面向工业互联网的实时操作系统虚拟化技术研究
工业互联网的研究进展与应用探索
工业互联网的研究进展与应用探索随着人工智能技术的快速发展，工业互联网正在成为一个热门话题。
工业互联网是一种基于物联网技术和云计算的工业信息化平台，可以实现设备之间的互联和数据共享，提供多方面的解决方案，如质量控制、生产过程监控、设备安全和节能等。
在工业互联网平台上，企业可以通过数据分析预测未来的需求，同时也可以优化现有的生产制造流程。
本文将探讨工业互联网的研究进展和应用探索。
一、工业互联网的发展历程工业互联网是2009年由德国政府首次提出的，旨在把工业制造连接到云计算和物联网的科技发展方向。
工业互联网概念的提出，标志着传统制造业向新型制造业的变革。
2014年7月18日，国家工信部发布《中国制造2025》规划，其中提出了“制造强国2035”目标，工业互联网被作为实现这一目标的核心技术之一。
自此，中国的一系列工业互联网研究项目启动，如工业互联网技术标准研究、工业互联网安全技术研究等。
二、工业互联网的关键技术工业互联网的实现涉及多个领域的技术，如物联网、云计算、大数据技术和人工智能技术等。
其中，物联网技术是实现工业互联网的基础。
物联网技术可以将数据从互联设备收集、传输和存储，以支持处理工业数据。
云计算技术可以提供高效的数据存储、计算和编程能力，高效地支持工业互联网。
大数据技术可以支持工业数据的处理和分析，以及对未来趋势的预测。
人工智能技术可以运用到机器人、自动化设备、生产线等工业应用领域，使得整个流程更加智能化。
三、工业互联网的应用场景1. 设备监控和故障诊断。
通过在工业设备中加入传感器，数据可以被采集和传输到云端或本地分析平台，数据分析和处理可以进行故障诊断。
在设备受损之前，自动化工具可以发现数百个问题，有助于减少不必要的停机时间和损失。
比如，利用工业互联网技术对风力发电机进行监测，检测出了故障并及时调整，大大提升了设备的运行效率和安全性。
2. 生产流程优化。
工业互联网平台可以连接各种设备，对生产过程进行监测和控制，工业互联网技术的应用可以应对生产过程中的问题，从而提高生产效率。
工业互联网技术的研究与应用
工业互联网技术的研究与应用一、引言工业互联网是指通过现代通信、网络、感知、计算等技术手段，将生产制造的各个环节、各种资源、各类数据整合、优化、互联，形成一个安全、高效、灵活、可持续发展的物联网生态系统。
工业互联网的出现，为制造业和现代服务业深度融合提供了新的机遇和条件。
本文将对工业互联网的技术研究和应用进行探讨。
二、工业互联网技术发展现状1. 云计算技术：云计算技术是工业互联网建设的基础技术之一，它具有可扩展性、灵活性和高可用性的特点，解决了数据存储和处理的问题，为工业互联网的智能化发展提供了基础保障。
2. 大数据技术：大数据技术是工业互联网建设的又一基础技术，通过数据挖掘、数据分析等手段，实现对制造业数据的高效管理和应用，为制造企业提供了便利条件。
3. 物联网技术：物联网技术是工业互联网的核心技术，通过物理对象的感知和互联，实现物与物、人与物之间的互联互通，以及智能化的协同工作。
4. 人工智能技术：人工智能技术是工业互联网的前沿技术，通过机器学习和深度学习等技术手段，将制造企业的生产和管理实现自主化和智能化，提高效率、降低成本。
三、工业互联网技术的应用场景1. 生产制造方面：可以实现数字化控制，智能化生产，生产管理实现系统化，可持续性发展。
2. 全员参与方面：可以实现所有工作人员都参与到工业互联网技术中来，互相协同，提高生产效率，减少生产成本。
3. 服务保障方面：可以将集成整个生产制造环节的各种技术和服务，以及大数据分析和预测技术的应用，为客户提供优质服务和保障。
四、工业互联网技术的未来发展趋势在未来，工业互联网技术将进一步发展。
技术上将进一步提高数据的采集、处理和分析能力，扩大应用领域；商业上将拓展业务模式，促进业务合作，增强价值联盟；制度上将构建完善的制度机制，推进工业互联网与实体经济融合。
五、结论工业互联网技术的研究和应用是当前推进中国制造业转型升级的关键技术之一，也是促进工业和信息化深度融合的新机遇和条件，应积极推进工业互联网建设，加速推动中国制造向中国智造的转型。
《系统集成项目管理工程师》第1章、第6章、第9章合集选择试题(含答案共87页)
第一章《信息化知识》1、信息系统的（）决定了系统可以被外部环境识别，外部环境或者其他系统可以按照预定的方法使用系统的功能或影响系统的行为。
A.可嵌套性B.稳定性C.开放性D.健壮性【答案】C【解析】P5，系统的开放性是指系统的可访问性。
这个特性决定了系统可以被外部环境识别，外部环境或者其他系统可以按照预定的方法，使用系统的功能或者影响系统的行为。
2、在实际的生产环境中，（）能使底层物理硬件透明化，实现高性能物理硬件和老旧物理硬件的重组重用。
A.通讯技术B.智能化技术C.遥感和传感技术D.虚拟化技术【答案】D【解析】P14，本题考查虚拟化技术的作用。
虚拟化技术主要包括服务器虚拟化、内存虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化及桌面虚拟化。
3、企业信息化结构不包括（）。
A.数据层B.作业层C.管理层D.决策层【答案】A【解析】P36，企业信息化结构分层包括：产品（服务）层、作业层、管理层、决策层。
4、在重点领域十点建设智能工厂、数字化车间、加快人工智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术在生产过程中的应用，属于制造过程（）。
A.信息化B.智能化C.标准化D.工业化【答案】B5、（）是连接原始电子商务和现代电子商务的纽带。
A.EDIB.WebC.HTTPD.E-mail【答案】A【解析】P69，EDI是连接原始电子商务和现代电子商务的纽带。
6、实施商业智能的步骤依次是：需求分析、（）、建立商业智能分析报表、用户培训和数据模拟测试、系统改进和完善。
