摘要：通信作为万物互联的核心基础，每次的技术革新，将引领了工业革命浪潮，形成一个灵活度高，具有个性化、智能化的生产模式。同时“工业4.0”最终需要实现的目标是制造业向智能化的方向转型，就离不开信息通信技术的支撑。 “工业4.0”主要可以分为两大部分，第一部分是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。第二部分是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等，本文主要论述了通信技术在“智能生产”方面起到的关键性作用。
关键词：工业4.0 通信技术 智能
一、绪论
高速发展的科学技术 , 智能化的生产模式，快速提升了工业生产的效率和精度。互联网通信技术的不断发展,催生了物联网技术创新,并逐渐应用于社会生产各个领域。 “智慧生产”利用先进的信息技术,创造智能化,数字化的新型生产模式，使科学技术、工业发展有效融合,推动经济建设、社会发展，人民生活水平的提升。
二、工业4.0的概述
（一）工业4.0概念
"工业4.0"即（第四次工业革命）成了全球工业领域的一个热门话题。"工业4.0"是德国在2011年汉诺威工业博览会上提出的概念。它指出了信息化时代,德国制造业未来的发展方向和趋势。美国、日本等发达国家也提出了类似的理念来发展制造业。而制造业的转变,必然会引起息息相关的工业设计行业的改变,这些转变又将给制造业带来更多的创意和产品。
（二）项目内涵
“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。?
“工业4.0”项目主要分为三大主题：
一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；
二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；
三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
智能生产即智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能以一种高度柔性与集成不高的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动进行分析、推理、判断、构思和决策等，从而取代或者延伸制造环境中人的部分脑力劳动。同时，收集、存贮、完善、共享、集成和发展人类专家的智能。
三、通信技术与工业智能化应用
（一）通信技术概念
通信技术是电子工程的重要分支，同时也是其中一个基础学科。该学科关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。通信工程研究的是，以电磁波、声波或光波的形式把信息通过电脉冲，从发送端 （信源）传输到一个或多个接受端（信宿）。接受端能否正确辨认信息，取决于传输中的损耗功率高低。信号处理是通信工程中一个重要环节，其包括过滤，编码和解码等。专业课程包括计算机网络基础、电路基础、通信系统原理、交换技术、无线技术、计算机通信网、通信电子线路、数字电子技术、光纤通信等。
（二）有线通信技术（光纤通信）
有线通信是一种通信方式，狭义上现代的有线通信是指有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。光或电信号可以代表声音，文字，图像等。
光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
（三）通信技术与传统工业的融合
1.通信技术与传统工业融合的优点
通信是一座连接工业互联网未来的彩虹桥，将会改变传统企业的生产运营方式，推动产业升级和数字化转型的同时推动了传统3C，即计算机、通信和消费电子向新3C的转变。
新3C的第一个C是连接，连接的永远在线将为各行各业，以及全社会的智能发展提供基础，连接的价值将极大地凸显。
第二个C是控制，通信交互将承载各种各样的控制信息，通过控制实现工业自动化、远程手术、远程施工、远程驾驶。
第三个C是融合，将和各垂直领域产生深度的融合，这种融合将催生许多新的业务，产生新的业态，从而创造巨大的经济价值。
2.通信技术与传统工业融合存在的难点
新时代通信技术的发展状况下，虽然我们看到了很多机遇以及通信技术的发展对传统工业的推进，但现实中也存在一定的挑战：
一是跨界融合难，当前运营商对工业企业生产运营流程与痛点理解有限，需要进一步加强与工业企业的沟通与融合。
二是场景较为细碎，从端侧、管侧到平台侧方案定制化程度高，部署复杂，对于建设与运营都会带来较大挑战。
三是商业模式不清晰，与传统2C市场模式有较大差别，且企业运营模式呈现多样性，双方合作的商业模式仍需进一步探索。
四、通信技术在智能生产方面的运用
（一）通信技术在智能生产方面的概念
智能生产在国家层面乃至整个人类社会扮演着至关重要的角色，智能生产已成为全球化课题和国家级战略课题，很多国家都在智能生产领域进行了规划和部署，如中国“中国制造2025”、德国“工业4.0平台”、美国“工业互联网计划”等。
在数字化浪潮的驱动下，大数据、云计算、人工智能等新一代信息通信技术与工业生产的融合逐渐从理念普及走向应用推广，生产领域智能化、柔性化、服务化、高端化转型发展趋势愈发明显，对高性能、具有灵活组网能力的通信网络需求日益迫切。依托光纤的传输速度、万物互联的泛在连接和接近工业总线的实时能力，正逐步向生产领域加强渗透，引发一系列融合创新应用与变革，为生产业转型升级带来历史性的发展机遇。
（二）具体案例分析
1.工程概述
婺城区连片土地综合开发项目(石道畈区块)位于金华市婺城区长山乡石道畈村，涉及长山、琅琊两个乡镇8个行政村，项目规划总规模6690亩；通过该项目，预计全区可新增水田3000多亩，旱改水580亩，耕地质量提升1500亩。在该项目灌溉及排水系统中通过光纤通信将电力、视频监控及自动化控制等多个系统实现智能化融合。
