物聯網與工程機械（簡體書）

《物聯網與工程機械》是一本講述工程機械物聯網相關技術的讀物。全書從工程機械行業與物聯網結合對兩化融合的重大意義的角度出發，系統地研究了工程機械的行業特點和發展現狀、物聯網的技術構成、工程機械物聯網的基本架構和關鍵技術，並分章節對工程機械物聯網三個層次的技術構成和實現、雲計算、新型業務模式和典型案例進行了深入的論述和探討。本書圖文並茂、結構完整、層次清晰，力爭全面地、遞進式地、系統地為讀者詳細闡述工程機械物聯網。本書適合從事工程機械物聯網研究與產品開發的從業人員、其他行業物聯網應用研究人員閱讀，同時也可以供希望瞭解工程機械物聯網的相關科研人員、高等院校教師及學生閱讀。·

Grady Booch，在軟件架構、軟件工程和建模領域的創新工作是世界知名的。從1981年Rational公司創建開始，他就一直擔任該公司的首席科學家。Grady于2003年3月成為了IBM院士（IBM Fellow）。Grady是統一建模語言（UML）最早的開發者之一，也是幾個Rational產品的最早開發者之一。Grady曾擔任世界各地一些複雜的軟件密集型項目的架構師和架構指導者。Grady是6本暢銷書的作者，包括UML Users Guide和Object-Oriented Analysis with Applications。Grady發表了幾百篇有關軟件工程的技術文章，其中包括在20世紀80年代早期發表的文章，這些文章最先提出了面向對象設計的術語和實踐。他曾在世界各地演講和諮詢。Grady是美國計算機協會（ACM）、美國電氣電子工程師學會（IEEE）、美國科學促進會（AAAS）、有社會責任的計算機專家協會（CPSR）的成員。他是IBM院士、ACM院士、世界技術網絡院士，也是軟件開發論壇夢想家。Grady是敏捷聯盟、Hillside集團和軟件架構師世界學院的創始委員會成員，也是Northface大學的顧問委員會成員。Grady於1977年從美國空軍學院獲得學士學位，于1979年從加州大學聖巴巴拉分校獲得電子工程科學碩士學位。Grady與他的妻子和他的貓生活在科羅拉多。他的興趣包括閱讀、旅行、唱歌和彈奏豎琴。Robert A. Maksimchuk，是Unisys Chief Technology Office的一名研究主管。他關注新出現的建模技術，目的是提升Unisys 3D可視企業建模框架的戰略方向。Bob為這項任務帶來了不同行業的大量系統工程、建模、面向對象分析與設計的專業知識。他是UML for Mere Mortals和UML for Database Design的合著者，也寫了許多文章。他曾經周遊世界各地，在各種技術論壇上作為重要演講者發言，舉辦關於UML和面向對象開發的研討會和培訓。Bob是電氣電子工程師學會（IEEE）和國際系統工程學會（INCOSE）的成員。Michael W. Engle，是洛克希德馬丁公司的首席工程師。他有超過26年的技術和管理經驗--從項目啟動到運營支持，涵蓋了完整的系統開發生命週期。利用系統工程師、軟件工程師和系統架構師的背景，Mike運用了面向對象技術，為複雜的系統開發提供創新的開發方式。Bobbi J. Young， Ph.D.，是Unisys Chief Technology Office的一名研究主管。她有著多年的IT行業從業經驗，與商業公司和國防部合同供應商一同工作。Young博士是一名諮詢師，她在項目管理、企業架構、系統工程和面向對象分析與設計方面提供現場指導。在她的職業生涯中，她關注於系統生命週期過程和方法學，同時也關注企業架構。Young博士擁有生物學、計算機科學和人工智能學位，她獲得了管理信息系統的博士學位，也曾是美國海軍預備役的一名指揮官（已退伍）。Jim Conallen，是IBM Rational的模型驅動開發戰略小組的一名軟件工程師。在這個小組中，他積極參與，將對象管理集團（OMG）的模型驅動架構（MDA）計劃應用於IBM Rational的模型工具中。Jim在基於資產的開發和可複用資產規範（RAS）領域也很活躍。Jim經常在會議上演講，也經常寫文章。他的專業領域是Web應用開發。他開發了UML的Web應用擴展（WAE）。這是對UML的一種擴展，讓開發者能夠利用UML在合適的抽象和細節層面上對Web應用的架構進行建模。這項工作是IBM Rational Rose和Rational XDE Web Modeling功能的基礎。Jim與人合著了兩個版本的Building Web Applications with UML，第一個版本採用微軟公司的ASP技術，後一個版本採用J2EE技術。Jim的經驗也來自於加入Rational之前的工作，那時他曾是獨立的諮詢師、Peace Corps的志願者和大學講師。他還是3個孩子的父親。Jim從Widener大學獲得了計算機和軟件工程的學士學位和碩士學位。Kelli Houston是IBM Rational的IT諮詢專家。她是IBM內部方法的方法架構師，負責編寫方法並集成IBM的方法。除了方法架構師的角色，Kelli還在IBM內部領導Rational Method Composer（RMC）特別興趣小組（SIG）工作，為客戶和IBM內部諮詢師提供有效使用RMC方面的諮詢和現場指導服務。·

