機電設備安裝與維修

物聯(lián)網設備的安裝與維修物聯(lián)網的定義及其架構層次IIIIII物聯(lián)網設備的安裝與維修物聯(lián)網關鍵技術IVV物聯(lián)網的典型應用場景工業(yè)互聯(lián)網概述物聯(lián)網的定義及其架構層次

工業(yè)物聯(lián)網和人工智能是智能制造的兩大支撐系統(tǒng)，物聯(lián)網設備是實現實時數據收集和驅動的基礎，是工業(yè)物聯(lián)網的最基礎組件，也是工業(yè)4.0的基礎。傳統(tǒng)制造業(yè)由自動化向智能化的升級迫切地需要融合了虛擬生產和現實生產的物聯(lián)網系統(tǒng)，能運用物聯(lián)網等智能賦能技術解決智能制造子系統(tǒng)級的工程問題是對智能制工程技術人員的基本要求。

智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術的深度融合和升級，其內涵是實現整個制造業(yè)價值鏈的智能化和創(chuàng)新，工業(yè)4.0追求的是實現企業(yè)內部所有環(huán)節(jié)信息的無縫連接，通過創(chuàng)造物聯(lián)網及服務互聯(lián)網將資源、信息、物體以及人緊密地聯(lián)系在一起，把生產工廠轉變?yōu)橐粋€智能環(huán)境。

一、物聯(lián)網的定義與其的基本特征1.物聯(lián)網的定義物聯(lián)網(InternetofThingsIoT)的概念是在1999年由美國麻省理工學院的自動識別中心（Auto-IDLabs）最早提出的。早期的物聯(lián)網以物流系統(tǒng)為背景，是物流供應鏈與商品的互聯(lián)，是一種狹義的互聯(lián)網概念。隨著網絡技術、傳感技術、數據庫技術、云計算、移動計算、機器學習等技術的發(fā)展，物聯(lián)網的概念發(fā)生了很大的變化，物聯(lián)網成為物-物相連的互聯(lián)網，“萬物皆可通過網絡互聯(lián)”體現了物聯(lián)網的核心內涵。

物聯(lián)網是一個基于互聯(lián)網、傳統(tǒng)電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯(lián)互通的網絡，是以互聯(lián)網為基礎并圍繞互聯(lián)網進行擴展與延伸的技術。它通過前端的各種傳感器裝置與識別技術實時采集物體的各種信息，通過與互聯(lián)網的結合，建立了一個信息能夠快速準確傳輸的更為精密的網絡，實現了萬物的互聯(lián)互通及對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

2.物聯(lián)網的特征物聯(lián)網不僅可以依靠傳感器使物體與網絡相連接，進行數據信息交互，同時物聯(lián)網本身也可以智能地處理和控制物體。物聯(lián)網結合智能處理，可以使云計算、模式識別等智能技術應用于物聯(lián)網，以滿足各行各業(yè)用戶的需求。物聯(lián)網的基本特征可概括為整體感知、可靠傳輸和智能處理。整體感知是指利用包括傳感器在內的前端感知設備獲取物體的各類信息；可靠傳輸是指融合通信、互聯(lián)網等網絡，實時、準確、可靠地傳輸物體的信息，實現信息交流與分享；智能處理指使用各種技術對信息進行智能分析與處理，實現監(jiān)測與控制的智能化。物聯(lián)網具有低功耗、低成本、無線通信與測量等優(yōu)點,被廣泛地應用在智能農業(yè)、目標跟蹤和環(huán)境監(jiān)測等領域中,可以獲取和跟蹤網絡中存在的對象信息和環(huán)境信息,用戶在任何環(huán)境、地點和時間內都可以通過物聯(lián)網獲取相關數據。

3.物聯(lián)網的架構層次物聯(lián)網通過各類感知設備獲取物品的各類信息，利用通信協(xié)議將所采集的數據信息統(tǒng)一存儲于數據庫系統(tǒng)，為人們對數據的分析和管理提供支撐。物聯(lián)網主要由3個層級構成，分別為感知層、網絡層、應用層。感知層通過各種傳感器裝置與識別技術實時采集物體的各種信息，實現對物品和過程的智能化感知、采集；網絡層通過電信網和互聯(lián)網實現信息的傳輸、路由與控制，將物理實體直接連接到應用層；應用層為物聯(lián)網應用提供處理和計算等基本服務并實現物聯(lián)網在多個領域的應用。

感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成。傳感器設備用于全面進行物品數據信息的感知與采集，網關用于將傳感器與網絡相互連接，確保傳感器應用過程中有效進行數據信息的采集處理。由于各類物品所需要采集的數據信息存在差異性，需要按照不同信息采集需求使用各類傳感器，這些傳感器就形成了物聯(lián)網領域的感知層，是物聯(lián)網架構中最基礎的層次。感知層由基本的感應器件（例如RFID標簽與讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標簽和識讀器等基本標識和傳感器組成）以及傳感器組成的網絡（例如RFID網絡、傳感器網絡等）兩大部分組成。物聯(lián)網的感知層相當于人類的眼睛、鼻子、耳朵和四肢的延伸，融合了視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等器官的功能，主要利用射頻技術（RFID）、傳感技術、定位技術和激光掃描技術。1．感知層

網絡層是物聯(lián)網架構中的中間層次，建立在現有的通信網絡、互聯(lián)網、廣電網基礎之上具有承上啟下的特點，起到物品之間信息傳輸的作用，主要完成接入和傳輸功能，是進行信息交換、傳遞的數據通道，包括接入網和傳輸網兩種。

傳輸網由公網和專網組成，典型的傳輸網絡包括電信網、廣電網、電力通信網、專用網等；接入網包括光纖接入、無線接入、衛(wèi)星接入和以太網接入等。網絡層可根據協(xié)議規(guī)定實現信息的解析處理，完成解析的數據信息利用網絡系統(tǒng)傳輸到應用層，使得數據信息能夠規(guī)范存儲、統(tǒng)一管理。結合具體的環(huán)境需求網絡層信息傳輸可使用3G技術、4G技術、5G技術或是有線網絡技術。2．網絡層