2.供电系统
供电方式：本工程由3个电源点接入供电。
电源1:10kV长山744线杨里支线18#杆T接，采用JKLYJ-10-70绝缘架空导线经负荷令克，再采用YJV22-8.7/15kV-3*70高压电缆至3#泵站箱变，主要供3#泵站2台水泵、25台电动阀、海绵农业以及管理用房用电，箱变采用高供高计，再出一回经JKLYJ-10-70绝缘架空导线经负荷令克，再采用YJV22-8.7/15kV-3*70高压电缆至4#泵站箱变，主要供4#泵站2台水泵以及21台电动阀用电。
电源2：由原10kV长山744线基建变分支T接，采用JKLYJ-10-70绝缘架空导线经负荷令克，再采用YJV22-8.7/15kV-3*70高压电缆至2#泵站3台水泵箱变，箱变采用高供低计，主要供2#泵站13台电动阀以及气象站用。；
电源3：由原10kV长山744线基建变分支T接，采用JKLYJ-10-70绝缘架空导线经负荷令克，再采用YJV22-8.7/15kV-3*70高压电缆至1#泵站箱变，箱变采用高供低计，主要供1#泵站4台水泵以及13台电动阀用电。
3.视频监控系统
视频监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆、网线、光纤将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。 通过控制主机，操作人员可发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。利用特殊的录像处理模式，可对图像进行录入、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。
视频监控设备
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本次视频监控系统，在室外根据现场环境安装高清球机、数字红外摄像机、以及高清红外半球，通过网线与交换机相连组成区域子网，再由交换机经布放的光纤网络汇聚至控制管理机房，视频数据在控制机房进行存储且投放至控制中心大屏幕，达到对现场作业全天候实时监控。另外视频监控系统的不仅可以远程观察灌溉情况，存储的监控数据可以了解泵房等处设备运营，发现故障及时修复，另外还可以防止偷盗等情况起到部分治安监控作用，可谓一举多得。
有线光纤网络的布放，考虑光纤通信的大容量、速度快及可靠性，不仅用于视频监控系统的数据传输，同时在自动化系统中也是通过该光纤网络将现场各测量仪器检测的数据及时反馈至控制中心，控制中心再由该网络对各灌溉区的设备发布实时指令，控制各灌溉分区的进水量及排水。
4.自动化系统
目前节制阐或泵站的管理多数还是采用在附近设置配备人员的管理所或在灌溉期、汛期需提闸时再到现场人工操作的方式，这样不仅增加人力物力财力的开支，并且无法及时准确掌握现场的最新信息。尤其是些节制闸或泵站处于偏远地带，现场没有电力，在灌溉期或主汛期到来时，需靠人工到现场开关闸，手工操作既费时又费力而且达不到良好的控制系统。
使用无人值守节制闸泵站远程智能控制系统后，可以在远离现场的控制室里,即可以对现场的水交信息(包括温湿度、风向风速、降雨量、水位流速等)实时掌握，又可以实时显示现场的视频监控图像,为合理调度水资源提供第一手数据资料。同时可以对闸门泵站进行远程精确控制,通过在后端智能控制软件中输入相应的数值,自动控制闸门泵站的开启、关闭和暂停，极大提高了水利的信息化建设和工作效率,使水利设施的管理更便捷和人性化。
各灌溉分区通过控制箱控制与中心机房相互连接，中心机房通过设定程序或者人为控制内部灌水及外部输水，通过潜水泵、压力表、流量计、电磁阀、液位计等控制灌水、输水的流量及时间，实现了有序用水、和谐用水的目标。
机房至各灌溉分区控制箱光缆配线图
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5.控制中心
控制中心通过压力计、流量表、液位计等反馈的实时数据以及结合控制中心调度灌溉分区、内部泵房、内部蓄水池以及进出水量的监控视频画面，实施控制整个灌溉系统，达到有序、和谐、高效的灌溉。结合电力、视频监控以及自动化系统远程精确控制，由传统的灌溉方式向数字化灌溉的模式转变，从工程水利向数字化水利转变。
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五、结论
本论文的研究对象为通信工程系统在推动传统工业的发展及与工业4.0时代的融合。介绍了工业4.0的概念、项目内涵以及核心特征等，着重论述工业4.0中的智能生产，光纤通信优势，以及以光纤通信技术与传统工业结合的一些优点以及需要磨合的方面等。本文结合婺城区石道畈区块综合土地开发中的水利灌溉项目介绍通信技术在智能生产中的作用，该项目将通信技术、电力、视频监控、自动化系统等相结合，通过实时监控及精确控制水流进出、灌溉的水位以及用电量等，实现了无人化水利灌溉，极大的解决了人工操作浪费时间精力，使整个水利灌溉更加高效、节能、和谐、合理。通过该案例分析，在工业4.0时代通信技术作为基础，在各行业中起到了连接及桥梁作用，让各不关联的系统，能够和谐高效的运作，提高了生产效率，创造更多经济社会价值。
参考文献
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2.丁勤. 浅谈有线通信网络安全的发展及未来前景[J]. 文摘版:经济管理, 2016.
3. 齐健. 人工智能：改变生产与生活的方式[J]. 智能制造, 2017,000(001):19-20.
作者简介：邵军（1975.8）、男、籍贯（浙江龙游）、通信中级及一级建造师（通信与广电）职称、本科学历、现任浙江省通信产业服务有限公司金华市分公司婺城事业部副总经理职务，研究方向（通信工程技术与管理）。