A.数据仓库建模、数据抽取B.数据仓库建模、规划系统应用架构C.规划系统应用架构、数据仓库建模D.数据抽取、数据仓库建模【答案】A7、大数据具有的特点包括：Volume（大量）、Velocity（高速）、（）。
①可验证性（Verifiable）②真实性（Veracity）③多样（Variety）④价值（Value）、A.①③④B.②③④C.①②④D.①②③【答案】B【解析】P84，大数据5V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）、Veracity（真实性）。
工业控制系统的虚拟化技术应用有哪些
工业控制系统的虚拟化技术应用有哪些在当今数字化和智能化的工业时代，工业控制系统的稳定性、可靠性和高效性至关重要。
虚拟化技术作为一项关键的信息技术手段，正逐渐在工业控制系统中得到广泛应用，为工业生产带来了诸多变革和优势。
虚拟化技术是一种将物理资源（如服务器、存储设备、网络等）抽象化和池化，以创建多个独立的虚拟环境的技术。
在工业控制系统中，虚拟化技术的应用主要体现在以下几个方面。
首先，服务器虚拟化是常见的应用之一。
工业控制系统通常需要运行各种服务器，如监控服务器、数据采集服务器、应用服务器等。
通过服务器虚拟化，可以将一台物理服务器虚拟化为多个虚拟机，每个虚拟机可以独立运行不同的操作系统和应用程序。
这样一来，不仅提高了服务器的利用率，降低了硬件成本，还便于服务器的管理和维护。
例如，当某台虚拟机出现故障时，可以快速将其迁移到其他物理服务器上，减少系统停机时间，保障工业生产的连续性。
其次，存储虚拟化在工业控制系统中也发挥着重要作用。
工业生产过程中会产生大量的数据，包括生产数据、设备运行数据、质量检测数据等。
存储虚拟化技术可以将多个分散的存储设备整合为一个统一的存储池，实现对存储资源的集中管理和灵活分配。
同时，通过数据备份和恢复技术，确保数据的安全性和可用性。
例如，采用存储快照技术，可以在不影响生产系统运行的情况下，快速创建数据的备份副本，以便在数据丢失或损坏时进行恢复。
再者，网络虚拟化技术也逐渐融入工业控制系统。
传统的工业网络架构较为复杂，管理难度大。
网络虚拟化可以将物理网络资源虚拟化为多个逻辑网络，实现网络资源的灵活配置和隔离。
例如，通过虚拟局域网（VLAN）技术，可以将不同部门或生产线的网络进行隔离，提高网络的安全性和性能。
同时，软件定义网络（SDN）技术的应用，可以实现对网络流量的智能控制和优化，提高网络的可靠性和效率。
在工业控制系统的虚拟化应用中，桌面虚拟化也具有一定的优势。
对于工业控制现场的操作人员和维护人员，桌面虚拟化可以提供统一的、标准化的操作环境，减少因个人电脑配置差异和软件版本不一致带来的问题。
《面向工业领域的实时数据仓库的设计与实现》
《面向工业领域的实时数据仓库的设计与实现》一、引言随着工业 4.0时代的到来，工业领域的数据量呈现出爆炸式增长。
为了有效管理和分析这些数据，实时数据仓库的设计与实现显得尤为重要。
实时数据仓库能够为工业领域提供高效、准确的数据支持，帮助企业实现智能化、精细化的管理。
本文将介绍面向工业领域的实时数据仓库的设计与实现，包括设计目标、系统架构、关键技术及实现方法等方面。
二、设计目标面向工业领域的实时数据仓库的设计目标主要包括以下几个方面：1. 数据实时性：确保数据的实时采集、传输和存储，以满足工业领域的实时决策需求。
2. 数据准确性：保证数据的准确性和可靠性，为企业的决策提供有力支持。
3. 高效性：提高数据处理和分析的效率，降低系统响应时间。
4. 可扩展性：系统应具备较好的可扩展性，以适应未来数据量的增长。
5. 易用性：提供友好的用户界面，方便用户进行数据查询和分析。
三、系统架构面向工业领域的实时数据仓库的系统架构主要包括数据源、数据采集、数据传输、数据处理、数据存储和数据服务六个部分。
1. 数据源：包括工业设备、传感器、数据库等，负责产生和收集原始数据。
2. 数据采集：通过传感器、接口等方式，实时采集原始数据。
3. 数据传输：将采集到的数据传输到数据中心。
4. 数据处理：对传输到的数据进行清洗、转换和加工，以满足不同的分析需求。
5. 数据存储：将处理后的数据存储到实时数据库中，以支持实时查询和分析。
6. 数据服务：提供数据查询、分析、报表等服务，以满足用户的需求。
四、关键技术1. 数据采集与传输技术：采用高效的通信协议和传输技术，确保数据的实时采集和传输。
2. 分布式存储技术：利用分布式存储技术，将数据存储在多个节点上，提高数据的可靠性和可扩展性。
3. 数据处理与分析技术：采用大数据处理和分析技术，对数据进行清洗、转换和加工，以满足不同的分析需求。
4. 实时计算引擎：提供高效的实时计算引擎，支持实时查询和分析。
面向工业互联网云网边端协同技术研究
面向工业互联网云网边端协同技术研究摘要：工业互联网是工业技术与大数据技术紧密结合的产物。
提高工业互联网技术和企业云网边端技术在工业制造业中的渗透和应用，充分利用云边缘协同优势，可以推动工业制造业完成企业战略转型，提高工业制造业的发展质量，提高工业制造业的竞争优势。
为此，有必要加强基于云边协同的工业互联网技术技术研究。
关键词：工业互联网；云网边端；协同技术1工业互联网云网边端协同技术的价值场景作为我国制造业转型发展的重点总体规划之一，工业互联网技术促进了传统制造业的升级；随着工业流程的深入推进，复杂的加工流程、种类繁多的业务流程和机械设备，以及高度复杂的互联网正在慢慢涌现，成为阻碍工业生态发展趋势的短板。
现阶段，超过一半的工业企业部署了工业云，并致力于完成统一管控、数据监控和设备维护。
然而，随着越来越多的工业控制器、工业网关IP等设备接入云空间，传统的以云为中心的方式已不能满足对大量机器设备数据并行处理的要求，部分计算必须以贴近边缘的原则来解决；其次，在工业企业长期的数字化建设过程中，上下游企业之间存在着各种独立的操作系统，存在着长期的跨区域情况。
此时，有许多异构数据和网络设计需求；此外，现场设备数据的隐私安全系数非常高。
传统的固定数据无法发送出工业园区。
