A. 工业物联网实质上涉及哪些技术
工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，可大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能工业的新阶段。物联网在工业领域的主要应用环保监测及能源管理、工业安全生产管理、制造业供应链管理、生产过程工艺优化、中国计算机报制图等等方面。物联网在工业应用领域的应用，构成了“工业物联网”，它是广域的物联网的具体化的实例，也是最容易被世人接受的物联网。工业物联网的核心理念是交叉学科的组合，涉及到信息安全、网络通信、自动化，是跨学科的，其特征为：嵌入式、互通和实时性、经济性和便利性。
工业用传感网络层：即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”或环境状态的识别以及感知信号的摄入；
传输网络层：即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网(1Pv6)，实现数据的传输和计算，尤其是现在流行的概念：云计算：
应用网络层：即输入输出控制终端，包括电脑、手机等终端等等。
从整体上来看，物联网还处于起步阶段，而工业物联网的真正达到实用化、大规模应用，必须解决如下关键技术问题：
工业用传感器：工业用传感器是一种检测装置，能够测量或感知特定物体的状态和变化，并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。可以说，没有众多质优价廉的工业传感器，就没有现代化工业生产体系，更谈不上工业物联网。
工业无线网络技术：工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品新的增长点，已经引起许多国家学术界和工业界的高度莺视。
工业过程建模：没有模型就不可能实施先进有效的控制，传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。
方法/步骤
Ad－hoc模式：
Ad-hoc网络是一种点对点的对等式移动网络，没有有线基础设施的支持，网络中的节点均由移动主机构成。网络中不存在无线AP，通过多张无线网卡自由的组网实现通信。基本结构如下图所示：
要建立对等式网络需要完成以下几个步骤：
1）首先为您的电脑安装好无线网卡，并且为您的无线网卡配置好IP地址等网络参数。注意，要实现互连的主机的IP必须在同一网段，因为对等网络不存在网关，所以网关可以不用填写。
2）设定无线网卡的工作模式为Ad-hoc模式，并给需要互连的网卡配置相同的SSID、频段、加密方式、密钥和连接速率。
Infrastructure模式：
集中控制式模式网络，是一种整合有线与无线局域网架构的应用模式。在这种模式中，无线网卡与无线AP进行无线连接，再通过无线AP与有线网络建立连接。实际上Infrastructure模式网络还可以分为两种模式，一种是无线路由器+无线网卡建立连接的模式；一种是无线AP与无线网卡建立连接的模式。
“无线路由器+无线网卡”模式是目前很多家庭都使用的模式，这种模式下无线路由器相当于一个无线AP集合了路由功能，用来实现有线网络与无线网络的连接。例如我司的无线路由器系列，它们不仅集合了无线AP功能和路由功能，同时还集成了一个有线的四口交换机，可以实现有线网络与无线网络的混合连接，如下图所示：
AP加无线网卡“模式。在这种模式下，无线AP应该如何设置，应该如何与无线网卡或者是有线网卡建立连接，主要取决于您所要实现的具体功能以及您预定要用到的设备。因为无线AP有多种工作模式，不同的工作模式它所能连接的设备不一定相同，连接的方式也不一定相同。下面是我司的无线AP TL-WA501G的工作模式及其设置。我们的501G支持5种基本的工作模式，分别是：AP模式、AP client模式、repeater模式、Bridge（Point to Point）模式和Bridge（Point to Multi-Point）模式。
AP模式：
AP（Access Point，接入点模式），这是我们无线AP的基本工作模式，用于构建以无线AP为中心的集中控制式网络，所有通信都通过AP来转发，类似于有线网络中的交换机的功能。这种模式下连接方式大致如下图所示：
AP即可以和无线网卡建立无线连接，也可以和有线网卡通过网线建立有线连接。我们的501G只有一个LAN口，一般不用它来直接接电脑，而是用来与有线网络建立连接，直接连接前端的路由器或者是交换机。
在这种模式下，无线1到13。选择中应该注意的是，如果周围环境中还有其他的无线网络，尽量不要与它使用相同的频率段。然后选择501G工作的模式，我们的501G支持11Mbps带宽的802.11b、54Mbps带宽的802.11g模式（兼容802.11b模式）。同时注意开启无线功能，就是不要选中‘关闭无线功能’的这个选项即可。选中‘Access Point’选项，设置好SSID号即可。注意，通过无线方式与我们的无线AP建立连接的无线网卡上设置的SSID号必需与我们无线AP上设置的SSID号相同，否则无法接入网络。
AP客户端模式：
AP client模式下，即可以有线接入网络也可以无线接入网络，但此时接在无线AP下的电脑只能通过有线的方式进行连接，不能以无线方式与AP进行连接。工作在AP client模式下的无线AP建立连接的方式大致的如下图所示：
图中的无线设备A ，即可以是无线路由器，也可以是无线AP。注意在进行连接时，我们的无线AP所使用的频段最好是设置成与前端的这个无线设备A所使用的频段相同。