應用層也稱為處理層，解決的是信息處理與人機交互的問題。應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。應用平臺層用于支撐跨行業(yè)、跨應用、跨系統(tǒng)之間信息的協(xié)同、共享和互通；應用服務層包括在智能家居、智能交通、智能物流等行業(yè)的應用。應用層是物聯(lián)網與行業(yè)專業(yè)技術的深度融合，它與行業(yè)具體需求結合，實現智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。3．應用層物聯(lián)網設備的安裝與維修

物聯(lián)網設備的裝（安裝與配置）、調（系統(tǒng)部署、組網和調試）、用（物聯(lián)網數據獲取、設備控制等）、維（系統(tǒng)維護及設備維修）涉及物聯(lián)網三層架構內的眾多硬件、軟件和相關技術。

弱電線路一般是指直流電路或音頻、視頻線路、網絡線路、電話線路、傳感信號線路、控制信號線路等直流電壓在24V以內的線路。系統(tǒng)集成工程中的弱電一般分為兩類，一類是國家規(guī)定的安全電壓等級或低電壓電能的控制電壓，有交流和直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制電源或應急照明燈備用電源等

另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源，如電話、計算機、網關、傳感器的信息等。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，軟硬件功能的迅速強大，各種弱電系統(tǒng)工程和計算機技術的完美結合，使以往的各種分類不再像以前那么清晰。各類工程的相互融合，就是系統(tǒng)集成。弱電技術的應用程度決定了系統(tǒng)集成工程的智能化程度。一、物聯(lián)網設備的安裝工具與檢具

1.物聯(lián)網系統(tǒng)集成工程物聯(lián)網感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，用于信息的感知與采集，相關的器件多由印刷電路和集成電路構成，其功率以瓦（W）、毫瓦（mW），電壓以伏（V）、毫伏（mV）、電流以毫安（mA）、微安（μA）計，屬于弱電范疇，因此物聯(lián)網設備中與信息傳遞和控制相關的系統(tǒng)集成工程都屬于弱電工程。通常我們說的弱電工程就包括電視工程、通信工程、消防工程、安保和影像工程以及為上述工程服務的綜合布線工程。

2．通用工具與檢具物聯(lián)網設備的安裝維修中除了弱電線路以外，還會涉及到系統(tǒng)所需的電力能源的引入，很多時候會接觸到交流220V/50Hz及以上的強電，因此設備安裝操作人員必須具備安全用電常識，掌握必要的安全操作規(guī)范。同時，物聯(lián)網設備的安裝與維修需要用到多種工具和檢具。包括常用規(guī)格的一字/十字螺絲刀、精密螺絲刀套裝、內六角扳手套裝、尖嘴鉗、剝線鉗、水口鉗、美工刀、鑷子、測電筆、萬用表、電烙鐵套裝等工具，如圖7-3所示。弱電工程施工環(huán)境多變，為了便于收納、整理，一般使用防水耐磨且?guī)в泄潭ㄑb置的工具包來收集工具。尋線儀物聯(lián)網設備安裝與維修中會用到與普通機電設備安裝維修不同的專用工具與檢具，常用的有網線壓線鉗、網絡測線儀、尋線儀等，主要用于線路接頭制備、線路傳輸檢測、線路狀態(tài)監(jiān)測等操作。圖7-4為物聯(lián)網設備安裝與維修專用工具與檢具示例。3．專用工具與檢具壓線鉗又稱駁線鉗，是用來壓制線路接頭（水晶頭）的一種工具。常見的電話線接頭和網線接頭都是用駁線鉗壓制而成的網絡測線儀通常也稱專業(yè)網絡測線儀或網絡檢線儀。是一種便攜、可視的可以檢測OSI（開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）定義的物理層、數據鏈路層、網絡層運行狀況的智能檢測設備。主要適用于局域網故障檢測、維護和弱電綜合布線施工中，網絡測線儀的功能涵蓋物理層、數據鏈路層和網絡層尋線儀由發(fā)射器、接收器兩部分組成。是視頻監(jiān)控、安防等綜合布線和維護的實用性工具。巡線模式時先將電話線或網線插入發(fā)射器上對應接口位置，將功能開關撥到尋線，然后將接收器的探針分別靠近需要巡查的眾多線纜，或者將需要檢查的線纜的尾部插入接收器對應的接口，若產生報警聲音則說明是同一根線，否則就需要繼續(xù)尋線。二、物聯(lián)網綜合布線與硬件的連接圖（一）綜合布線

物聯(lián)網設備與系統(tǒng)間連接常用的線纜包括雙絞線、同軸電纜、光纜等。

同軸電纜的價格比雙絞線貴一些，但其抗干擾性能比雙絞線強，當需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。

與其他傳輸介質相比，雙絞線在傳輸距離，信道寬度和數據傳輸速度等方面均受到一定限制，但價格較為低廉。1．常用線纜

同軸電纜有兩個同心導體，是一種導體和屏蔽層共用同一軸心的電纜。一般由絕緣材料隔離的銅線導體組成，在里層絕緣材料的外部是另一層環(huán)形導體及其絕緣體，整個電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護套包住常用的同軸電纜有兩類：50Ω和75Ω的同軸電纜。75Ω同軸電纜常用于CATV網，故稱為CATV電纜，常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。50Ω同軸電纜主要用于基帶信號傳輸，傳輸帶寬為1~2OMHz，總線型以太網就是使用50Ω同軸電纜，在以太網中，50Ω細同軸電纜的最大傳輸距離為185米，而粗同軸電纜可達1000米。1）同軸電纜（CoaxialCable）

光纜是利用置于包覆護套中的一根或多根光纖作為傳輸媒質并可以單獨或成組使用的通信線纜組件。光纜是一定數量的光纖按照一定方式組成纜芯，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現光信號傳輸的一種通信線路。光纜的基本結構一般是由纜芯、加強鋼絲、填充物和護套等幾部分組成，另外根據需要還有防水層、緩沖層、絕緣金屬導線等構件2）光纜（OpticalFiberCable）