一旦泄漏损失无法估量，必须在行业内现场解决，以确保本地数据不会出现丢失；此外，行业中大量常见的数据解决方案依赖于终端设备的本地化，但这往往受到终端设备自身数学计算、样本空间大小、能耗等因素的限制。
因此，工业企业需要一个灵活的新基础设施框架来连接工业系统内外的规模经济，允许数据商品的流通，并根据数据分析和模型在各个方面进行改进，连接行业外部环境自下而上的数据流和自上而下的管理决策流，生成行业智能化提升的闭环控制，并构建全方位的数据协同管理系统，共享跨区域测量，提供一个多连接、覆盖范围广、性能优异、实质性的网络化控制自然环境，是解决现阶段产业生态发展趋势瓶颈的主要方法之一，为基础设施建设奠定基础，实现测量、互联网和存储的云、网、边端和终端协调。
工业互联网操作系统
工业互联网操作系统工业互联网操作系统是当今工业领域中的一种先进技术，它为企业提供了一个全面的解决方案，以实现在工业生产过程中的数字化转型和智能化。
本文将深入探讨工业互联网操作系统的定义、核心功能以及在实际应用中的优势和挑战。
第一部分：工业互联网操作系统的定义工业互联网操作系统，简称IIoT OS（Industrial Internet of Things Operating System），是一种基于云计算、大数据、物联网和人工智能等技术的综合性操作系统。
它以实时数据采集和分析为核心，通过连接传感器、设备、工厂和企业内外部数据源，实现数据的快速传输、处理和应用。
第二部分：工业互联网操作系统的核心功能1. 实时数据采集与监控：工业互联网操作系统可以通过各种传感器和设备，对工业生产过程中的各种数据进行实时采集和监控。
这些数据包括温度、湿度、压力、振动等工艺参数，以及设备的状态、能耗、维修记录等。
2. 数据存储与管理：工业互联网操作系统具备强大的数据存储和管理能力，能够将采集的数据以结构化和非结构化的形式存储在云端或本地服务器上。
同时，它还能够对数据进行分类、分析和清洗，以提供更高效的数据管理服务。
3. 数据分析与智能应用：工业互联网操作系统利用大数据分析和人工智能技术，对采集的数据进行深入挖掘和分析，以发掘潜在的问题和优化机会。
通过机器学习和预测算法，它能够提供实时的决策支持和智能化的优化方案。
4. 设备连接与集成：工业互联网操作系统支持各种设备和系统的连接和集成，包括PLC、SCADA、MES等。
它可以与现有的工业自动化设备进行无缝对接，实现设备之间的协同工作和实时数据传输。
第三部分：工业互联网操作系统的优势和挑战1. 优势a. 增强企业的生产力：工业互联网操作系统能够提供全面的实时数据监控和分析，帮助企业及时发现生产过程中的异常和问题，并提供相应的解决方案，从而提高生产效率和产品质量。
b. 降低成本和能耗：通过对设备的远程监控和优化控制，工业互联网操作系统可以减少人力资源和能源的浪费，降低运营成本和能耗。
工业物联网平台技术研究及应用
工业物联网平台技术研究及应用一、引言工业物联网是工业化与信息化融合的产物，是未来工业生产的关键技术之一。
目前全球范围内，工业物联网正在逐步成为推动工业领域数字化和智能化转型升级的重要工具和手段。
而工业物联网平台则是工业物联网应用的基础和重要环节。
二、工业物联网平台技术研究综述1. 概念工业物联网平台技术是指将传统的工业管理系统与物联网技术相结合，集中化监测、控制和管理工业设施和生产数据的技术平台。
2. 架构工业物联网平台技术架构包括感知层、网络层、服务层和应用层。
感知层主要完成数据采集，包括物联网传感器和设备的部署与配置，数据采集与处理；网络层主要实现数据传输和通信协议；服务层提供各种服务，如实时数据处理、存储、虚拟化、数据库等；应用层则提供多样化的应用程序，包括智能制造、智能供应链、智能物流等。
3. 技术要素工业物联网平台技术要素包括物联网技术、云计算技术、大数据技术、人工智能技术和区块链技术等。
（1）物联网技术物联网技术主要包括感知层的传感器、标签等设备、网络层的传输协议、应用层的数据处理和服务程序等。
（2）云计算技术云计算技术是指在互联网上通过网络使用计算资源的一种方式。
工业物联网平台利用云计算技术可以实现高效的数据处理和存储，提高数据可靠性和安全性。
（3）大数据技术大数据技术可以帮助工业物联网平台更精准地分析和处理海量数据，为工业制造提供精细化、个性化的服务，进一步提升工业生产的效率和质量。
（4）人工智能技术工业物联网平台运用人工智能技术可以将大量的数据通过算法进行处理，实现从数据中提取有价值的信息，帮助企业进行精细化管理，提高生产效率。
（5）区块链技术区块链技术可以实现数据的点对点传输，保证数据的不可篡改性和安全性，为工业物联网平台安全可信的数据交换提供技术支持。
三、工业物联网平台技术应用案例1. 工业生产智能化工业物联网平台技术可以实时监测工业生产环节，收集各类数据，包括设备状态数据、生产数据等，从而实现生产的自动化和智能化。
工业物联网环境下的虚拟仿真技术研究
工业物联网环境下的虚拟仿真技术研究近年来，随着工业智能化的发展，工业物联网在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
工业物联网的普及，使得越来越多的传感器集成到工业控制系统中，从而提供了更加全面和精准的数据采集。
然而，与此同时，庞大的数据量也给控制系统的可靠性带来了极大的挑战。
传统的测试方法已经无法满足对工业控制系统可靠性要求的需求。
因此，在实际应用中，虚拟仿真技术成为了不可或缺的环节。
虚拟仿真是通过计算机模拟现实系统中的运动、力学、电学、结构和控制等方面的行为，以达到对真实系统的分析、优化、测试和评估的目的。
在工业物联网的环境下，虚拟仿真技术的应用可分为三个主要方面：物理模型仿真、控制系统仿真、以及虚拟测试。
1. 物理模型仿真工业生产过程中的物理模型往往较为复杂，通过虚拟仿真技术可以对其进行快速精确的仿真和测试。
物理模型仿真主要由两部分组成：模型建立和模型求解。