首先当然是频段、模式等基本设置，注意开启无线功能。然后选择AP的工作模式，使我们的501G工作在AP client模式下，并注意关闭WDS功能，否则无法与无线路由器建立无线连接。在client模式下，可以有两种方式使无线AP接入前端的无线路由器，一种就是通过设置和无线路由器相同的SSID号，从而连接无线路由器；另一种就是通过在‘AP的MAC地址’处填写无线路由器的LAN口的MAC地址来建立连接。
注意：在这种工作模式下，无线AP下面只能通过有线的方式连接一台电脑。因为我们的501G工作在AP client模式下，并且关闭WDS功能时，它只学习一个MAC地址。如果需要下面还可以连接多台电脑的话，可以在我们的501G下面连接一个路由器，501G的LAN口与路由器的WAN口连接，路由器LAN口下面可以接多台电脑。
当需要我们工作在AP client模式下的无线AP再与另外的无线AP建立连接时，连接的无线AP可以是AP模式，也可以是repeater模式。此时AP client模式下的WDS功能即可以是开启的，也可以是关闭的。
当与设置为AP模式的无线AP进行连接时，我们设置为AP client模式下的无线AP可以通过设置一个SSID号，使这个SSID号与设置成AP模式下的无线AP的SSID号相同来建立连接；也可以通过在client模式下的‘AP的MAC地址’栏中填写前端设置为AP模式的无线AP的MAC地址来进行连接。
当前端的AP设置为repeater模式时，它并没有SSID号，因此，我们设置为AP client的无线AP要与它建立连接，只能通过在‘AP的MAC地址’栏中填写前端AP的MAC地址来实现连接
C. 工业网络由哪些主要部分组成
从网络架构来看，可分为物理层、传输层、交互层和应用层；
从功能来看，可分为检测系统、控制系统、管理系统，主要包括：
1、检测系统：主要由传感器（群）、数据采集单元（子系统）、数据处理单元（子系统）、数据传输单元（子系统）等部分组成，主要用于实现前端数据采集和处理；
2、控制系统：主要由执行器（群）、控制单元（子系统）和数据传输单元（子系统）组成，主要用于执行机构的控制；
3、管理系统：主要包括数据传输单元（子系统）、调度单元（子系统）、数据管理单元（子系统）、数据分析单元（子系统）等，主要用于集中调度和后台管理；
D. 简要的设计一套基于Zigbee技术的无线工业控制或数据采集监控系统，画出网络的结构图
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和"嗡嗡"(zig)地抖动翅膀的"舞蹈"来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
E. 什么是出色的工业无线网络
安全、高速率的稳定联接，能够稳定的长时间连续工作，能够提供全面而简便的网络控制。
工业级无线产品比较出名的就是思科了。不过思科工业级无线产品价格那是相当的贵，个人用的话无必要。
F. 求wlan的组网结构
一个无线局域网可当作有线局域网的扩展来使用，也可以独立作为有线局域网的替代设施，因此无线局域网提供了很强的组网灵活性。
无线局域网(WLAN)技术的成长始于20世纪80年代中期，它是由美国联邦通信委员会(FCC)为工业、科研和医学(ISM)频段的公共应用提供授权而产生的。这项政策使各大公司和终端用户不需要获得FCC许可证，就可以应用无线产品，从而促进了WLAN技术的发展和应用。
与有线局域网通过铜线或光纤等导体传输不同的是，无线局域网使用电磁频谱来传递信息。同无线广播和电视类似，无线局域网使用频道(Airwave)发送信息。传输可以通过使用无线微波或红外线实现，但要求所使用的有效频率且发送功率电平标准，在政府机构允许的范围之内。
WLAN技术的优势
WLAN是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。
WLAN技术使网上的计算机具有便携性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。
与有线网络相比，WLAN具有以下优点：
◆安装便捷：无线局域网的安装工作简单，它无需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽。它的安装时间只是安装有线网络时间的零头。
◆覆盖范围广：在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而无线局域网的通信范围，不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。
◆经济节约：由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，所以往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。WLAN不受布线接点位置的限制，具有传统局域网无法比拟的灵活性，可以避免或减少以上情况的发生。
◆易于扩展：WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游”(Roaming)等有线网络无法提供的特性。
◆传输速率高：WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s，传输距离可远至20km以上。应用到正交频分复用(OFDM)技术的WLAN，甚至可以达到54Mbit/s。
此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。
