工业网络系统的感知-传输-控制一体化现场总线技术的概念与挑战与进展心跳
工业网络系统：融合控制与信息通信的动态体。这种系统将自动控制技术、计算机技术和通信网络技术高度融合，通过网络实现了信息系统与工业物理过程的协同，促进了工业制造的数字化、网络化和智能化发展。这类系统集成了感知、传输和控制功能，具有结构化、现场化和分散化等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的关键。但是，它们面临诸多挑战，如资源受限终端难以融合，以及复杂多变的通信环境要求高时间确定性和传输可靠性。此外，在网络环境下，信息交互耦合作用也存在挑战。为了应对这些挑战，我们需要分析与设计必须满足实时可靠泛在通信和敏捷精确协同控制的需求，并综合利用控制、通信、感知理论，将优化理论与网络设计方法相结合，以形成自适应于系统动态和能力的一代新的工业网络。
要实现一体化设计，我们需要清晰地表达三者之间相辅相成且相互制约的情形，为揭示三者的互动作用并提升整体性能奠定基础。我们围绕一体框架简述了内涵及主要特征，然后分析“感知-传输-控制一体”面临的问题，从非理想条件下的异构分布式融合估计到面向感知与控制适变传输，再到复杂环境下的协同控件三个方面，总结国内外研究现状。
本文探索了一种联合设计方法，对感知数据进行预处理转发，以减少能量消耗降低冲突概率，同时提高交互可靠性。我们提出了一个分层架构，其中边缘估计终端负责原始数据预处理转发，而中间层利用边缘计算去除冗余信息提高精度。
最后，我们认为联合设计使得感知支持决策，传输保证实时交互，而控制提供稳定运行保障，因此提升了协同能力。本领域仍处于探索阶段，但随着跨学科发展，这个范式将不断涌现，并应用范围扩大。在未来，将通过优化各环节来实现生产优控，将成为重要方向之一，并在生产过程中发挥越来越大的作用！