模型建立以各种工程图纸或3D绘图软件制图为准，经过转换成模型图形后，将模型进行材料属性特性设定、边界条件和载荷等等，然后进行网格化，建立数学模型。
而模型求解指的是将数学模型进行求解，并通过模拟实际情况反映真实的运行形态。
工业物联网的环境下，物理模型仿真的应用已经非常广泛。
例如，在机械制造领域中，虚拟仿真技术可以通过对设备进行性能测试，优化并节约生产成本。
在汽车和飞机制造中，虚拟仿真技术可以帮助优化车身结构、模拟汽车飞行并进行自动化测试等等。
2. 控制系统仿真随着工业生产系统技术的不断发展，控制系统的应用日益广泛。
控制系统仿真是对工业控制系统的建模和仿真，从而以最小化成本和减少系统故障的方式优化系统。
不同于物理模型仿真，控制系统仿真不仅会考虑到物理模型，还会考虑到整个控制环境的因素。
因此，成功的控制系统仿真需要考虑控制器和被控制的物理系统之间的相互作用，并包括响应时间、噪声和精度等因素。
控制系统仿真的结果可以有效地预测控制系统的行为，也可以帮助控制系统设计工程师排除设计中的错误，并帮助工业设计师以最低的成本完善系统。
工业互联网技术体系研究与应用分析
⼯业互联⽹技术体系研究与应⽤分析⼯业互联⽹是制造业与信息技术融合形成的应⽤结构，通过⼤数据分析、互联⽹技术与⽣产现场设备机器的全⾯结合，完成制造业和互联⽹融合的升级发展。
因此，主要从国内外⼯业互联⽹的发展状况、⼯业互联⽹典型的应⽤场景、框架结构进⾏分析，概括涵盖的关键技术主要包括⼯业数据采集、存取和利⽤技术、⼯业产品的智能化技术、异构⽹络的融合技术和⼯控安全的防护技术，然后通过技术和⾏业的实施分析说明⼯业互联⽹平台在⾏业中产⽣的效果。
⼯业互联⽹（Industrial Internet）是互联⽹和新⼀代信息技术在⼯业领域、全产业链、全价值链中的融合集成应⽤，是实现⼯业智能化的综合信息基础设施。
它的核⼼是通过⾃动化、⽹络化、数字化、智能化等新技术⼿段激发企业⽣产⼒，从⽽实现企业资源的优化配置，最终重构⼯业产业格局。
⼯业互联⽹建设已被列为上国家重点战略⼯作，具有巨⼤的经济价值，且随之产⽣了智能制造、M2M、信息物理系统（Cyber-physical system，CPS）、物联⽹、⼯业4.0等热门概念。
加速推动⼯业互联⽹核⼼技术创新突破，围绕⼯业互联⽹设备、控制、平台、数据，从⽹络、数据和安全3个⽅⾯有效地给企业赋能智慧制造，加强相关核⼼技术和产品的研发突破，加快技术成果转化和产品服务创新，通过物联⽹、互联⽹技术实现⼯业系统的互联互通，通过构建⼯业互联⽹安全框架和防护体系实现⼯业企业的安全防护，利⽤数据感知、采集与集成应⽤等技术，实现⽣产过程中运营管理优化、⽣产协同和资源的有效利⽤。
1、⼯业互联⽹发展现状⼯业互联⽹（Industrial Internet）是通⽤电⽓（General Electric，GE）提出的概念，由机器、设备和⽹络组成，能够在更深层⾯和连接能⼒、⼤数据、数字分析结合。
国外企业在⼯业互联⽹的技术概念、商业模式领域投⼊了⼤量⼈⼒、物⼒和财⼒，并且利⽤⾃⾝的优势搭建了⼯业互联⽹平台，其中最具有代表性的是GE的⼯业互联⽹操作系统Predix和西门⼦Siemens基于云的开放式物联⽹操作系统MindSphere。
虚拟化技术在嵌入式系统中的应用
虚拟化技术在嵌入式系统中的应用李芳社【摘要】基于嵌入式系统对虚拟化环境的特殊要求,探讨如何设计虚拟机(VM).针对工业实时控制,介绍了与第三方产品结合,把Intel虚拟化技术的好处拓展到应用中去.用虚拟化整合系统可以保证一定的实时性能;无需硬件冗余;进行软件移植而不简化应用.通过软件环境并行,虚拟化也允许原有的应用与新应用并存.它为多线程的应用在多核处理器上运行提供了途径.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)016【总页数】4页(P43-45,50)【关键词】虚拟化;虚拟机监控器;实时操作系统;嵌入式系统;工业控制【作者】李芳社【作者单位】北京建筑工程学院,北京,100096【正文语种】中文【中图分类】TP391.91 引言虚拟化技术已经应用于桌面、移动和IT服务器领域，实际上，在嵌入式系统中，也可以实现由虚拟化硬件环境而带来的一些好处，例如，多个操作系统(OS)可共享硬件平台的公共资源。
这样就可以降低成本(既可降低资金成本也可以降低运营成本)，提高系统的性能，增加系统的功能，或改善系统可靠性和安全性。
本文着重探讨虚拟化技术在嵌入式系统中的几个使用模型。
不考虑虚拟化的工作机制，使用模型的共同特点是，总是需要添加一个软件层，调度共享硬件平台的操作系统，管理分配给每一个操作系统的资源，当操作系统之间上下文切换时，保存/恢复状态。
在这种方法中，每个操作系统在一个“虚拟机”(VM)上而不是在一个物理机上运行。
该添加的软件层，虚拟机监控器(VMM)，以类似于操作系统管理应用运行的方法管理操作系统的运行。
尽管所有使用模型都有VMM，但是针对不同的应用要求可以对VMM的架构进行裁剪，以便为特定的应用需求做出不同的设计。
对于不同的应用不仅需要裁剪VMM，而且也必须裁剪在VM内运行的操作系统以满足这些应用的要求。
因此，一个通用操作系统(GPOS)如Linux，微软的Windows或Windows Server通常运行在桌面或IT服务器环境中，而一个不同种类的操作系统----实时操作系统(RTOS)用于嵌入式系统和通信系统中。
OSEK／VDX实时操作系统的研究与应用
成 功 应 用 的 实 例 ， 些 应 用 的实 践 是 该 内核 实 用性 和可 靠 这 性 的最 好 依 据 。
实 时操 作 系 统 、 软件 接 口、 信 和 网 络 管 理 等 方 面 对 汽 车 通 的 电子 控 制 软件 开 发 平 台作 较 为 全 面 的 定 义 与 规 定 。而 ＶＤＸ则 是 汽 车分 布 式 执 行 标 准 （ ｅ ｉ ｅｄｓｒ ｕ ｅ ｘ ｃ — ｖｈｃ ｉ ｉ ｔｄｅ ｅｕ ｌ ｔｂ ｔ ｅ ， 者最 初 是 由法 国 独 自发 起 的 ， 来 加 入 ＯＳ Ｋ 团 ｉ ）后 ｖ 后 Ｅ 体 。两 者 的名 字 都 反 映 出 ＯＳ ＥＫ／ ＶＤＸ 的 目 的是 为 汽 车