光纜的連接分為永久性光纖連接（又叫熱熔），應急連接（又叫冷熔）和活動連接。永久性連接是用放電的方法將兩根光纖的連接點熔化并連接在一起，一般用在長途接續(xù)、永久或半永久固定連接。連接時，需要專用設備（熔接機）和專業(yè)人員進行操作。右圖為光纖熱熔配套設備示例。應急連接主要是用機械和化學的方法，將兩根光纖固定并粘接在一起，這種方法的主要特點是連接迅速可靠，但連接點長期使用會不穩(wěn)定，衰減也會大幅度增加，所以只能短時間內應急用?；顒舆B接利用各種光纖連接器件（插頭和插座），將站點與站點或站點與光纜連接起來，這種方法靈活、簡單、方便、可靠，多用在建筑物內的計算機網絡布線中。

雙絞線是綜合布線工程中最常用的傳輸介質，是由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。通過將兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，每一根導線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消，有效降低信號干擾的程度。雙絞線中常見的有三類線，五類線和超五類線，以及六類線，前者線徑細而后者線徑粗。類型數字越大、版本越新，技術越先進、帶寬也越寬，價格也越貴，圖7-7為不同類型雙絞線示例。不同類型雙絞線標注方法的規(guī)定如下：如果是標準類型則按CATx方式標注，如常用的五類線和六類線，則在線的外皮上標注為CAT5、CAT6。而如果是改進版，就按xe方式標注，如超五類線就標注為5e(字母是小寫，而不是大寫)3）雙絞線(TwistedPair，TP)

不同類型雙絞線的特性線型傳輸速率（bit/s）用途傳輸距離（m）一類線---用于語音傳輸，不用于數據傳輸---二類線4Mbps用于語音傳輸和數據傳輸

三類線10Mbps主要用于舊令牌網100四類16Mbps用于10BASE-T/100BASE-T100五類100Mbps用于以太網100超五類1000Mbps用于千兆以太網100六類＞1Gbps用于千兆以太網100超六類10Gbps優(yōu)化后的六類網線100七類線10Gbps用于萬兆以太網100網線超過90米會引起網絡信號衰減，同時沿路干擾增加使得傳輸數據容易出錯，會造成上網卡住、網頁出錯等情況，因而給上網者造成網速變慢的感覺。非屏蔽雙絞線UTP根據有無屏蔽層，雙絞線分為屏蔽雙絞線(ShieldedTwistedPair，STP)與非屏蔽雙絞線(UnshieldedTwistedPair，UTP)。屏蔽雙絞線在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個金屬屏蔽層。屏蔽層可減少輻射，防止信息被竊聽，也可阻止外部電磁干擾的進入，所以屏蔽雙絞線比同類的非屏蔽雙絞線具有更高的傳輸速率。但在實際施工中很難全部完美接地，反而使屏蔽層本身成為最大的干擾源，導致性能甚至遠不如非屏蔽雙絞線。所以,除非有特殊需要通常在綜合布線系統(tǒng)中只采用非屏蔽雙絞線。屏蔽雙絞線STP非屏蔽雙絞線UTP

2．綜合布線規(guī)范物聯(lián)網系統(tǒng)的綜合布線涉及電源線敷設、光電纜敷設、尾纖與對絞電纜的敷設、各類纜線終接等。綜合布線的質量體現的不僅是材料和設備，系統(tǒng)功能設計的實現很大程度上依賴于對綜合布線的理解和施工管理及經驗上。各種線纜的敷設要求參照（GB50311-2007）《綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》、（GB50312-2007）《綜合布線系統(tǒng)驗收標準》執(zhí)行。

直流電源線與交流電源線需分開敷設，電源線、信號電纜、對絞電纜、光纜等纜線應分離布放，各纜線間的最小凈距應符合設計要求；纜線的布放應自然平直靠攏，不得產生扭絞、打圈、接頭等現象，不應受外力的擠壓和損傷；同類線應綁扎在一起，綁扎雙絞線時用力適度，否則會影響系統(tǒng)的串擾指標；纜線應有余量以適應終接、檢測和變更；纜線兩端應貼有標簽；電纜/光纜彎曲半徑、電纜/光纜成端及機柜、保護接地及信號接地必須嚴格遵守有關規(guī)定。電纜敷設前須先核準電纜型號、截面是否與設計相同，進行目測和物理粗測。電纜固定時，在轉彎處彎曲半徑不小于電纜直徑的6倍。每放一個回路都必須在電纜頭、尾上綁掛電纜銘牌，銘牌上應編上每回路編號、電纜型號、規(guī)格及長度，也可號碼管作標識。對直徑為0.5毫米的雙絞線，牽引拉力不能超過100N；直徑為0.4毫米的雙絞線，牽線力不能超過70N。對批量購進的四對雙絞電纜，應從任意三盤中抽出100米進行電纜電氣性能抽樣測試。對電纜長度、衰減、近端串擾等幾項指標進行測試。1）一般性要求2）弱電電纜的布線

入戶光纜兩端應有統(tǒng)一的標識，標識上宜注明兩端連接的位置。標簽書寫應清晰、端正和正確，標簽應選用不宜損壞的材料。入戶光纜不宜與電力電纜交越，若無法滿足時必須采取相應的保護措施。入戶光纜布放應順直，無明顯扭絞和交叉，不應受到外力的擠壓和操作損傷，不得把光纖折成直角，需拐彎時應彎成圓弧，圓弧直徑不得小于60mm，光纖應理順綁扎。計算機中心機房由獨立的供電回路供電。采用兩路市電+發(fā)電機供電，所有計算機設備在服務器柜內設備自身并入雙直流電源。計算機機房電源進線按國家標準采取防雷措施，強弱電線路保持足夠間距敷設。綜合布線完成后需對機房的進行電磁兼容（EMC）測試，要求電子信息設備停機時，噪聲值≤65dB，無線電干擾頻率為0.15~1000MHz時，無線電干擾場強≤126dB，磁場干擾環(huán)境場強≤800A/m，地板表面垂直及水平向的振動加速度≤500mm/S2。3）通信光纜的布線4）弱電機房的布線

