考。本报告系统梳理了当前产业需求与技术发展现状，分析工业物联网网络融合的需求与挑战，明确关键能力要求与发展路径，提出物联网网络融合架构，研究工业物联网网络融合关键技术，分析工业物联网网络融合标准化现状，探讨工业物联网网络融合标准化方向。 本报告有望作为工业物联网产业链相关方技术参考资料网络设备与解决方案提供商可基于报告优化产品设计，制造企业可参考报告制定网络融合规划，科研机构与高校可依托报告明确技术攻关方向，行业协会及政策制定部门则可将其作为产业政策、标准研制的参考依据。通过凝聚多方共识，报告将有力支撑工业物联网从“局部互联”向“全局智联”跨越，助力新型基础设施构建。 目录 引 1.工业物联网网络融合概述 1.1.工业物联网概念界定1.1.1.工业物联网的定义1.1.2.工业物联网的特征和优势.1.1.3.工业物联网与工业互联网、智能制造的关系，，81.2.工业物联网产业发展111.2.1.工业物联网的发展历程111.2.2.工业物联网的产业现状161.2.3.工业物联网的产业前景181.3.工业物联网网络融合需求201.4.工业物联网网络融合架构.. 231.4.1.系统架构.231.4.2.适用于网络融合的工业物联网络251.4.3.网络融合的实施模式321.4.4.网络融合需考虑的因素和能力指标...341.5.网络融合技术发展趋势.. 371.5.1.从传统到新一代的范式变革371.5.2.开放式协同化的网络融合形态381.5.3.TSN、5G等新兴技术与传统工业网络深度融合391.5.4.数据赋能的网络融合生命周期管理，40 IV 2.工业物联网网络融合关键技术41 2.1.技术体系412.2.感知控制层技术. 422.2.1.异构设备接入技术422.2.2.协议转换技术442.3.处理层技术. 452.3.1.边云协同技术452.3.2.人工智能技术462.3.3.异构组网技术.472.3.4.融合配置技术，592.3.5.融合调度技术672.4.网络融合安全技术，.722.4.1.设备层安全加固技术.732.4.2.协议级加密与隔离技术742.4.3.智能边界防护技术742.4.4.数据全生命周期保护技术752.4.5.统一安全管理与协同技术.75 3.工业物联网网络融合标准化建议76 3.1.工业物联网网络融合标准化现状763.2.工业物联网网络融合标准化方向，..823.2.1.工业物联网网络融合标准体系结构，.823.2.2工业物联网网络融合重点标准建议.83 附录工业物联网网络融合应用场景与典型案例85 1.工业物联网网络融合场景85 2.智能工厂多种工业无线网络融合案例，3.智能工厂工业有线和无线网络融合案例... 884.海上油气生产的物联网网络融合案例..89制造车间能源管控的网络融合案例6.物料追溯与产品跟踪的网络融合案例 1.工业物联网网络融合概述 1.1.工业物联网概念界定 1.1.1.工业物联网的定义 物联网（InternetofThings，IoT）是基于感知控制设备，通过通信网络，使物理实体、人、系统和信息资源相连接，响应和处理物理和虚拟世界信息的基础设施。 工业物联网（IndustrialInternetofThings，IIoT）是物联网在工业领域中的应用，其通过工业资源的网络互连、数据互通和系统互操作，实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，达到资源的高效利用，从而构建服务驱动型的新工业生态体系，具有泛在感知、无缝互联、数字建模、实时分析等特征。 1.1.2.工业物联网的特征和优势 1.1.2.1.工业物联网的特征 1.泛在感知 面对工业生产、物流、销售等产业链环节产生的海量数据，工业物联网是利用传感器、射频识别等感知手段获取工业全生命周期内的不同维度的信息数据，具体包括：人员、机器、原料、工艺流程和环境等工业资源状态信息。 针对所感知的工业数据，通过技术分析手段，在数字空间中进行实时处理，获取工业资源状态在虚拟空间和现实空间的内在联系，将抽象的数据进一步直观化和可视化，完成对外部物理实体的实时响应。 