引 言
为 满 足 日益 庞 大 复 杂 的 汽 车 电 子 控 制 软 件 的 开 发 需 要 ，９ ３年 欧 洲 汽 车 工 业 界 联 合 推 出 了 ＯＳ Ｋ／ １９ Ｅ ＶＤＸ 标
植 性 、 扩 展 性 ３个 特 点 。本 文 就 是 根 据 这 ３个 特 点来 构 可 造 一 个 符 合 ＣＡＮ 网络 通 信 的操 作 系统 。 “／ ｃ ｏｓ—Ｉ 是 一 个 著 名 的源 代码 公 开 的 内核 ， 的 主 Ｉ 它
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工业互联网技术在虚拟化技术中的应用创新
工业互联网技术在虚拟化技术中的应用创新随着信息技术的发展，工业互联网技术在工业生产中发挥着越来越重要的作用。
其中，虚拟化技术是目前工业互联网技术应用中的核心技术之一。
虚拟化技术可以将物理设备转化为虚拟资源，从而提高系统的灵活性和可靠性。
因此，工业生产中对虚拟化技术的需求也越来越大。
在这种情况下，工业互联网技术已经开始在虚拟化技术中发挥其创新的作用。
一、虚拟化技术在工业互联网技术中的应用虚拟化技术是一种将物理系统资源转化为虚拟资源的技术，对于工业生产而言，虚拟化技术可以大大提高生产系统的灵活性和可靠性。
虚拟化技术可以在同一物理服务器上运行多个虚拟机，从而实现硬件资源的共享和利用，可以在一个虚拟机中运行多个应用程序，从而实现多重系统和应用程序的互相隔离。
虚拟化技术还可以提供灵活的资源管理和动态的资源分配，从而实现应用程序和系统环境的快速部署和不断升级。
虚拟化技术对于工业生产而言，可以大大提高生产的工作效率、减少生产成本和提高产品的质量，所以虚拟化技术已经被广泛地应用于工业生产中。
二、工业互联网技术在虚拟化技术中的应用工业互联网技术是指利用互联网技术，构建一个产品生命周期的全过程平台，实现整个生产过程的信息共享和流通。
工业互联网技术将现代信息技术和工业生产，实现了无缝结合，从而实现了工业生产的自动化、智能化和高效化。
工业互联网技术在虚拟化技术中的应用主要体现在以下几个方面：（1）资源虚拟化：利用工业互联网技术可以将物理资源虚拟化为虚拟资源，实现了工业生产资源的共享和利用。
例如，在一个厂房中，可以共享一个物理服务器，通过虚拟化技术构建多个虚拟机，从而实现多个创新应用程序的运行。
（2）数字化生产：工业互联网技术可以将整个工业生产的过程数字化，将繁琐的手动操作转化为计算机操作，提高生产效率和产量。
例如，在数字化生产中，可以利用虚拟化技术构建虚拟工厂，实现数字化生产计划，从而通过数字化生产计划和虚拟工厂的管理，来优化生产资源配合。
基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统设计与实现
基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统设计与实现虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）作为一种沉浸式、交互式的计算机技术，被广泛应用于各个领域。
本文将围绕基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统的设计与实现展开讨论。
一、引言如今，工业装配仿真系统被广泛应用于工业生产中，它能够有效提高企业的生产效率和质量。
传统的工业装配仿真系统通常依靠实物模型或计算机辅助设计软件进行设计和评估，但这种方法存在诸多问题，如成本高、真实度低等。
而基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统具有更好的交互性和真实感，能够提供全方位的视觉和触觉体验。
二、系统设计（1）系统框架设计基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统的设计主要包括硬件系统和软件系统两个部分。
硬件系统部分包括显示设备、感知设备和交互设备，其中显示设备通常采用头戴显示器（Head-Mounted Display, HMD）以提供沉浸式的虚拟环境；感知设备包括摄像头、传感器等，用于捕捉用户的动作和环境信息；交互设备包括手柄、手套等，用于模拟用户在虚拟环境中的操作。
软件系统部分包括虚拟环境生成、物体建模和物理仿真等模块，其中虚拟环境生成模块用于构建虚拟场景，物体建模模块用于创建装配零件的模型，物理仿真模块用于模拟装配过程中的力学行为。
（2）虚拟环境生成虚拟现实技术的核心之一是创建逼真的虚拟环境。
在基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统中，虚拟环境生成模块通过图形渲染技术，将物理世界中的场景转化为虚拟场景，并进行光照和阴影等效果的处理，以增强真实感。
同时，为了提高用户对虚拟环境的感知，还可以引入声音和震动等感官反馈。
（3）物体建模物体建模是虚拟现实技术的关键环节之一。
在基于虚拟现实技术的工业装配仿真系统中，物体建模模块负责将实际工业产品或零部件转换为虚拟模型。
可以使用计算机辅助设计软件进行建模，通过创建三维模型和纹理映射，达到真实的外观效果。
此外，还可以采用激光扫描等技术获取实物模型的精确几何信息，提高模型的真实度和精度。
工业互联网技术研究
工业互联网技术研究第一章概述工业互联网是指利用物联网、云计算、大数据、人工智能等现代信息技术手段，实现工业设备与产品之间、设备与设备之间、设备与人之间的信息化、智能化、网络化连接和互动，从而提高工业生产力、降低生产成本。
随着物联网、大数据、人工智能等信息技术的快速发展，工业互联网正在成为各大企业关注的焦点。
各大科技巨头正在加紧布局工业互联网领域，推动工业互联网技术的快速发展。
本文将着重介绍工业互联网技术的研究现状、应用场景、发展前景等方面，以期为读者提供一份全面了解工业互联网技术的指南。
