本书共7章，包括工业互联网发展概述、基于5G技术的工业无线网络、工业区块链架构与智能合约引擎系统、面向工业大数据的智能架构与技术、企业级工业边缘云管理平台、产业级工业互联网公共服务平台、典型行业解决方案与应用案例，分别从核心技术、平台架构和行业应用三个维度系统阐述了典型行业的5G 边缘计算工业互联网体系的建设与应用。本书既可以作为高等院校相关专业课程的教材，也可以作为工业互联网领域的IT/OT技术人员、垂直行业解决方案架构师以及寻求企业数字化转型方案的管理决策人员的参考用书。
依托专家学者所承担的国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研项目成果进行撰写，同时介绍该成果在典型行业的解决方案和创新应用案例。总结我国工业互联网前沿科技领域取得的研究成果，展现我国工业互联网领域自主知识产权成果，充分体现了权威性、原创性、先进性、国际性、应用性等特点。
近年来，在企业数字化转型的大背景下，我国工业互联网技术发展迅速，有力提升了产业融合创新水平，加快了制造业数字化转型步伐，推动了实体经济高质量发展。在制造业、电力能源行业等重要领域，工业互联网已充分发挥其产业带动效应，为各行业企业创造了巨大价值。从工业经济发展角度看，工业互联网为制造强国建设提供关键支撑；从网络设施发展角度看，工业互联网是网络强国建设的重要内容。随着云计算、物联网、大数据、人工智能等信息技术与制造技术的不断集成和创新，工业制造由数字化、网络化向智能化发展，工业互联网蕴藏着巨大的价值。许多企业意识到必须将新兴技术的应用作为自身长期发展战略，加快构建工业互联网数字中台以及各种智能应用。不过我们仍需清醒认识到工业互联网构建的困境，如前期的投入成本巨大，短期效益不明显，预期商业价值难以评估。尤其对于中小企业而言，工业互联网涉及的技术难度过大，使得众多企业难以参与到工业互联网的建设中。工业互联网的发展迫切需要大批对IT和OT两个方向均有深刻理解、拥有全局观的复合型人才，而这方面人才相对稀缺，因此笔者团队产生了写这本书的想法，以助力该类人才的培养。笔者团队拥有丰富的工业互联网平台项目建设和工程开发经验，先后开发了基于5G网络的企业级工业边缘云管理平台和产业级工业互联网公共服务平台，完成了工业互联网整体方案架构设计和产品功能定义，并使之在多家垂直企业落地应用，实现了行业级工业大数据的可信融合分析，取得了显著成效。本书凝结了笔者团队多年积累的工业互联网技术理论成果与工程项目经验，从核心技术、平台架构和行业应用三个维度，系统阐述了5G工业互联网体系架构的建设与应用。本书主要内容包括：工业互联网发展概述、基于5G技术的工业无线网络、工业区块链与智能合约引擎系统、面向工业大数据的智能架构与技术、企业级工业边缘云管理平台、产业级工业互联网公共服务平台，以及典型行业解决方案与应用案例。本书共7章。第1章介绍了工业互联网的发展背景，阐述了工业互联网的内涵与本质，并重点分析当前知名的大型工业互联网平台。第2至4章为工业互联网核心技术篇，分别重点阐述了5G网络、区块链、人工智能等技术领域的*新进展及其在工业互联网中的创新应用。第5至6章为云边协同平台架构篇，清晰地阐述了可信工业智能平台的功能和技术架构，深入讲解了架构各个层级的技术原理、技术路线，并融合了笔者团队多年积累的工业互联网项目建设经验。第7章为工业互联网创新应用篇，重点阐述了工业互联网关键技术与平台在典型行业的创新应用案例。本书依托2020年工业和信息化部工业互联网创新发展工程面向典型行业的工业互联网5G 边缘计算服务平台项目，旨在将该项目实施过程中的理论创新与开发成果，以技术、平台及应用的方式展现给读者。该项目由南京理工大学牵头，联合中国联通有限公司江苏分公司、浙江大学、中国科学院计算技术研究所、中国电子技术标准化研究院、北京中科晶上科技股份有限公司、北京计算机技术及应用研究所、中化岩土集团股份有限公司、天津新松机器人自动化股份有限公司、南京音飞储存设备(集团)股份有限公司等高校、企业以及研究院所，旨在建立健全5G工业互联网标准体系，以支持典型行业开展企业内网与公共平台的融合应用，培育相关解决方案与应用模板。5G工业互联网体系：核心技术、平台架构与行业应用前言本书的出版得到了项目联合体成员单位的大力支持，同时也得到了业内专家们的无私帮助，他们是中国联通有限公司江苏分公司工业互联网事业部蒋海涛、浙江大学冯冬芹、中国科学院计算技术研究所石晶林、中国信息通信研究院刘阳与韦莎、天津新松机器人自动化股份有限公司王金涛、南京音飞储存设备(集团)股份有限公司金跃跃、北京中科晶上科技股份有限公司马英矫、北京大学蔡华谦、北京大数据先进技术研究院姜海鸥、中国电子技术标准化研究院胡琳。