工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展仿佛工业现场总线在低语着它的秘密
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结合，通过网络实现了信息系统与物理过程的协同，以达到生产最优化、流程简化和效率最大化，对促进工业制造数字化、网络化和智能化发展至关重要。它集成了感知、适变传输和协同控制功能，具有结构网络化、控制现场化和功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。但是，这种一体设计面临诸多挑战，如资源受限终端难以融合，复杂多变通信环境对时间确定性与传输可靠性的高要求，以及在网络环境下的信息交互耦合等。
为了应对这些挑战，我们需要满足实时可靠泛在通信和敏捷精确协同控制的需求，并综合利用理论来形成新一代工业网络系统。这涉及到清晰表示感知-传输-控制三者之间相辅相成且相互制约的耦合关系，为揭示三者间作用并提升整体性能奠定基础。文章围绕一体框架分析了“感知-传输-控制一体”面临的挑战，并从异构分布式融合估计、高级别适变传输以及复杂环境下的协同控制三个方面总结了国内外研究现状。
为了解决过去独立设计限制整体性能提升的问题，我们探索了一种联合设计方法，即图2所示的一层架构。在底层部署边缘估计终端进行预处理并转发原始数据，以减少能量消耗和冲突。此外，每个簇部署一个边缘估计终端，然后中间层使用边缘计算去除冗余并提高精度，将局部值发送给融合中心。
这种感知-通信-控制的一体设计使得每个环节支持其他环节，使得整个工业网路系统更加协作，从而提升其能力。虽然目前仍处于探索阶段，但随着科学领域快速发展，这些范式会不断涌现，而应用范围也将不断扩大，在未来成为重要研究方向之一！