第二章工业互联网技术研究现状工业互联网技术研究领域主要集中在物联网、云计算、大数据、人工智能等方面，具体内容如下：1. 物联网技术物联网技术是支撑工业互联网的核心技术之一，主要包括物联网协议、传感器、RFID、网络通信等方面。
物联网协议是指数据在物联网中传输所采用的通信协议，目前主要有MQTT、CoAP、HTTP等。
传感器则是数据采集的重要工具，其应用广泛，包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光线传感器等。
RFID技术则是基于无线电波识别目标物体并获取相关数据的一种技术，主要应用于物流管理等领域。
2. 云计算技术云计算技术是工业互联网的另一个核心技术，主要包括IaaS、PaaS、SaaS等三个方面。
IaaS是指基础设施即服务，即云计算提供商向用户提供的计算基础设施，如计算机、网络、存储等。
PaaS则是平台即服务，提供给用户的是开发和运行应用程序的平台环境，包括开发工具、数据库等。
SaaS是指软件即服务，即把软件部署在云端，通过互联网向用户提供。
3. 大数据技术大数据技术是工业互联网的另一项重要技术，主要用于大规模数据的存储、处理、分析和应用。
大数据技术包括数据采集、数据存储、数据处理和数据应用四个方面。
数据采集主要使用传感器、RFID等设备对现场数据进行采集。
数据存储则包括Hadoop、Spark等技术，用于海量数据的存储和管理。
虚拟现实技术在工业中有什么应用
虚拟现实技术在工业中有什么应用虚拟现实技术在工业中的应用在当今科技飞速发展的时代，虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）正逐渐成为工业领域的一项重要创新工具。
它为工业生产带来了前所未有的变革，从设计、生产到培训和维护等各个环节，都发挥着重要的作用。
在工业设计方面，虚拟现实技术提供了一种全新的设计体验。
传统的设计过程通常依赖于二维图纸和三维模型，设计师和工程师们需要通过想象来理解产品的最终形态和功能。
而虚拟现实技术则打破了这种限制，使他们能够“走进”虚拟的产品内部，直观地感受和评估设计方案。
例如，汽车设计师可以在虚拟现实环境中查看车辆的内饰布局、座椅舒适度以及仪表盘的可视性，从而在设计早期就能发现并解决潜在的问题。
这不仅大大缩短了设计周期，还提高了设计的质量和创新性。
对于工业生产环节，虚拟现实技术能够实现生产流程的模拟和优化。
工厂管理者可以通过创建虚拟的生产线，模拟不同的生产方案，包括设备布局、工人操作流程和物料运输路径等。
通过对这些模拟方案的分析和比较，可以找到最优化的生产流程，提高生产效率，降低生产成本。
同时，虚拟现实技术还可以用于设备的调试和预安装。
在实际安装设备之前，技术人员可以在虚拟环境中进行操作练习，熟悉设备的安装步骤和注意事项，从而减少实际安装过程中的错误和延误。
在员工培训方面，虚拟现实技术具有显著的优势。
传统的培训方式往往依赖于书面材料、讲座和实际操作演示，这些方式存在着一定的局限性。
而虚拟现实培训可以为员工提供一个沉浸式的学习环境，让他们在近乎真实的工作场景中进行操作练习。
例如，对于新入职的工人，可以通过虚拟现实技术模拟复杂的机器操作过程，让他们在虚拟环境中反复练习，直到熟练掌握操作技巧。
对于危险的工作场景，如化工行业的高温高压反应釜操作，虚拟现实培训可以让员工在安全的环境中体验危险情况，并学习正确的应对方法，从而提高他们的安全意识和应急处理能力。
在工业设备的维护和维修方面，虚拟现实技术也能发挥重要作用。
工业互联网技术及应用实践分析
工业互联网技术及应用实践分析工业互联网（Industrial Internet）是指通过物联网网络连接和数据传输技术，将工业领域的实际操作和数据传输相结合，实现人、设备、系统之间的实时互联互通。
随着现代工业和制造业面临的新的挑战和机遇，工业互联网技术已经成为实现工业变革和提升生产力、效率和质量的重要手段。
一、工业互联网技术1. 工业物联网技术工业物联网技术是促进工业互联网发展的重要手段，它通过将物理设备、传感器和计算机联网，实现了设备之间的数据交换和远程控制，从而提高工业生产的效率和安全性。
工业物联网技术的应用范围广泛，包括石油、化工、交通、电力等行业。
2. 云计算技术云计算是指通过互联网将计算资源（例如计算机、存储器、数据库）集中到一起，形成虚拟化计算资源，通过网络进行存储、处理和交互。
在工业互联网中，云计算技术可以用来存储和分析大量的工业数据，并将分析结果反馈给设备和人员。
3. 大数据技术大数据技术是指通过计算机和云计算处理大规模数据集的方法，以发现新的信息、关系和趋势。
在工业互联网中，大数据技术可以用来监控工业设备的状态、检测异常和预测维护和更换等。
二、工业互联网应用实践1. 工业生产智能化通过将生产设备和监控系统连接到云平台上，可以实现实时监测工业生产过程中的各项参数，如温度、湿度、压力等，及时采取措施调整，从而实现工业生产的智能化。
2. 工业安全管理通过对工厂各个区域的视频监控和安全设备进行实时监测，可以减少工业生产过程中的风险和事故。
同时，通过大数据分析技术对生产过程中的安全问题进行预测和预防。
3. 工业设备维护通过对工业设备进行实时监测和维护管理，可以及时发现设备的异常情况，给出建议的维护措施和预警信息，并建立设备维修档案，对设备的运维和维护过程进行优化和改进。
4. 物流供应链智能化通过利用工业互联网技术，可以实现对物流的全生命周期跟踪和监控，从而提高物流的效率和准确性，同时也为企业的供应链管理提供数据支持和决策依据。
工业控制系统网络安全的研究与防护策略
工业控制系统网络安全的研究与防护策略随着工业数字化转型的推进，工业控制系统（Industrial Control System，简称ICS）的网络安全问题日益凸显。
工业控制系统的网络安全攸关于国家的经济安全、社会稳定和人民生命财产的安全。
因此，加强对工业控制系统网络安全的研究和防护策略的制定显得尤为重要。
本文将着重探讨工业控制系统网络安全的研究现状，以及当前可行的防护策略。