由于WLAN具有多方面的优点，其发展十分迅速。在最近几年里，WLAN已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。
WLAN的拓扑结构
WLAN有两种主要的拓扑结构，即自组织网络(也就是对等网络，即人们常称的Ad-Hoc网络)和基础结构网络(Infrastructure Network)。
自组织型WLAN是一种对等模型的网络，它的建立是为了满足暂时需求的服务。自组织网络是由一组有无线接口卡的无线终端，特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号(ESSID)和密码等对等的方式相互直连，在WLAN的覆盖范围之内，进行点对点，或点对多点之间的通信，如图1所示。
图1自组织网络结构
组建自组织网络不需要增添任何网络基础设施，仅需要移动节点及配置一种普通的协议。在这种拓扑结构中，不需要有中央控制器的协调。因此，自组织网络使用非集中式的MAC协议，例如CSMA/CA。但由于该协议所有节点具有相同的功能性，因此实施复杂并且造价昂贵。
自组织WLAN另一个重要方面，在于它不能采用全连接的拓扑结构。原因是对于两个移动节点而言，某一个节点可能会暂时处于另一个节点传输范围以外，它接收不到另一个节点的传输信号，因此无法在这两个节点之间直接建立通信。
基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络。在这种拓扑结构中，移动节点在基站(BS)的协调下接入到无线信道，如图2所示。
图2基础结构网络结构
基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络连接起来。当基站执行这项任务时，它被称为接入点(AP)。基础结构网络虽然也会使用非集中式MAC协议，如基于竞争的802.11协议可以用于基础结构的拓扑结构中，但大多数基础结构网络都使用集中式MAC协议，如轮询机制。由于大多数的协议过程都由接入点执行，移动节点只需要执行一小部分的功能，所以其复杂性大大降低。
在基础结构网路中，存在许多基站及基站覆盖范围下的移动节点形成的蜂窝小区。基站在小区内可以实现全网覆盖。在目前的实际应用中，大部分无线WLAN都是基于基础结构网络。
一个用户从一个地点移动到另一个地点，应该被认定为离开一个接入点，进入另一个接入点，这种情形称为“漫游”。漫游功能要求小区之间必须有合理的重叠，以便用户不会中断正在通信的链路连接。接入点之间也需要相互协调，以便用户透明地从一个小区漫游到另一个小区。发生漫游时，必须执行切换操作。切换既可以通过交换局，以集中的方式来控制，也可以通过移动节点，监测节点的信号强度来实现控制，也就是非集中式切换。
在基础结构型网络中，小区大小一般都比较小。小区半径的减小，意味着移动节点传输范围的缩短，这样可以减少功率损耗。并且，小的蜂窝小区可以采用频率复用技术，从而提高系统频谱利用率。目前，提高频谱利用率的常用策略有：固定信道分配(FCA)、动态信道分配(DCA)和功率控制(PC)等。
在使用FCA策略时，每个小区分配有固定的资源，但与移动节点数量无关。这种策略的问题在于，它没有充分考虑移动用户的分布。在人口稀少的地区，同样分配相同数量的带宽资源给小区，但小区可能仅包含几个或者是根本不包含任何移动节点，使资源被浪费。因此，在这种情况下，频谱的利用率并不是最优的。
在移动节点采用DCA、PC技术，或者是集成DCA和PC的技术，可以提高整个蜂窝系统的容量，减少信道干扰，并减少发射功率。
DCA技术将所有可用的信道放置在一个公共信道池中，并根据小区当前的负载，将这些信道动态地分配给小区。移动节点向基站报告其干扰水平，基站以最小干扰方式实现信道复用。
PC方案通过减小发送功率的方法，来减少系统中干扰，并减少移动节点的电池能量消耗。当某一个小区内受到的干扰增加时，PC方案通过增加发送节点的功率，来提高接收信号的信噪比(SIR)。当节点受到的干扰减小时，发送节点通过降低发送功率来节约能量。
除以上两种应用比较广泛的拓扑结构之外，还有另外一种正处于理论研究阶段的拓扑结构，即完全分布式网络拓扑结构。这种结构要求，相关节点在数据传输过程中完成一定的功能，类似于分组无线网的概念。对每一节点而言，它可能只知道网络的部分拓扑结构(也可通过安装专门软件获取全部拓扑知识)，但它可与邻近节点按某种方式共享对拓扑结构的认识，来完成分布路由算法，即路由网络上的每一节点要互相协助，以便将数据传送至目的节点。
分布式结构抗损性能好，移动能力强，可形成多跳网，适合较低速率的中小型网络。对于用户节点而言，它的复杂性和成本较其它拓扑结构高，并存在多径干扰和“远—近”效应。同时，随着网络规模的扩大，其性能指标下降较快。但分布式WLAN将在军事领域中具有很好的应用前景。
缩略语注释
WLAN：Wireless Local Area Network，无线局域网
FCC：Federal Communications Commission，美国联邦通信委员会
OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用
ESSID：Extended Service Set ID，扩展服务集标识号
FCA：Fixed Channel Allocation，固定信道分配
DCA：Dynamic Channel Allocation，动态信道分配
PC：Power Control，功率控制
SIR：Signal to Interference Noise Ratio，信噪比