（二）雙絞線及其制作安普（AMP）是中國市場最常見和最常用的品牌，質量好、價格便宜；西蒙（Siemon）產品常用于綜合布線系統(tǒng)，它的質量、技術特性、價格相比安普品牌高許多，在DIY市場中較少使用；朗訊（Lucent）主要用在高端網絡組建中，中小企業(yè)較少見其應用；麗特（NORDX/CDT）的六類非屏蔽電纜能夠提供較高的頻帶寬度和余量，具有廣泛的應用；IBM的ACS銀系列產品帶寬達200MHz，可以更好地支持千兆以太網及其它使用4對線纜傳輸的網絡。秋葉原山澤綠聯(lián)勝為晶華1．雙絞線的主流品牌

在雙絞線標準中應用最廣的是ANSI/EIA/TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B（實際上應為ANSI/EIA/TIA-568B.1，簡稱為T568B）。這兩個標準最主要的區(qū)別就是芯線序列的不同。EIA/TIA-568A的線序定義依次為：綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕，其標號如下表所示2．雙絞線制作標準綠白綠橙白藍藍白橙棕白棕12345678EIA/TIA-568B的線序定義依次為:橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕，其標號如下表所示：橙白橙綠白藍藍白綠棕白棕12345678

雙絞線一般用于星型網絡的布線，每條雙絞線通過兩端安裝的RJ-45連接器（俗稱水晶頭）將各種網絡設備連接起來。雙絞線的標準接法是有規(guī)定的，目的是保證線纜接頭布局的對稱性，這樣就可以使接頭內線路之間的干擾相互抵消。水晶頭的1、2觸點用于信號發(fā)送，3、6觸點用于信號接收，4、5，7、8是雙向線。標準568A和568B沒有本質的區(qū)別，只是連接水晶頭時8根雙絞線的線序排列不同。在實際的網絡工程施工中較多采用568B標準。下圖為RJ-45連接頭內分別按照568A和568B標準的線序排布示例。制作網線時如果不按標準規(guī)定連接線纜，雖然有時信號也能接通，但是線纜內各線對之間的干擾不能有效消除，從而導致信號傳送出錯率升高，最終影響網絡整體性能。

依據雙絞線線序排列的標準，一根雙絞線纜可以有直通線和交叉線兩種連通方式。直通線的兩頭都按T568B的線序標準連接；而交叉線的一頭按T568A的線序連接，另一頭按T568B的線序連接，它們分別適用于不同設備的連接場合。下表列出了兩種線型的不同使用場合。3.設備之間的連接方法線型使用場合

直通線計算機（網卡）到交換機計算機（網卡）到寬帶路由器（LAN口）交換機到路由器光纖收發(fā)器與交換機注：若光纖收發(fā)器有兩個RJ-45端口，則（ToHUB）表示連接交換機的連接線是直通線；（ToNode）表示連接交換機的連接線是交叉線。

交叉線計算機（網卡）到計算機（網卡）路由器到路由器集線器（交換機）到集線器（交換機）注：若集線器提供了專門串接到其它集線器的端口，則雙絞線均應為直通線接法。

（三）硬件連接圖物聯(lián)網系統(tǒng)的硬件連接圖主要包括：系統(tǒng)功能圖、模塊接線圖、互連接線圖、端子接線圖和線纜配置圖等。系統(tǒng)功能圖

用于描述某個系統(tǒng)（或子系統(tǒng)）的結構，通過它可以看出系統(tǒng)的架構、點位、線路、配置等信息。模塊接線圖用于描述系統(tǒng)設備中的一個結構單元內部各元件之間的連接關系

互連接線圖

用于描述系統(tǒng)設備中的不同模塊單元之間的連接關系端子接線圖用于說明系統(tǒng)設備中的具體端子以及連接在端子外部的接線電纜配置圖用于描述電纜的兩端位置，也包括功能、路徑和特性等信息

三、物聯(lián)網系統(tǒng)的故障與維修導致物聯(lián)網故障的原因里大部分是信息基礎鏈路的問題。本節(jié)僅介紹與物聯(lián)網系統(tǒng)硬件相關的常見故障，主要包括感知層信息采集端的傳感器故障、網絡層信息傳輸鏈路的雙絞線布線故障、光纜線路與模塊故障、集線器（交換機）故障等。1．信息采集端的傳感器故障傳感器屬于物聯(lián)網系統(tǒng)的感知層，主要用于信息的獲取或者識別。其故障主要表現為無法獲取傳感器的值、傳感器完全失效、短路、以及固定偏差、漂移偏差和精度下降等性能變質等問題。

4）傳感器變質的可能原因有元件老化、偏置電流或偏置電壓、電源和地線中的隨機干擾、測量環(huán)境溫度變化較大等。1）造成物聯(lián)網系統(tǒng)無法獲取傳感器值的可能原因有傳感器端口連線松動、傳感器的電源線纜與信號線纜混淆、傳感器與電壓或電流變送器之間的連線錯誤或松動、電壓或電流變送器供電電壓不穩(wěn)等。2）傳感器完全失效的可能原因有傳感器敏感元件損壞、電壓或電流變送器損壞、傳感器信號傳輸線纜損壞或傳感器芯片引腳脫焊等。3）短路故障的可能原因有污染引起的測量橋路的腐蝕或線路短接等。

2．雙絞線布線故障一般而言，物聯(lián)網系統(tǒng)網絡層故障多半是設置和硬件連接出現的錯誤引起的。通常從系統(tǒng)的網路設置入手（主要是檢查IP地址、DNS以及網關是否錯誤或丟失等），其次檢查物理連接，包括雙絞線接頭是否良好，雙絞線是否有斷裂的地方等。在綜合布線完成后，要對雙絞線進行測試，包括連接性能測試和電氣性能測試。雙絞線布線中的主要故障現象有串繞、開路、短路、反接或錯對等。這些故障只需要將RJ45頭重新按線序做過以后就可以一切恢復正常。同時不能忽視物聯(lián)網系統(tǒng)所處的外界環(huán)境，尤其是電磁波對網絡的干擾，在受電磁干擾嚴重和存放有化學品的場合通常采用干擾性能優(yōu)于非屏蔽雙絞線的屏蔽雙絞線。