一、工业控制系统网络安全现状工业控制系统涉及到电力、水利、交通、化工等众多重要工业领域，其网络安全问题直接关系到国家基础设施和各个行业的正常运行。
然而，工业控制系统的网络安全面临许多挑战。
首先，工业控制系统的网络设备存在漏洞。
一些厂商对网络设备的安全性能考虑不足，导致网络设备容易受到恶意攻击。
而且，部分网络设备采用的是老旧的操作系统和软件，缺乏及时的安全补丁和更新，更容易被黑客攻击。
其次，工业控制系统的网络拓扑结构复杂。
工业控制系统通常由多种设备和网络组成，其中包括传感器、执行器、PLC等。
这些设备之间存在复杂的通信和控制关系，一旦网络中某个节点受到攻击，可能会导致整个系统瘫痪。
再次，工业控制系统的网络安全意识薄弱。
由于工业控制系统的网络安全问题较为复杂，许多企业在网络安全方面的投入不足，缺乏对网络安全的认识和重视，导致安全风险的存在。
二、工业控制系统网络安全防护策略为了保护工业控制系统的网络安全，制定相应的防护策略是十分必要的。
以下是几个可行的防护策略：1. 加强网络设备安全管理。
对网络设备进行严格的安全配置，包括设置强密码、关闭不必要的服务和端口、及时安装安全补丁等。
此外，还可以采用网络隔离技术，将工业控制系统与企业内部网络和互联网隔离开来，减少攻击面。
2. 建立完善的安全监测与预警系统。
通过部署入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS），实时监测网络流量和设备状态，及时发现并应对恶意攻击。
同时，建立安全事件响应机制，能够快速响应和处置网络安全事件。
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Software Engineering and Applications 软件工程与应用, 2019, 8(5), 238-244Published Online October 2019 in Hans. /journal/seahttps:///10.12677/sea.2019.85029Research on Real-Time Operating SystemVirtualization Technology forIndustrial InternetWenbing Chen*, Chao LiangSchool of Information, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou ZhejiangReceived: Oct. 2nd, 2019; accepted: Oct. 15th, 2019; published: Oct. 22nd, 2019AbstractIndustrial Internet uses cloud computing technology to provide enterprises with high-reliability and low-cost information services, which is an indispensable part of the industrial information revolution. However, the existing operating systems cannot support the smooth migration of the core logic of industrial control to the Internet for processing. The core reason is that the existing industrial Internet does not provide complete real-time support for sensing, transmission, processing and control processes, so it cannot guarantee the real-time performance of all links and systems asa whole. Real-time operation system is one of the important links to guarantee the whole real-timeperformance of the system. This paper improves the real-time performance of Linux system, in-cluding process scheduling, interrupt processing, high-precision clock, real-time lock and so on. It reduce s the average delay of Linux system under pressure test to less than 20 μs. It can support virtualization environment, so that industrial control applications can be guaranteed real-time in virtualization environment.KeywordsReal-Time, Operating System, Virtualization面向工业互联网的实时操作系统虚拟化技术研究陈文兵*，梁超浙江理工大学信息学院，浙江杭州*通讯作者。
陈文兵，梁超收稿日期：2019年10月2日；录用日期：2019年10月15日；发布日期：2019年10月22日摘要工业互联网利用云计算技术为企业提供高可靠、低成本的信息服务，是工业信息化革命中不可或缺的重要组成部分。
然而，现有的操作系统无法支持将工业控制中的核心逻辑顺利迁移至互联网上处理，其主要原因是现有的工业互联网没有为传感、传输、处理和反控等过程提供完备的实时性支持，因此无法保证各个环节与系统整体的实时性。
