第1章智能感知与制造物联概述001
1.1当代制造业发展概况001
1.2制造装备物联技术002
1.3智能工厂生产中的传感技术004
1.4本书的章节构成004
思考题及习题005
参考文献005

第2章制造装备智能感知与物联的关键技术006
2.1制造装备智能感知与物联的系统架构与关键环节006
2.2智能感知技术008
2.2.1传感技术008
2.2.2识别技术009
2.2.3智能化传感网节点009
2.2.4移动感知技术010
2.3制造装备物联关键技术010
2.3.1物联接入技术010
2.3.2网络传输技术011
2.3.3网络通信技术011
2.3.4数据处理技术012
思考题及习题013
参考文献013

第3章制造装备的服役状态感知技术014
3.1制造装备服役状态感知技术概述014
3.2位移传感技术及传感器014
3.2.1精密磁栅位移传感技术014
3.2.2精密容栅位移传感技术019
3.2.3旋转变压器位移传感技术021
3.2.4激光干涉位移传感技术024
3.2.5磁致伸缩位移传感技术030
3.2.6互感式位移传感技术032
3.2.7光纤位移传感技术034
3.2.8电容位移传感技术035
3.3压力传感技术及传感器037
3.3.1应变式电阻压力传感技术037
3.3.2电容式压力传感技术044
3.3.3电感式压力传感技术046
3.3.4压电式压力传感技术047
3.4振动传感技术及传感器051
3.5温度传感技术及传感器054
3.5.1热电偶式温度传感技术054
3.5.2热电阻式温度传感技术057
3.6多功能集成传感技术058
3.6.1集成传感器的定义和特点058
3.6.2集成传感器的分类及应用058
思考题及习题060
参考文献060

第4章制造装备的大尺度空间坐标感知技术061
4.1制造装备空间坐标感知技术概述061
4.1.1制造装备空间坐标感知技术的现状061
4.1.2制造装备空间坐标感知技术存在的主要问题063
4.2激光跟踪仪065
4.2.1激光跟踪测量的基本原理065
4.2.2激光跟踪测量的关键技术066
4.3三坐标测量机068
4.3.1三坐标测量机的基本原理068
4.3.2三坐标测量机的关键技术070
4.4室内GPS（iGPS）074
4.4.1iGPS测量的基本原理074
4.4.2iGPS测量的关键技术076
参考文献079

第5章制造装备物联的通信技术081
5.1制造装备物联通信技术概述081
5.1.1制造装备物联通信技术的基本概念及网络结构081
5.1.2制造装备物联通信技术的发展现状082
5.1.3制造装备物联通信技术存在的主要问题083
5.2制造物联网数据信号特性及其传输084
5.2.1数据信号的频率特性084
5.2.2数字信号的模拟调制087
5.2.3模拟信号的数字编码088
5.2.4数字信号的数字编码089
5.3制造物联网信道特性与基本传输模式090
5.3.1信道及其基本传输参数090
5.3.2信道的交互方式091
5.3.3并行传输信道与串行传输信道092
5.4工业物联网串行通信中的同步控制技术092
5.4.1异步传输方式092
5.4.2同步传输方式093
5.5制造物联网信道的多路复用技术093
5.5.1频分多路复用技术094
5.5.2时分多路复用技术095
5.5.3码分多路复用技术095
5.5.4波分多路复用技术096
5.6制造物联网多点共享信道的访问、差错和拥塞控制097
5.6.1令牌访问技术097
5.6.2CSMA/CD访问技术099
5.6.3CSMA/CA访问技术099
5.6.4数据传输中的差错控制100
5.6.5数据传输中的流量与拥塞控制103
5.7制造物联网常用短距离无线通信技术104
5.7.1蓝牙无线通信技术104
5.7.2WiFi无线高保真通信技术106
5.7.3IrDA无线红外数据通信技术106
5.7.4ZigBee紫蜂无线通信技术108
5.7.5RFID射频识别无线通信技术109
5.7.6NFC近距离无线传输技术110
5.7.7UWB超宽带无线通信技术112
5.8第五代移动通信技术——5G113
5.8.15G网络架构与关键技术113
5.8.25G工业互联网网络安全技术114
5.8.35G+工业互联网115
思考题及习题117
参考文献117