《物聯網與工程機械》適合從事工程機械物聯網研究與產品開發的從業人員、其他行業物聯網應用研究人員閱讀，同時也可以供希望了解工程機械物聯網的相關科研人員、高等院校教師及學生閱讀。

第1章　緒論 1.1　工程機械及產業概述 1.1.1　工程機械基本概念 1.1.2　工程機械行業及發展現狀 1.1.3　機遇與挑戰 1.2　工程機械產業信息化 1.2.1　工程機械產業信息化歷程 1.2.2　工程機械產業信息化現狀 1.3　物聯網推動工程機械產業升級 1.3.1　智能機器 1.3.2　物聯網推動傳統產業升級 1.3.3　物聯網催生新興產業 第2章　物聯網和工程機械 2.1　物聯網概述 2.1.1　溯源物聯網 2.1.2　物聯網體系架構 2.1.3　物聯網應用現狀 2.2　物聯網在工程機械中的應用 2.2.1　物聯網在工程機械中的應用特徵 2.2.2　工程機械物聯網關鍵技術 2.2.3　工程機械物聯網應用 第3章　工程機械物聯網感知層 3.1　概述 3.2　工程機械物聯網傳感器件與技術 3.2.1　工程機械物聯網的基礎感知器件 3.2.2　工程機械物聯網的關鍵傳感器技術 3.2.3　傳感器在工程機械物聯網中的典型應用 3.2.4　工程機械物聯網傳感器的發展趨勢 3.3　工程機械物聯網控制器件與技術 3.3.1　工程機械專用運動控制器件的產生背景 3.3.2　工程機械物聯網控制器件的技術要求 3.3.3　工程機械物聯網控制器件的關鍵技術 3.3.4　工程機械物聯網控制器件的發展趨勢 3.4　工程機械物聯網驅動器件與技術 3.4.1　PWM恒流技術 3.4.2　液壓系統數字液壓件技術 3.4.3　液壓系統高精度驅動技術 3.5　工程機械物聯網終端可靠性技術 3.5.1　物聯網傳感控制終端可靠性概述 3.5.2　物聯網終端設備可靠性的設計原則 3.5.3　物聯網終端設備可靠性的保證措施 3.5.4　物聯網終端設備可靠性的預測技術 第4章　工程機械物聯網的傳輸層 4.1　概述 4.2　工程機械物聯網通信終端 4.2.1　通信終端分類 4.2.2　典型的通信終端 4.3　工程機械物聯網通信技術與通信協議 4.3.1　通信技術 4.3.2　通信協議 4.4　工程機械物聯網傳輸層關鍵技術 4.4.1　部件“即插即用”技術 4.4.2　主機編號與網絡地址實時映射與智能分發技術 4.4.3　異構網絡帶寬自適應技術 4.4.4　數據可靠性保障技術 第5章　工程機械物聯網信息處理及應用 5.1　概述 5.1.1　M2M系統 5.1.2　M2M與工程機械物聯網 5.1.3　M2M平臺關鍵技術 5.2　海量數據存儲與管理 5.2.1　工程機械海量數據簡介 5.2.2　海量數據存儲技術 5.2.3　海量數據管理技術 5.2.4　工程機械行業數據庫集群實例 5.3　實時數據分析與處理 5.3.1　工程機械物聯網實時數據 5.3.2　實時數據處理技術 5.3.3　實時數據處理與M2M平臺 5.4　數據挖掘技術 5.4.1　數據挖掘概述 5.4.2　工程機械物聯網數據特徵分析 5.4.3　數據挖掘在工程機械物聯網中的應用 5.5　數據知識化與知識推理 5.5.1　知識的獲取 5.5.2　知識的表示 5.5.3　知識推理 5.5.4　知識推理在工程機械物聯網中的應用 5.6　業務中間件技術 5.6.1　中間件概述 5.6.2　中間件與工程機械物聯網 第6章　工程機械物聯網的智能平臺——雲計算 6.1 雲計算概述 6.1.1　雲計算的發展背景 6.1.2　雲計算的基本概念 6.1.3　雲計算的特點及服務模型 6.1.4　雲計算的關鍵技術 6.2　雲計算是工程機械物聯網的智能平臺 6.2.1　工程機械物聯網對雲計算提出了巨大的應用需求 6.2.2　雲計算對工程機械物聯網發展的推動作用 6.3　面向工程機械智能化應用的雲計算平臺 6.3.1　傳統工程機械企業IT系統現狀 6.3.2　工程機械雲計算平臺的總體架構 6.3.3　工程機械雲計算平臺的核心能力 6.3.4　工程機械雲計算平臺的安全問題 第7章　工程機械物聯網所引發的新型業務模式探討 7.1　工程機械物聯網對產業集群的創新 7.1.1　產業集群概述 7.1.2　企業物聯網導向式產業集群 7.2　知識化協同平臺 7.2.1　知識共享系統 7.2.2　協同製造系統 7.3　產品全生命週期管理 7.3.1　全生命週期數據獲取 7.3.2　全生命週期質量管理 7.3.3　全生命週期成本管理 7.3.4　全生命週期需求管理 7.4　新型服務模式 7.4.1　服務與運營模式創新 7.4.2　遠程監控與維護 7.4.3　位置信息服務 7.4.4　精細化作業 7.5　新型商業模式 7.5.1　商業模式分析 7.5.2　融資租賃 7.5.3　多元化服務 7.5.4　為客戶創造價值 第8章　工程機械物聯網典型案例 8.1　產品和配件全生命週期管理 8.1.1　概述 8.1.2　實現方案 8.2　面向主機客戶的智能化服務綜合解決方案 8.2.1　概述 8.2.2　實現方案 8.3　產品設計平臺 8.3.1　概述 8.3.2　實現方案 8.4　智能攪拌站ERP系統 8.4.1　概述 8.4.2　實現方案 參考文獻·