操作系统的实时性是系统整体实时性保障的重要环节之一，本文对Linux 系统实时性进了改进，包括进程调度、中断处理、高精度的时钟、锁的实时性等方面，使Linux 系统在压力测试下平均延时减小到20 μs 以内。
并且能够支持虚拟化环境，从而实现工业控制应用能够在虚拟化环境中得到实时性保证。
关键词实时性，操作系统，虚拟化Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言工业互联网的概念首先由通用电器公司首先提出，以云计算、工业大数据分析为特征的工业互联网技术呈现出广阔的发展前景[1] [2]。
美国、德国等西方发达国家和信息产业强国也对工业互联网的前景十分看好。
德国率先提出工业4.0，并将工业互联网作为工业4.0战略的重要支撑。
美国于2012年提出“先进制造业国家战略计划”，是对工业互联网思路的全面阐释。
中国也将工业互联网作为未来产业发展的战略重点，出台一系列的政策支持措施，进而达到抢占工业互联网市场空间和产业发展的制高点的目的。
GE ，施耐德，西门子等公司凭借其在工业领域的沉淀积累以及应用信息技术改造传统制造业的成功经验，以虚拟化的方式灵活实现跨区域工业信息服务的部署和交付，把数以亿计的终端工业设备连入互联网，通过提供强大的数据传输、存储和处理能力，并为特定的行业提供数字化、网络化、智能化转型的软件应用和服务。
亚马逊、微软等公司近年也相继推出了AWSIoT 、Azure IoT 等物联网云平台[3] [4]，由于工业互联网是近几年提出的新概念，企业没能完全理解其在工业应用场景中的作用，平台还在逐渐完善和建设中，还没形成针对特定业务的专门化定制。
我国已经意识到和发达国家的差距，并且为此追赶工业互联网的脚步，于2013年，提出“6 + 1专项行动”，探索制造业未来发展方向，实现制造业转型升级。
但由于底子薄，发展时间短，我国工业化和信息化水平相对较低，工业企业两化融合尚未达到发达国家的最新标准，仍处在单项覆盖向集成提升过渡阶段。
但近几年我国开始重视工业互联网的发展，不断推出新的规划，加大投入，已形成爆发式发展的态势。
国内的工业互联网云平台以此为契机，得到了长足的发展，其中生态最完善，技术最先进，应用最为广泛的是航天科工云网、海尔Cosmoplat 平台，为国民经济发展，实现工业制造转型，先进制造，智能制造做出了巨大贡献[5] [6]。
2. 相关概念与本文贡献现有的工业互联网的核心问题在于缺少对实时性的支持。
工业互联网实时系统的正确性有两个决定陈文兵，梁超性指标，一是系统计算的逻辑结果，二是系统产生这个结果的时间成本。
实时系统最大的目标是适应不同的应用场景，在不同的传输截止时间内将数据安全，无损，同步或异步响应到系统[7][8]。
因此实时系统必须在事先定义的时间范围内处理离散事件的能力，系统能够及时地处理和储存控制系统所需要的大量数据。
工业应用对实时性保证的需求包括：时间约束性、可预测性。
时间约束性是指实时系统的任务具有一定的时间约束(即截止时间)。
根据截止时间，实时系统的实时性分为“硬实时”和“软实时”。
可预测性是指系统能够对实时任务的执行时间进行判断，确定是否能够满足任务的时限要求。
由于实时系统对时间约束要求的严格性，使可预测性称为实时系统的一项重要性能要求。
除了要求硬件延迟的可预测性以外，还要求操作系统的可预测性，包括中断处理程序的响应时间是可预测的，即在有限的时间内完成必须的工作。
工业操作系统的可预测性要求实时原语、调度函数等运行开销应是有界的，以保证应用程序执行时间的有界性。
本文改进了Linux操作系统的实时性，包括进程调度的实时性、中断处理的实时性、高精度的时钟、锁的实时性等方面。
此外，为了提高服务器的利用率和可靠性，需要采用虚拟化技术为不同客户的提供独立的运行环境，并充分利用空闲资源同时为多个客户提供服务。
因此，在虚拟化环境中的实时性保证也是工业互联网必须提供的特性。
工业互联网实时操作系统的虚拟化技术具有重要的现实意义，通过这项技术，能够将工业控制中对时间敏感的控制过程放至云端进行集中管理，使控制过程之间的交互与合作变得更加便利，同时降低了系统的成本，具有较高的应用价值。
并且本文在Linux操作系统内核的实时性改造的基础上使其能够支持虚拟化环境，从而实现工业控制应用能够在虚拟化环境中得到实时性保证。
3. 实时性改进3.1. 工业互联网操作系统的实时性保证虽然现有的工业操作系统功能完善且资源利用率高，但是这类系统一开始就被设计成通用操作系统，其目的是尽量缩短系统的平均响应时间，提高吞吐量，注重操作系统的整体功能需求，达到更好的平均意义上的性能。
然而工业互联网应用强调工业控制过程的实时性，通用系统其在这方面的就用中存在一定的局限性。
本文研究工业互联网云操作系统的实时性保证，通过改造现有的通用操作系统的内核可抢占性、进程调度方式、中断处理机制、时钟粒度等多个方面以支持实时性保证[9]-[14]。
1) 进程调度实时调度理论是分析任务的可调度性和进行调度的基本理论[15][16]。
任务调度技术主要包括两个方面一是调度策略，二是可调度性分析方法，这两个方面缺一不可，两者结合才能对任务调度做出更好的解决方案。
任务调度针对的研究对象涉及任务进行时的系统资源(主要有处理机、内存、I/O、网络等资源)的策略和机制，并且提供了能否事先预测系统性能的方法。
例如，任务调度运行的耗时、什么时候开始运行、当系统为多处理机系统或分布式系统时在哪运行的问题等等；以及判断一个添加参数约束的实时任务能不能正确运行和调度。
然而一个系统的大部分任务一般都处于阻塞或待命状态，这是因为一个时刻只有一个任务可以得到的CPU的执行权。
因此，在系统的任务数和调度器类型不同的时候，一般都会有大量项目在待命队列里等待被执行。
一般而言，对于简单的时间触发的调度程序，等待任务列表的数据结构应设计为在最坏的情况下最大程度地减少调度程序关键部分的执行时间，以防止其他任务无法及时得到执行机会。