1）串繞:是指將原來的兩對線分別拆開后又重新組成新的線對。由于出現這種故障時，端對端的連通性并未受影響，所以用普通的萬用表不能檢查出故障原因，只有通過使用專用的電纜測試儀才能檢查出來。2）反接:是指同一對線在兩端水晶頭內的針位接反，比如一端為1-2，另一端為2-1。3）錯對:是指將一對線接到另一端的另一對線上，比如一端是1-2，另一端接在4-5上。

3．光纜線路與光纖模塊故障由于外界因素或光纖自身等原因造成的光纜線路阻斷影響通信業(yè)務的稱為光纜線路故障。包括光纜全斷、光纜中間的部分故障（束管中斷或單束管中的部分光纖中斷）等。引起光纜線路故障的原因大致可以分為四類：外力因素、自然災害、光纜自身缺陷及人為因素等。1）光纜全斷故障的處理如果現場兩側有預留，采取增加一個接頭的方式處理，故障點附近既無預留、又無接頭，宜采用續(xù)纜的方式解決。2）光纜中的部分的修復束管中斷或單束管中的部分光纖中斷的修復以不影響其它在用光纖為前提，推薦采用開天窗接續(xù)方法進行故障光纖修復。

光纖熔接機光纖接續(xù)盒光纖模塊不能正常使用的原因有光纖跳線與光纖模塊不符合，光口污染和損傷引起的光鏈路不通，對端光模塊波長、模式不匹配、光纖模塊的金手指導電金屬缺失和兼容性等問題。使用時需檢查光纖跳線與光纖模塊是否相符，確保光模塊在插上設備時必須保證插緊，卡鎖卡到位，做好防護措施,保證光纖模塊端口不積灰塵等，同時，光模塊的工作模式和波長需要在兩端匹配。

4．交換機（集線器）故障集線器（Hub）是局域網中使用的連接設備，采用廣播方式發(fā)送，它具有多個端口，可連接多臺計算機。交換機（Switch）是一種用于電信號轉發(fā)的網絡設備，它可以為接入交換機的任意兩個網絡節(jié)點提供獨享的電信號通路。集線器為共享方式，即同一網段的機器共享固有的帶寬，同一網段計算機越多，傳輸速率就會越慢；而交換機每個端口為固定帶寬，有獨特的傳輸方式，傳輸速率不受計算機增加的影響。集線器工作在局域網（LAN）環(huán)境，像網卡一樣，相當于多端口的中繼器；而交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控等。交換機常見的故障有：供電電源故障、端口故障、模塊故障、背板故障、系統(tǒng)錯誤等。一般通過引入獨立的電力線提供獨立電源，增加穩(wěn)壓器或使用UPS保證正常的供電；端口故障可通過替換法判斷端口是否真的損壞，或用酒精清洗端口；出現模塊故障和背板故障時，則需更換交換機；系統(tǒng)錯誤則需要刷新交換機存儲器的內容；同時，機房內需設置專業(yè)防雷和接地措施。物聯(lián)網關鍵技術

物聯(lián)網產業(yè)鏈可細分為標識、感知、信息傳送和數據處理四個環(huán)節(jié)，將傳感器技術、NFC、ZigBee、藍牙、WIFI、IC集成電路、WEB界面和服務器后臺連接等各種應用技術結合在一起。

1無線射頻識別技術（RFID）技術無線射頻識別技術（RadioFrequencyIdentification，RFID）是物聯(lián)網“讓物說話”的關鍵技術。一套完整的RFID系統(tǒng)由閱讀器、電子標簽及軟件系統(tǒng)組成。當電子標簽接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號后，如果是無源標簽，則會憑借磁場感應電流將存儲在芯片中的產品信息發(fā)送出去；如果是有源標簽，則會主動發(fā)送某一頻率的信號。當閱讀器接收電子標簽發(fā)出的射頻信號后，會讀取其中的信息并進行解碼，然后發(fā)送至軟件系統(tǒng)進行處理。FRID原理示例如圖7-13所示。通過RFID技術，物聯(lián)網整合成一個整體，每一件物品都相當于擁有一個姓名，想要了解其來歷、用途、作用時，只需掃描電子標簽即可。

2.ZigBee技術ZigBee是基于IEEE802.15.4協(xié)議的一種無線傳感網絡通信技術，也是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。ZigBee技術具有低功耗、高可靠、低成本、低時延和靈活組網等特征，適用于雙向控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。ZigBee技術運用無線通信模組建立點對點的通信方式，屬于近距離無線通訊技術。ZigBee應用在智能家居、樓宇自動化等環(huán)境中，可以控制家用電器、集中關機照明、采暖制冷等；應用在工業(yè)自動化環(huán)境中，可以采集生產過程中產生的數據，并對這些數據進行分析和處理，為工業(yè)生產提供安全保障；應用在醫(yī)學領域中，可以監(jiān)測病人的體溫、血壓等，為臨床治療提供便利。

應用ZigBee技術的物聯(lián)網主要由互聯(lián)網結構系統(tǒng)、節(jié)點結構系統(tǒng)以及網絡安全協(xié)議等三個方面共同組成，其中ZigBee技術的應用在系統(tǒng)結構硬件設備、設備功能以及結構層面等方面，需要根據不同類型的網絡方向進行詳細區(qū)分。ZigBee技術的網路結構組成包含傳感設備節(jié)點設置、管理區(qū)域節(jié)點設置、信息通信衛(wèi)星節(jié)點設置以及用戶使用界面節(jié)點設置等。由于信息通信區(qū)域的主要結構組成是負責接受或者發(fā)送物聯(lián)網傳輸的信息，ZigBee技術無線傳感節(jié)點組合網絡成功的關鍵因素是信息通信區(qū)域的選擇。