第6章制造装备物联的现场总线技术119
6.1制造物联网现场总线技术概述119
6.1.1制造物联网现场总线的定义与特点119
6.1.2制造物联网现场总线技术的发展120
6.1.3制造物联网现场总线技术存在的主要问题122
6.2制造物联网现场总线技术的核心与基础123
6.2.1现场总线的核心——总线协议123
6.2.2现场总线的基础——智能现场装置124
6.2.3现场总线技术的原型与系统产生124
6.3制造物联网现场总线通信协议模型124
6.3.1协议分层124
6.3.2网络软件层次设计原则126
6.3.3总线通信协议基本模型126
6.3.4现场总线通信协议模型128
6.3.5现场总线网络拓扑结构129
6.4几种典型的制造物联网现场总线130
6.4.1CAN总线131
6.4.2LonWorks总线133
6.4.3FF总线133
6.4.4Profibus总线134
6.4.5ControlNet136
6.4.6DeviceNet138
6.5无线通信与制造物联网现场总线融合140
6.5.1制造物联网现场总线的无线接入方法140
6.5.2无线通信与现场总线的融合技术140
思考题及习题141
参考文献141

第7章制造装备物联的多传感器数据融合技术143
7.1多传感器数据融合概述143
7.1.1多传感器数据融合的概念143
7.1.2多传感器数据融合存在的主要问题144
7.2多传感器数据融合的基本原理与过程144
7.2.1多传感器数据融合的基本原理144
7.2.2多传感器数据融合的处理过程145
7.2.3多传感器数据融合的结构方式145
7.2.4多传感器数据融合的层次149
7.2.5多传感器数据融合的算法分类150
7.3卡尔曼滤波数据融合算法152
7.3.1卡尔曼滤波算法的定义152
7.3.2卡尔曼滤波的优缺点153
7.3.3扩展卡尔曼滤波算法154
7.4基于参数的多传感器数据融合算法155
7.4.1贝叶斯推理156
7.4.2DS理论算法158
7.5基于信息论的多传感器数据融合方法160
7.5.1人工神经网络算法160
7.5.2BP神经网络161
思考题及习题163
参考文献163

第8章制造装备物联的故障诊断与预测技术164
8.1制造装备故障诊断与预测技术概述164
8.1.1故障诊断与预测的研究现状164
8.1.2故障诊断与预测存在的主要问题166
8.2制造装备故障诊断与预测的信号处理167
8.2.1信号的分类与获得167
8.2.2信号的时域分析169
8.2.3信号的频域分析173
8.2.4信号的幅值域分析177
8.3基于特征提取的故障诊断方法180
8.3.1特征提取技术概述180
8.3.2机械故障诊断的内积变换180
8.3.3内积匹配评价准则180
8.4基于神经网络的故障诊断与预测182
8.4.1神经网络理论概述183
8.4.2基于BP网络的故障诊断与预测184
8.5大数据驱动的故障诊断187
8.5.1工业大数据概念与特点187
8.5.2工业大数据驱动的机械设备故障诊断框架187
8.5.3基于大数据驱动的故障诊断188
8.6制造装备寿命预测方法191
8.6.1制造装备性能退化预测技术191
8.6.2制造装备寿命预测技术198
8.7制造装备智能运维方法205
8.7.1制造装备智能运维的系统架构205
8.7.2制造装备智能运维的关键技术207
思考题及习题208
参考文献208

第9章智能传感与制造物联技术发展趋势210
9.1面向制造物联的智能传感技术发展趋势210
9.1.1智能制造中的智能传感需求210
9.1.2智能制造工厂中的智能传感技术210
9.1.3智能制造工厂中的先进传感技术212
9.1.4智能制造工厂中的传感技术发展需求213
9.2基于物联网的制造业信息化发展现状及趋势213
9.3基于智慧园区的数字工业发展趋势215
9.3.1智慧园区行业建设发展趋势215
9.3.2智慧工业园区数字化发展趋势215
9.3.3智慧工业园区赋能制造业新发展216
思考题及习题217
参考文献217