专家们提供了许多宝贵的素材和建设性的意见，帮助笔者完善书稿内容，在此一并表示感谢。同时，也感谢南京理工大学夏鹏程、王诚、褚顺风、宋菲、殷子炎、代雅娇、张世颖等对本书的辛勤付出。十四五期间实行工业互联网推广工程，在中央和地方相关规划、设施建设、示范试点都在有条不紊推进的同时，工业互联网行业的广大从业者们也在拼尽全力为平台建设贡献自己的力量。在众多有利因素的刺激下，工业互联网迎来广阔的发展空间，即将进入百家争鸣、百花齐放的新局面。笔者团队愿意继续努力，为工业互联网行业的发展贡献更多力量。李骏朱洪波黄罡管海兵2022年10月
李骏，南京理工大学教授，博士生导师，国家特聘青年专家，工业和信息化部工业互联网项目首席科学家，江苏特聘教授。长期致力于通信、计算融合的分布式人工智能架构、网络多智能体博弈与优化等领域，取得了系统性的创新研究成果。在美国国家科学院院刊（PNAS）、IEEE系列权威期刊上发表论文180余篇，曾获IEEE信号处理学会*佳论文奖。以第一发明人发表专利，获美国、中国、日本、韩国等多国授权，并提交国际标准化组织。担任IEEE智能制造标准委员会/技术咨询委员会委员、IEEE Transactions on Wireless Communications副编辑、中国电子学会高级会员、工业互联网标识战略推进专家委员会委员、中国信息通信研究院5G产业应用方阵专家。朱洪波，教授，博士生导师，南京邮电大学原副校长、物联网研究院院长，国务院政府特殊津贴获得者，江苏省高校优秀科技创新团队带头人，首届江苏省创新争先团队带头人，国际电信联盟无线电通信局(ITU-R)第三研究组(SG3)副主席，国际电信联盟150周年持续杰出贡献奖获得者，中国电子学会常务理事、会士、通信分会主任、物联网专家委员会副主任、组织工作委员会副主任，中国通信学会常务理事、会士、物联网委员会主任、学术工作委员会副主任，*科技委信息学部委员，《物联网学报》执行主编，国家重点研发计划物联网与智慧城市重点专项专家委员会委员，*泛在网络健康服务系统工程研究中心主任，国家无线通信技术协同创新中心分中心主任，江苏省无线通信重点实验室主任，江苏省物联网技术与应用协同创新中心主任。黄罡，北京大学教授，博士生导师，北京大学人工智能研究院副院长，北京大数据先进技术研究院首席科学家。长期从事系统软件领域工作，研制的自适应软件技术与系统在云计算、大数据和数联网等领域得到广泛应用。发表学术论文100余篇，获国际期刊/会议优秀论文荣誉10余次。曾获国家技术发明奖一等奖和二等奖、国家自然科学奖二等奖、国家杰出青年科学基金、国家万人计划科技创新领军人才、中国青年科技奖、全国优秀博士学位论文、中国计算机学会青年科学家奖、科学探索奖等荣誉。管海兵，上海交通大学特聘教授、CERNET上海核心节点主任，上海市可扩展计算与系统重点实验室主任，曾获得国家杰出青年科学基金、长江学者特聘教授、国家万人计划科技创新领军人才等。主要学术研究方向是云计算、大数据和系统软件。先后主持了近10项重大/重点科研任务，在云计算和大数据领域取得了一系列重要进展，曾获国家科学技术进步奖二等奖、*科学技术进步奖一等奖、*/上海市技术发明奖一等奖。
第1章工业互联网发展概述/1
1.1工业互联网的发展背景/1
1.1.1工业互联网的意义/1
1.1.2工业互联网产业的全球发展/1
1.1.3中国工业互联网产业的进展与应用趋势/3
1.2工业互联网的内涵与本质/11
1.2.1工业互联网的定义/11
1.2.2工业互联网的内涵/12
1.2.3工业互联网的主要特点/13
1.2.4工业互联网的主流体系架构/16
1.3工业互联网平台/25
1.3.1工业互联网平台概述/25
1.3.2工业互联网平台的技术体系/28
1.3.3工业互联网平台的产业生态和应用场景/32
1.3.4典型工业互联网平台介绍/38
1.4工业互联网未来展望/45
1.4.1工业互联网发展趋势/45
1.4.2工业区块链为工业互联网发展带来新机遇/49
1.4.3工业互联网发展面临的问题/51
1.4.4工业互联网进一步发展建议/53
1.4.5工业数联网：下一代工业互联网/56
本章参考文献/58
第2章基于5G技术的工业无线网络/62
2.15G技术概述/62
2.1.15G商业发展/62
2.1.25G 工业互联网/65
2.25G空口关键技术/67
2.2.1无线传输技术/68
2.2.2无线接入技术/74
2.35G网络架构/79
2.3.15G网络整体架构/79
2.3.2超密集无线异构网络/82