3.WSN無線傳感器網絡技術無線傳感器網絡（WirelessSensorNetworks,WSN）是由大量分布在自由空間里的一組“自治的”無線傳感器組成的無線網絡。它通過協(xié)作方式感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區(qū)域內被感知對象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網絡所有者。無線傳感器網絡（WSN）基于2.4GHz、433MHz、GPRS通訊方式，通過無線傳感器采集節(jié)點數據（如溫濕度、壓力、化學成分、聲音、位移、光照、污染顆粒等），利用智能網關搭建無線傳輸網絡。其網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯(lián)網進行有線或無線方式的連接。

無線傳感器網絡（WSN）中的一個節(jié)點（或叫Mote）一般由一個無線收發(fā)器、一個微控制器和一個電源組成。WSN一般是自治重構（Ad-Hoc或Self-Configuring）網絡，包括無線網狀網（MeshNetworks）和移動自重構網（MANET）等。無線傳感器網絡（WSN）是集微機電技術、傳感器技術和無線通信技術為一體的技術，傳感器網絡實現了數據的采集、處理和傳輸的三種功能。無線傳感網絡的應用包括視頻監(jiān)視、交通監(jiān)視、航空交通控制、機器人、汽車、家居健康監(jiān)測和工業(yè)自動化等領域，具有大規(guī)模、自組織、動態(tài)性、可靠性等特點。

4.智能傳感器技術在物聯(lián)網運行系統(tǒng)中傳感器屬于感知層設備，與傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器能夠在確保物聯(lián)網系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎上，對物聯(lián)網系統(tǒng)自身的運行功能進行有效拓展。信息自動采集、數據存儲、自動補償、自主決策與量程自主選擇等都是智能傳感器的重要功能。智能傳感器依靠其專用的集成電路、傳感器芯片與高性能微處理器，使其能夠實現模擬與數字兩種信號的輸出。智能傳感器的有效發(fā)展，也在極大程度上推動了物聯(lián)網系統(tǒng)的升級換代，為物聯(lián)網系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實的基礎。相較于物聯(lián)網系統(tǒng)其他三項核心技術，智能傳感器技術的發(fā)展稍顯落后，但這也使得智能傳感器技術仍存在巨大的發(fā)展空間?，F階段，智能傳感器技術發(fā)展呈現出微型化和多功能化的特點。溫濕度傳感器灰塵傳感器電磁流量計物聯(lián)網的典型應用場景

物聯(lián)網用途廣泛遍及智能交通、智能家居、智能安防、智能制造、智能零售、智能物流、智慧能源、智慧醫(yī)療、智慧農業(yè)、智慧城市等多個領域。

安防是物聯(lián)網的一大應用市場，智能安防系統(tǒng)主要包括門禁、報警和監(jiān)控三大部分。行業(yè)內主要以視頻監(jiān)控為主，智能安防系統(tǒng)通過對拍攝的圖像進行傳輸與存儲，并對其分析與處理最終實現智能判斷。1.智能安防1）門禁系統(tǒng):主要以感應卡，指紋，虹膜以及面部識別等為主，有安全、便捷和高效的特點，能聯(lián)動視頻抓拍、遠程開門、手機位置探測及軌跡分析等。2）監(jiān)控系統(tǒng):

主要以視頻為主，分為警用和民用市場。通過視頻實時監(jiān)控，使用攝像頭進行抓拍記錄，將視頻和圖片進行數據存儲和分析實時監(jiān)測、確保安全。3）報警系統(tǒng):

主要通過報警主機進行報警，報警主機中配置有語音模塊以及網絡控制模塊有利于縮短報警反映時間。

2.智能家居物聯(lián)網應用于智能家居領域，能夠對家居類產品的位置、狀態(tài)、變化進行監(jiān)測，分析其變化特征，同時根據人的需要在一定的程度上進行控制和反饋。智能家居系統(tǒng)的發(fā)展分為三個階段：單品連接、物物聯(lián)動和平臺集成。1）單品連接：

將各個產品通過傳輸網絡，如WiFi、藍牙、ZigBee等進行連接，對每個單品單獨控制。2）物物聯(lián)動：

智能家居企業(yè)將自家的所有產品進行聯(lián)網、系統(tǒng)集成，使得各產品間能聯(lián)動控制，但不同的企業(yè)單品還不能聯(lián)動。3）平臺集成：

智能家居系統(tǒng)根據統(tǒng)一的標準建設，不同企業(yè)的單品能相互兼容。

3.智能交通智能交通系統(tǒng)屬于智慧城市的一個子系統(tǒng)，是物聯(lián)網所有應用場景中最有前景的應用之一。它以圖像識別技術為核心，綜合利用射頻技術、標簽等手段，對交通流量、駕駛違章、行駛路線、牌號信息、道路的占有率、駕駛速度等數據進行自動采集和實時傳送。相應的系統(tǒng)會對采集到的信息進行匯總分類，并利用識別能力與控制能力進行分析和處理。包括對機動車牌號和類型進行識別、快速處置，為交通事件的檢測提供詳細數據。

1）智能公交車建設公交智能調度系統(tǒng)，對公交線路、車輛進行規(guī)劃調度，實現車輛路線的智能排班。主要應用有：2）共享單車運用帶有GPS或NB-IoT模塊的智能鎖，通過APP相連實現精準定位、實時掌控車輛狀態(tài)等。3）汽車聯(lián)網利用先進的傳感器及控制技術等實現自動駕駛或智能駕駛，實時監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，降低交通事故發(fā)生率。4）智慧停車通過安裝地磁感應，連接進入停車場的智能手機實現停車自動導航、在線查詢車位等功能。5）智能紅綠燈依據車流量、行人及天氣等情況動態(tài)調控燈信號來控制車流，提高道路承載力。6）汽車電子標識采用RFID技術實現對車輛身份的精準識別和車輛信息的動態(tài)采集等功能。7）充電樁通過物聯(lián)網設備實現充電樁定位、充放電控制，狀態(tài)監(jiān)測及統(tǒng)一管理等功能。8）高速無感收費通過攝像頭識別車牌信息，根據路徑信息進行收費，提高通行效率、縮短車輛等候時間等。

