本书系统地介绍工业互联网相关的基本理论和技术，以及这些技术的实际应用情况，并重点介绍工业互联网的内涵和特征、体系架构、平台体系、安全防护、基础技术、行业应用等内容。书中既有基本知识的讲解，也有实训演练的介绍，有助于读者全面了解工业互联网知识体系及其关键技术的具体应用。

本书既可以作为普通高等院校和高职院校工业互联网、智能制造、物联网、自动化等相关专业的教材，也可以作为从事工业互联网工作的人员的学习和参考资料。

（1）既注重系统性和科学性，又注重完整性和实用性，全面介绍工业互联网涉及的体系、技术、安全、应用等方面的知识。

（2）各项目提供实训演练内容，既可以帮助读者巩固所学知识，又可以激发读者的学习兴趣和开阔读者的学习视野。

（3）各项目末尾都提供形式多样的练习题，便于教师授课和读者巩固所学知识。

王道平，毕业于清华大学计算机系，现为北京科技大学经济管理学院管理科学与工程系教授、博士生导师，主要研究方向为智能管理系统、供应链与物流管理、大数据技术与应用等，承担多项国家自然科学基金课题和省部级课题，主编了《现代物流信息技术》、《供应链管理》、《大数据处理》等教材，其中1部被评为北京高校优质本科教材，2部被评为北京市高等教育精品教材。