2.45G网络虚拟化技术/88
2.4.1NFV技术与SDN技术/88
2.4.25G网络切片整体架构/93
2.4.3端到端网络切片技术要求/94
2.5面向典型行业的5G专网部署实施/98
2.5.15G企业专网概述/98
2.5.25G专网方案/100
2.5.35G专网安全/102
本章参考文献/105
5G工业互联网体系：核心技术、平台架构与行业应用目录第3章工业区块链架构与智能合约引擎系统/109
3.1区块链技术/109
3.1.1区块链的整体架构/110
3.1.2基于区块链的智能合约/120
3.1.3区块链技术的应用/125
3.2面向工业场景的区块链架构设计/127
3.2.1工业场景与特点/127
3.2.2可信图式账本/130
3.2.3智能合约引擎/133
3.2.4访问控制技术/141
3.3工业区块链技术应用方法/155
3.3.1基于工业区块链的设备管理/155
3.3.2基于工业区块链的产业链协同/158
3.3.3基于工业区块链的标识解析体系/160
3.3.4区块链与隐私计算融合的工业安全多方计算/164
3.4工业区块链技术展望/166
本章参考文献/167
第4章面向工业大数据的智能架构与技术/170
4.1概述/170
4.1.1工业大数据发展背景/170
4.1.2工业大数据的内涵/170
4.1.3工业大数据的应用价值/171
4.2云边协同与大数据智能融合技术/171
4.2.1工业大数据智能架构/171
4.2.2工业大数据智能处理与融合分析/177
4.2.3工业数据安全隐私与流通管理/190
4.3工业大数据智能应用/204
4.3.1数据驱动研发能力提升/204
4.3.2数据促进设备故障智能分析/205
4.3.3数据助力网络化协同制造/206
4.3.4数据支持智能化服务/206
4.3.5数据支撑个性化定制/207
4.3.6工业大数据智能应用案例/207
4.4工业大数据与智能技术展望/210
4.4.1当前发展面临的挑战/210
4.4.2未来发展展望/211
本章参考文献/213
第5章企业级工业边缘云管理平台/216
5.1工业边缘云管理平台功能架构/216
5.1.1工业边缘云管理平台接入层/217
5.1.2工业边缘云管理平台汇聚层/222
5.1.3工业边缘云管理平台资源管理层/227
5.1.4工业边缘云管理平台企业应用层/232
5.2工业边缘云管理平台关键技术/233
5.2.1平台接入层关键技术/234
5.2.2平台汇聚层关键技术/244
5.2.3平台资源管理层和企业应用层关键技术/249
5.3工业边缘云管理平台软件技术架构与实现/260
5.3.1工业边缘云管理平台的软件技术架构/260
5.3.2工业边缘云管理平台的软件实现/261
5.4未来挑战与展望/271
5.4.1未来工业网络的发展趋势/271
5.4.2工业边缘云管理平台的发展方向/272
5.4.3边缘云应用的未来技术挑战与展望/274
本章参考文献/275
第6章产业级工业互联网公共服务平台/279
6.1工业互联网公共服务平台功能架构/279
6.1.1工业互联网公共服务平台基础支撑层/280
6.1.2工业互联网公共服务平台核心功能层/283
6.1.3工业互联网公共服务平台交互服务层/288
6.2工业互联网公共服务平台关键技术/289
6.2.1以模型为核心的工业应用构建技术/289
6.2.2基于云原生的云边协同软件技术架构/293
6.3工业互联网公共服务平台软件技术架构与实现/299
6.3.1工业互联网公共服务平台的软件技术架构/300
6.3.2工业互联网公共服务平台的软件实现/300
6.4未来挑战与展望/313
6.4.1基于跨链机制和标识解析体系的工业联盟链
多链体系架构/313
6.4.2面向产业集群协同智能的工业资源可信流通平台/314
6.4.3工业软件低代码快速开发服务/315
本章参考文献/316
第7章典型行业解决方案与应用案例/318
7.1智慧仓储/318
7.1.1行业背景/318
7.1.2痛点/320
7.1.3解决方案/321
7.1.4应用成效/325
7.2智慧能源/326
7.2.1行业背景/326
7.2.2痛点/328
7.2.3解决方案/329
7.2.4应用成效/337
7.3设备智能运维/338
7.3.1行业背景/338
7.3.2痛点/339
7.3.3解决方案/340
7.3.4应用成效/348
本章参考文献/350
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