4.智能物流智慧物流是利用集成智能化技術，使物流系統(tǒng)具有思維、感知、學習、推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。它以物聯(lián)網、大數據、人工智能等信息技術為支撐，在物流的運輸、倉儲、包裝、裝卸、配送等各個環(huán)節(jié)實現系統(tǒng)感知，全面分析及處理等功能，實現物流規(guī)整智慧、發(fā)現智慧、創(chuàng)新智慧和系統(tǒng)智慧的現代綜合性物流系統(tǒng)。智慧物流的實現能大大地降低制造業(yè)、物流業(yè)等行業(yè)的運輸的成本，提高運輸效率。生產商、批發(fā)商、零售商三方通過智慧物流相互協(xié)作、信息共享，物流企業(yè)便能更節(jié)省成本，有助于提升整個物流行業(yè)的智能化和自動化水平。

1）倉庫儲存:

通常采用基于LoRa、NB-IoT*等傳輸網絡的物聯(lián)網倉庫管理信息系統(tǒng)，完成收貨入庫、盤點調撥、揀貨出庫以及整個系統(tǒng)的數據查詢、備份、統(tǒng)計、報表生產及報表管理等任務。智能物流的主要應用包括：2）運輸監(jiān)測:

實時監(jiān)測貨物運輸中的車輛行駛情況以及貨物運輸情況。包括貨物位置、狀態(tài)環(huán)境以及車輛的油耗、油量、車速及剎車次數等駕駛行為。3）智能快遞柜:

將云計算和物聯(lián)網等技術結合，實現快件存取和后臺中心數據處理，通過RFID或攝像頭實時采集、監(jiān)測貨物收發(fā)等數據。*注：LoRa是低功耗廣域網（LowPowerWideAreaNetworkLPWAN）通訊技術的一種，基于擴頻技術的超遠距離傳輸方案，在全球免費頻段運行。NB-IoT是窄帶物聯(lián)網(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT)，是物聯(lián)網的一個重要分支。NB-IoT支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，也被叫作低功耗廣域網(LPWAN)。能提供非常全面的室內蜂窩數據連接覆蓋。智能制造系統(tǒng)通過在設備上加裝物聯(lián)網裝備，使設備廠商可以遠程且隨時、隨地地對設備進行監(jiān)控、升級和維護等操作，更好的了解產品的使用狀況；同時，生產制造商能夠清楚的知道某個產品在生產過程中任何階段的數據信息，完成產品全生命周期的信息收集，指導產品設計和售后服務，達到產品的可追溯性與保障質量安全的目的。圖7-21為智能制造系統(tǒng)示例。5.智能制造智能制造將物聯(lián)網技術、通訊技術和信息處理技術等多種技術融入到工業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，實現工廠的數字化和智能化改造，大幅提高制造效率、改善產品質量、降低生產成本和資源消耗，將傳統(tǒng)的工業(yè)提升到智能化的新階段。企業(yè)的數字化和智能化改造大體分成四個階段：自動化產線與生產裝備，設備聯(lián)網與數據采集，數據的打通與直接應用，數據智能分析與應用。智能制造的實現是基于物聯(lián)網技術的滲透和應用，并與未來先進制造技術相結合，支持制造企業(yè)面向數智化管理、個性化定制、網絡化協(xié)同、智能化制造、服務化延伸實現數智化轉型，最終形成新的智能化的制造體系。智能制造系統(tǒng)通過在設備上加裝物聯(lián)網裝備，使設備廠商可以遠程且隨時、隨地地對設備進行監(jiān)控、升級和維護等操作，更好的了解產品的使用狀況；同時，生產制造商能夠清楚的知道某個產品在生產過程中任何階段的數據信息，完成產品全生命周期的信息收集，指導產品設計和售后服務，達到產品的可追溯性與保障質量安全的目的。

1）制造業(yè)供應鏈管理物聯(lián)網應用于企業(yè)原材料采購、庫存、銷售等領域，通過完善和優(yōu)化供應鏈管理體系，提高供應鏈效率降低成本。智能制造系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)包括：2）生產過程工藝優(yōu)化物聯(lián)網技術的應用帶來了生產過程智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平的不斷提高。3）產品設備監(jiān)控管理各種傳感技術與制造技術融合，實現了對產品設備操作使用記錄、設備故障診斷的遠程監(jiān)控。4）環(huán)保監(jiān)測及能源管理物聯(lián)網與環(huán)保設備的融合實現對工業(yè)生產過程中產生的各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關鍵指標的實時監(jiān)控。5）工業(yè)安全生產管理將感應器嵌入或裝備到礦山設備、油氣管道、礦工設備中，可以感知危險環(huán)境中工作人員、設備機器、周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，將現有分散、獨立、單一的網絡監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網絡監(jiān)管平臺，實現實時感知、準確辨識、快捷響應、有效控制。工業(yè)互聯(lián)網概述

工業(yè)互聯(lián)網是新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合形成的產業(yè)和應用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵信息基礎設施。其本質是以機器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產品、人之間的網絡互聯(lián)為基礎，對工業(yè)數據的全面感知、實時傳輸交換、快速計算處理和建模分析，實現智能控制、運營優(yōu)化和生產組織方式的優(yōu)化。