工业物联网网络融合技术研究报告 泛在感知的核心是用户，而在泛在感知中，用户不是被动地接受服务，而是可以主动地提出所需的服务。 工业物联网的泛在感知特征提高了生产线过程检测、实时参数采集、材料消耗监测的能力和水平，通过对数据的分析处理可以实现智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护，提高生产力，降低能源消耗。例如，钢铁企业应用各种传感器和通信网络，在生产过程中实现了对加工产品的宽度、厚度、温度实时监控，提高了产品质量，优化了生产流程。 为了满足泛在感知与互联在快速连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求，需要充分利用末梢节点、智能终端、基础设施所组成的多层网络，按照用户请求、业务属性、兴趣偏好、资源约束等多个条件，协同不同类型、不同能力的节点，以泛在认知作为基础，以智能控制作为手段，以节点协同作为方案，为用户及业务提供智能承载服务，达到优化连接、卸载流量、增强体验的目的。 2.无缝互联 实现工业底层的无缝互联是工业物联网发展的关键。工业物联网可以通过各类不同协议的专用网络和互联网相连的方式，使工业过程中各个阶段、各类设备的信息实时、准确无误传递出去。工业物联网注重低延时、低带宽和低功耗的通信能力，同时更注重数据交互。随着智能制造战略的持续推进以及企业转型的逐渐深入，工业物联网在工业发展中的应用价值愈发凸显。企业已经清楚地认识到，要想实现智能化决策和自动化生产离不开人、机、物的全面互联。 原有的工业控制系统为工业物联网的互联互通奠定了基础。典型工业控制系统与组件包括监控与数据采集系统、分布式控制系统、过程控制系统、可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）等，原有工业控制系统中的仪器仪表或传感器具有数据采集功能，但是采集的数据和应用范围有限，数据的价值未得到深入的挖掘和全面的释放，尽管工业控制系统是以解放人力资源、提高生产效率为初裹，但是原有的工业控制系统实现了小范围的机器互联。随着传感器向微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向飞速发展，工业领域中的传感器应用领域越来越广泛，再加上随着通信技术的发展，机器的状态、工艺的参数等物理世界的信息均可以获取，为后续的业务应用提供丰富的数据资源。 工业资源通过有线或无线的方式彼此连接或与互联网相连，形成便捷、高效的工业物联网信息通道，实现工业资源数据的互联互通，拓展了机器与人、机器与环境之间连接的广度与深度。物联网信息传递依托有线、无线等介质进行数据传输，当前移动互联技术更多被用来实现工业物联网信息传输。 工业物联网借助各类传感器、射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）等实现数据采集，通过工业网关、短距离无线通信、低功耗广域网等异构组网技术，将信息化共性技术与行业特征有效整合，实现无线通信网络、工业以太网、移动通信网络等异构网络的安全、高效融合，充分发挥网络基础设施的应用价值，实现服务模式创新及流程优化。 3.数字建模 工业物联网网络融合技术研究报告 数字建模是将工业资源映射到数字空间中，在虚拟的世界里模拟工业生产流程，借助数字空间强大的信息处理能力，将物理世界中的实体和过程以数字化的形式表示和仿真，实现对工业生产过程全要素的抽象建模，允许在虚拟环境中对实际设备、生产线和工作流程进行模拟和测试，从而为实体运行提供有效决策。 当前，数字建模在工业物联网的众多场景中被使用： （1）设备模拟和测试。通过数字建模，可以在虚拟环境中创建设备的数字李生，模拟设备的运行情况和性能，这有助于测试设备的工作状态、响应时间和可靠性，预测潜在的故障和优化维护计划 （2）生产线优化。数字建模可以用于模拟整个生产线的运行，包括设备的布局、工艺流程和物流管理，通过模拟不同参数