3.2.4 工程機械物聯網傳感器的發展趨勢
隨著科學技術的發展，對傳感器的要求越來越高。目前傳感器的發展趨勢概括起來包括小型化、集成化、多功能化和智能化等。
（1）傳感器的小型化會帶來很多好處，如重量輕、體積小、分辨率高，便于安裝在很小的地方，對周圍器件影響小，也利于微型儀器、儀表的配套使用等。同時，小巧堅固的結構可以保障變送器工作在極端惡劣的環境中，并且只需要很少的保養和維護。
（2）集成化是指將檢測裝置的各個功能單元集成為一個整體并統一向外提供接口，主要優勢在于，一方面可以通過統籌設計兼顧各方面的性能需求，使整體的資源配置達到最優：另一方面，集成設計還有利于傳感器體積的減小、防護等級的提升等。
（3）多功能化是指一個傳感器同時具有好幾種功能，其本質是把幾個傳感器在同一基板上制成一體，或者把同一種傳感器沿一維／—維配置成傳感器陳列等。多傳感器融合技術，是把分布在不同位置的多個傳感器的數據資源加以綜合，采用計算機技術對其進行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補，降低其不確實性，獲得被測對象的一致性解釋與描述，從而提高系統決策、規劃、反應的快速性和正確性。多功能傳感器相對單一功能的傳感器在容錯性、互補性、實時性、經濟性方面具有更大的優勢。
（4）智能化是指傳感器具有判斷能力、學習能力和創造能力。隨著傳感器集成化的發展，可通過在集成電路中添加微處理器的方式使變送器具有自補償、自診斷、邏輯判斷等功能。與常規傳感器相比，智能傳感器具有精度高、穩定性好、可靠性高、測量范圍寬等優點。
3.3 工程機械物聯網控制器件與技術
3.3.1 工程機械專用運動控制器件的產生背景
可編程控制器（PLC）是目前工業控制系統中信息采集、控制的主要技術手段，在工程機械控制領域也有著廣泛的應用。隨著應用領域的不斷擴展，應用環境的日趨復雜，對可編程控制器技術的要求也日趨復雜多樣。實踐證明，通用型PLC已不能滿足工程機械的惡劣工作環境和部分功能要求。隨著工程機械控制技術的發展，具有高防護等級的專用運動控制器具有更強的針對性、專業性，開始逐漸代替通用型PLC。