2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會上，德國提出了自己的國家級工業(yè)革命戰(zhàn)略規(guī)劃-工業(yè)4.0。其主要目的是為了提高德國的工業(yè)競爭力，鞏固自己的領先優(yōu)勢，在新一輪的工業(yè)革命中占得先機。1．工業(yè)互聯(lián)網的歷史2013年通用電氣公司（GE）正式提出了工業(yè)物聯(lián)網革命的概念。2014年，通用電氣（GE）、AT&T、思科、IBM和英特爾五家巨頭公司在美國宣布成立工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟IIC（IndustrialInternetConsorting），直接面對德國和美國先后提出的第四次工業(yè)革命戰(zhàn)略。2015年3月，國務院總理李克強在全國兩會上作《政府工作報告》時正式提出“中國制造2025”的宏大計劃。第一步，到2025年，邁入制造強國的行列，第二步，到2035年，中國制造整體達到世界制造強國陣營中等水平；第三步，到新中國成立一百周年，綜合國力進入世界制造強國前列。通過中國制造2025戰(zhàn)略的逐步推進，我國將會從工業(yè)大國變成工業(yè)強國。

2．工業(yè)互聯(lián)網的定義工業(yè)互聯(lián)網是一個通過互聯(lián)網將全球工業(yè)系統(tǒng)中的智能物體、工業(yè)互聯(lián)網平臺與人相連接的系統(tǒng)。是物聯(lián)網、互聯(lián)網、大數據及云計算等新一代IT技術與工業(yè)系統(tǒng)深度融合而形成的一種新的社會業(yè)態(tài)。它通過將工業(yè)系統(tǒng)中智能物體全面互聯(lián)獲得智能物體的工業(yè)數據，通過對工業(yè)數據的分析獲取機器智能，以改善智能物體的設計、制造與使用，提高工業(yè)生產力。工業(yè)互聯(lián)網的基礎是實現智能物體全面互聯(lián)的物聯(lián)網，關鍵是通過感知技術獲得大量的工業(yè)數據，前提是強大的計算與存儲能力，核心是對工業(yè)數據的分析，結果是通過分析獲得的新的機器智能，并用以改善智能物體的設計、制造與使用，提高工業(yè)效率和人類社會的生產力。

3．工業(yè)互聯(lián)網的機遇從工業(yè)互聯(lián)網的產業(yè)生態(tài)來看，它的應用能為傳統(tǒng)企業(yè)帶來三個方面的機遇。第一、能夠促進傳統(tǒng)企業(yè)的資源整合能力。工業(yè)互聯(lián)網的應用打破了企業(yè)內部以及行業(yè)間的信息孤島問題，促進行業(yè)產業(yè)鏈的細化，通過云計算、大數據和人工智能等技術提升傳統(tǒng)企業(yè)的資源整合能力。第二、能夠進一步的提升企業(yè)的生產效率。通過物聯(lián)網技術提升工業(yè)化生產過程中的自動化程度，通過云計算技術擴展員工的崗位任務邊界，通過人工智能技術降低崗位的工作難度。第三、能夠進一步提升企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。工業(yè)互聯(lián)網的應用可在很大程度上實現資源的充分利用，在節(jié)能減排方面作用顯著。

4．工業(yè)互聯(lián)網與物聯(lián)網的關系物聯(lián)網就是通過信息傳感設備把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種傳感網，是無處不在的傳感器及其構成的感知系統(tǒng)。物聯(lián)網的核心是感知，通過傳感設備獲得物體的信息。工業(yè)互聯(lián)網的核心是數據分析，獲取機器智能。物聯(lián)網提供的感知技術是工業(yè)互聯(lián)網的基礎，屬于工業(yè)互聯(lián)網的感知識別層。工業(yè)互聯(lián)網側重于工業(yè)系統(tǒng)中智能物體的連接與分析。物聯(lián)網包括所有智能物體的感知與連接，比如醫(yī)療行業(yè)、娛樂行業(yè)等，因此物聯(lián)網比工業(yè)互聯(lián)網所連接的智能物體的范圍更廣。

5．工業(yè)互聯(lián)網的關鍵技術根據工業(yè)互聯(lián)網的定義可以知道工業(yè)互聯(lián)網要解決的主要問題包括智能物體的互聯(lián)，數據的獲取、數據的傳輸和數據分析等，涉及自動化、通信、計算機及管理科學等領域。

傳感器是工業(yè)互聯(lián)網應用的基石，工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展需要更準確、更智能、更高效以及兼容性更強的傳感器，智能數據采集技術是傳感器技術發(fā)展的一個新方向。信息的泛在化對工業(yè)傳感器和傳感器裝置提出了更高的要求，包括傳感器的微型化、智能化和低功耗等。在工業(yè)互聯(lián)網的應用中要求傳感器元器件小型化以節(jié)約資源與能源；要求傳感器具備自校準、自診斷、自學習、自決策、自適應和自組織等人工智能技術；要求傳感器采用電池、風力、陽光、溫度和振動等多種能量獲取技術并降低功耗。1）傳感器技術

通常不同的企業(yè)會基于現有的工業(yè)系統(tǒng)構建工業(yè)互聯(lián)網，帶來了工業(yè)互聯(lián)網中所用的傳感器與原有設備應用的傳感器兼容的問題。傳感器的兼容主要是指數據格式的兼容和通信協(xié)議的兼容，其關鍵是標準的統(tǒng)一。目前工業(yè)現場總線中普遍采用的Profibus和Modbus協(xié)議已經較好地解決了兼容性的問題，很多的工業(yè)設備生產廠商基于這些協(xié)議開發(fā)了各類適用于傳感器和控制器等。隨著工業(yè)無線傳感器網絡應用的普遍，當前工業(yè)無線的WirelessHART、ISA100.11a以及WIA-PA（(WirelessNetworksforIndustrialAutomationProcessAutomation)）等標準兼容了IEEE802.15.4無線網絡協(xié)議，并提供了隧道傳輸機制兼容現有的通信協(xié)議，豐富了工業(yè)互聯(lián)網系統(tǒng)的組成和功能。2）設備兼容技術

網絡技術是工業(yè)物聯(lián)網的核心之一。分為有線網絡和無線網絡，數據在系統(tǒng)不同層次之間通過網絡進行傳輸，有線網絡一般應用于工廠內部的局域網或者部分現場總線控制網絡中，能夠提供高速率和高帶寬的數據傳輸通道，而無線網絡的應用使得工業(yè)傳