项目1　工业互联网概述 1

【项目引入】　1

【知识目标】　1

【能力目标】　1

【素质目标】　2

【学习路径】　2

【知识准备】　2

1.1　工业互联网的起源和发展　2

1.1.1　工业互联网的起源　3

1.1.2　工业互联网的发展历程　4

1.1.3　工业互联网的发展动力　5

1.2　工业互联网的内涵和特征　7

1.2.1　工业互联网的定义　7

1.2.2　工业互联网的内涵　7

1.2.3　工业互联网的特征　8

1.2.4　工业互联网的价值　11

1.2.5　工业互联网的作用　12

1.3　工业互联网的发展现状和趋势　12

1.3.1　国内工业互联网的发展现状　13

1.3.2　国外工业互联网的发展现状　15

1.3.3　工业互联网的发展趋势　18

【实训演练】　20

实训1　工业互联网相关概念辨析　20

实训2　工业互联网相关政策探究　20

【项目小结】　21

【练习题】　21

【拓展演练】　23

项目2　工业互联网架构　24

【项目引入】　24

【知识目标】　24

【能力目标】　24

【素质目标】　25

【学习路径】　25

【知识准备】　25

2.1　工业互联网技术架构　25

2.1.1　感知层　26

2.1.2　网络层　28

2.1.3　平台层　30

2.1.4　应用层　32

2.2　工业互联网体系架构　34

2.2.1　工业互联网网络体系　35

2.2.2　工业互联网安全体系　39

2.2.3　工业互联网标准体系　43

2.3　工业互联网参考架构　46

2.3.1　我国工业互联网参考架构　47

2.3.2　美国工业互联网参考架构　49

2.3.3　德国工业4.0参考架构　50

2.3.4　日本工业互联网参考架构　51

【实训演练】　51

实训1　使用阿里云工业互联网平台的

云服务器ECS部署并使用

Docker　51

实训2　使用阿里云工业互联网平台的

云防火墙防护公网流量　54

【项目小结】　58

【练习题】　58

【拓展演练】　60

项目3　工业互联网平台体系　61

【项目引入】　61

【知识目标】　61

【能力目标】　61

【素质目标】　62

【学习路径】　62

【知识准备】　62

3.1　工业互联网平台体系架构　62

3.1.1　边缘层　63

3.1.2　基础设施层　64

3.1.3　平台层　65

3.1.4　应用层　66

3.2　工业互联网平台应用场景

和实例　67

3.2.1　工业互联网平台应用场景　67

3.2.2　工业互联网平台实例　71

3.3　工业互联网平台发展趋势　77

3.3.1　工业互联网平台不断升级　77

3.3.2　工业互联网平台关键技术加速

演进　79

3.3.3　工业互联网平台生态日趋

形成　79

【实训演练】　81

实训1　使用阿里云工业互联网平台进行数据应用与可视化搭建　81

实训2　《工业互联网平台 企业应用水平与绩效评价》（GB/T 41870

2022）学习　84

【项目小结】　85

【练习题】　85

【拓展演练】　86

项目4　工业互联网基础技术　87

【项目引入】　87

【知识目标】　87

【能力目标】　87

【素质目标】　88

【学习路径】　88

【知识准备】　89

4.1　工业大数据技术　89

4.1.1　工业大数据的内涵与来源　89

4.1.2　工业大数据的特征　90

4.1.3　工业大数据的核心技术　92

4.1.4　工业大数据在工业互联网中的

应用场景　96

4.2　云计算技术　97

4.2.1　云计算的概念与特征　97

4.2.2　云计算的优势　99

4.2.3　云计算在工业互联网中的应用

实例　101

4.3　物联网技术　102

4.3.1　物联网技术的内涵与特征　102

4.3.2　物联网体系架构　103

4.3.3　物联网在工业互联网中的应用

场景和实例　104

4.4　网络通信技术　107

4.4.1　网络通信技术的内涵与分类　107

4.4.2　有线网络通信技术　108

4.4.3　无线网络通信技术　109

4.4.4　5G网络在格力电器公司的

应用　109

4.5　数字孪生技术　110

4.5.1　数字孪生的起源与概念　110

4.5.2　数字孪生技术体系　112

4.5.3　数字孪生在工业互联网中的应

用场景和实例　114

4.6　人工智能技术　116

4.6.1　人工智能的概念与发展　116

4.6.2　人工智能的关键技术　118

4.6.3　人工智能在工业互联网中的应

用场景和实例　120

【实训演练】　122

实训1　使用华为云工业互联网平台的设备接入服务实现云端双向

通信　122

实训2　数字孪生实践探究　127

【项目小结】　128

【练习题】　128

【拓展演练】　129

项目5　工业互联网标识技术　130

【项目引入】　130

【知识目标】　130

【能力目标】　130

【素质目标】　131

【学习路径】　131

【知识准备】　131

5.1　物体标识技术　131

5.1.1　条码技术概述　132

5.1.2　常见的一维条码　134

5.1.3　常见的二维条码　135

5.1.4　射频识别技术　137

5.2　场景记录技术　139

5.2.1　电荷耦合器件　139

5.2.2　CMOS图像传感器　141

5.2.3　网络摄像机　143

5.3　位置定位技术　145

5.3.1　全球定位系统　145

5.3.2　地理信息系统　147

5.3.3　北斗卫星导航系统　150

5.4　工业互联网标识技术应用场景　152

5.4.1　智能化生产　152

5.4.2　网络化协同　154

5.4.3　服务化延伸　155

【实训演练】　156

实训1　使用Word软件制作QR码　156

实训2　北斗卫星导航系统相关事件

探究　159

【项目小结】　160

【练习题】　160

【拓展演练】　162

项目6　工业互联网边缘计算　163

【项目引入】　163

【知识目标】　163

【能力目标】　163

【素质目标】　164

【学习路径】　164

【知识准备】　164

6.1　边缘计算概述　164

6.1.1　边缘计算的概念和特征　165

6.1.2　边缘计算的发展历程　166

6.1.3　边缘计算与云计算的比较　170

6.2　边缘计算参考架构3.0　170

6.2.1　边缘计算参考架构3.0概述　171

6.2.2　商业视图　172

6.2.3　使用视图　173

6.2.4　功能视图　174

6.2.5　部署视图　180

6.3　边缘计算在工业互联网中的

应用　181

6.3.1　工业互联网对边缘计算的

需求　181

6.3.2　边缘计算在工业互联网中的

应用特点　182

6.3.3　边缘计算在工业互联网中的

应用场景　183

【实训演练】　184

实训　华为Atlas 500智能小站运行环境搭建　184

【项目小结】　186

【练习题】　187

【拓展演练】　188

项目7　工业互联网安全　189

【项目引入】　189

【知识目标】　189

【能力目标】　190

【素质目标】　190

【学习路径】　190

【知识准备】　190

7.1　工业互联网安全概述　190

7.1.1　工业互联网安全的概念　191

7.1.2　网络空间安全概述　193

7.1.3　工业互联网安全问题分析　194

7.2　工业互联网安全防护概述　195

7.2.1　工业互联网安全目标　196

7.2.2　工业互联网安全防护内容　196

7.2.3　工业互联网安全防护措施　198

7.3　工业互联网安全标准　200

7.3.1　我国工业互联网安全标准

进展　200

7.3.2　国外工业互联网安全标准

进展　201

7.3.3　工业互联网安全标准体系　202

【实训演练】　203

实训1　震网病毒攻击事件探究　203

实训2　网络空间安全战略探究　204

【项目小结】　204

【练习题】　205

【拓展演练】　206

项目8　工业互联网行业应用　207

【项目引入】　207

【知识目标】　207

【能力目标】　207

【素质目标】　208

【学习路径】　208

【知识准备】　208

8.1　工业互联网在重工行业的应用　208

8.1.1　相关企业简介　208

8.1.2　数字赋能打造智慧工厂　210

8.1.3　5G﹢工业互联网应用

场景　210

8.2　工业互联网在物流行业的应用　211

8.2.1　相关企业简介　211

8.2.2　顺丰DHL货到人分拣

系统　213



8.2.3　穿梭式自动化货架系统　214

8.3　工业互联网在电力行业的应用　216

8.3.1　相关企业简介　216

8.3.2　5G 工业互联网助力智能

电网　216

8.3.3　应用效果　217

8.4　工业互联网在港口行业的应用　218

8.4.1　相关企业简介　218

8.4.2　天津移动助力打造智慧港口　219

8.4.3　解锁世界港口难题的万能

之钥　221

8.5　工业互联网在钢铁行业的

应用　221

8.5.1　相关企业简介　221

8.5.2　5G 工业互联网开启智能

制造　222

8.5.3　应用效果　223

【实训演练】　224

实训1　研读《工业互联网创新发展行动

计划（20212023年）》　224

实训2　工业互联网典型应用场景

和重点行业实践探究　224

【项目小结】　225

【练习题】　225

【拓展演练】　227

参考文献　228