本书介绍第四次工业革命背景下的工业（信息）系统集成技术，内容涵盖两大部分。部分主要阐述现代工业企业信息化与自动化系统深度融合的信息化集成系统的体系结构、软件技术。重点说明工业企业信息化集成系统的层次结构及关键层次系统集成机制，特别是与制造过程和生产活动相关的系统信息集成机制。阐述系统集成的4要素：系统应用需求分析；开放的系统集成平台；接口技术以及构建基础系统的通信系统。同时介绍视频信息系统集成、地理信息系统集成和语音信息系统集成应用中的技术问题。第二部分介绍智慧城市系统集成技术、智能交通系统集成技、城市轨道交通系统集成技术及煤炭领域信息化集成系统系统集成技术的应用案例^[1] 。

第0章 概论 1

0.1 工业革命与工业4.0 1

0.1.1 次工业革命 1

0.1.2 第二次工业革命 2

0.1.3 第三次工业革命 2

0.2 第四次工业革命纲领——工业4.0 3

0.3 工业4.0新工业革命的特点 4

0.4 信息物理系统（CPS）——新工业革命的基础 8

0.4.1 信息物理系统（CPS）释义 8

0.4.2 工业4.0中的CPS 11

0.4.3 工业4.0 CPS的动态配置生产方式 14

0.5 企业信息化集成系统 15

0.5.1 我国工业信息化的发展与信息化集成系统 15

0.5.2 工业企业信息化集成系统总体层次架构 17

0.5.3 工业企业信息化集成系统组成 18

0.5.4 工业企业信息化集成系统也是工业企业的CPS系统 19

0.6 系统集成商与系统集成 19

0.6.1 概述 19

0.6.2 系统集成商与系统集成 20

0.6.3 系统集成的基本问题 23

0.7 工业4.0的系统集成技术 26

0.7.1 价值网络的横向集成 26

0.7.2 跨越整个价值链的端到端工程数字集成 27

0.7.3 纵向集成 28

0.7.4 信息化集成系统内的系统集成 29

篇 系统集成技术基础

第1章 现代工业信息化集成系统及其系统集成内涵 34

1.1 工业企业信息化集成系统 34

1.1.1 控制（制造）系统 35

1.1.2 企业（信息化）系统 38

1.2 信息化集成系统体系层次结构与功能 39

1.2.1 信息化集成系统体系层次结构 39

1.2.2 信息化集成系统功能图谱 41

1.3 信息化集成系统关键层次的系统集成 42

1.3.1 第4层与第3层的信息集成内涵 43

1.3.2 MES层生产活动分析 46

1.4 生产运行管理信息集成分析 47

1.4.1 生产运行管理活动模型 47

1.4.2 生产运行管理内涵 48

1.5 维护运行管理信息集成分析 51

1.5.1 维护运行管理的活动模型 52

1.5.2 维护运行管理的主要活动 53

1.6 质量运行管理信息集成分析 55

1.6.1 质量测试运行的活动模型 56

1.6.2 质量测试运行管理主要活动 57

1.7 库存运行管理信息集成分析 59

1.7.1 库存运行管理活动模型 59

1.7.2 库存运行管理主要活动 60

1.8 制造运行中的其他管理活动 62

1.9 企业系统的系统集成通则与实现 64

1.9.1 企业系统集成通则 64

1.9.2 企业系统集成的实现 65

第2章 系统集成应用需求分析 72

2.1 应用需求分析的一般方法 72

2.1.1 应用需求分析的4个过程 72

2.1.2 需求分析的两个阶段 78

2.1.3 SRS的模板 80

2.2 工业信息化集成系统需求分析 83

2.2.1 工业信息化集成系统信息化规划与总需求 84

2.2.2 工业信息化系统集成系统功能需求分析 85

2.2.3 工业信息化系统集成系统性能需求 89

2.2.4 工业信息化集成系统建设要求 90

2.3 专业板块信息化集成系统应用需求分析 92

2.3.1 专业板块信息化集成应用的总需求 92

2.3.2 专业数据主题分析 96

2.4 工厂（矿）生产执行系统应用需求分析 99

2.4.1 厂（矿）级（H1）MES应用需求分析 99

2.4.2 一个数字化制造车间生产执行系统应用需求分析 102

2.4.3 生产（制造）执行系统在新工业革命中的意义 105

2.5 工业4.0时代信息化集成系统应用需求 106

2.5.1 关于信息化集成系统的规划 106

2.5.2 企业信息化和制造自动化智能化的用户需求 107

2.5.3 企业信息化集成系统软件工程需求 107

第3章 系统集成软件平台 110

3.1 软件集成导论 110

3.1.1 软件集成对象 110

3.1.2 软件集成面临的挑战 111

3.1.3 软件集成方式 112

3.1.4 软件集成原则 112

3.1.5 软件集成方法 115

3.2 软件集成技术 115

3.2.1 中间件技术 115

3.2.2 通信中间件技术 116

3.2.3 消息中间件技术 121

3.2.4 数据集成技术 123

3.3 软件集成架构 125

3.3.1 软件架构概述 125

3.3.2 软件架构模式 126

3.3.3 分层分布式软件架构设计 131

3.3.4 CORBA架构 135

3.3.5 J2EE架构 136

3.3.6 NET架构 139

3.4 软件集成设计案例 143

3.4.1 总体结构 143

3.4.2 总体设计 145

3.4.3 关键技术选用 146

3.4.4 功能与实现 149

3.5 系统集成软件平台小结 153

第4章 系统集成接口开发与管理 154

4.1 系统集成接口需求 154

4.1.1 接口应用要求 154

4.1.2 接口实施要求 157

4.2 系统集成接口形式 158

4.2.1 硬接线形式 159

4.2.2 串行通信 159

4.2.3 现场总线 161

4.2.4 TCP/IP通信 161

4.2.5 分布组件和服务 162

4.2.6 其他形式 163

4.3 系统集成接口协议 163

4.3.1 接口协议结构 163

4.3.2 接口协议示例 166

4.4 接口可靠性设计 170

4.4.1 接口失效形式 170

4.4.2 失效预防措施 171

4.4.3 失效诊断措施 171

4.4.4 冗余容错措施 173

4.4.5 差错纠正措施 177

4.5 接口软件开发 177

4.5.1 接口软件需求 177

4.5.2 接口软件结构 178

4.5.3 接口驱动程序 179

4.5.4 接口软件配置 180

4.5.5 信息集成模式 181

4.6 系统集成接口管理 182

4.6.1 生命周期模型 182

4.6.2 技术活动管理 183

4.6.3 接口质量控制 184

4.6.4 接口描述规范 186

4.6.5 用AIP描述接口 188

第5章 系统化集成系统的通信系统 193

5.1 系统集成对通信系统的功能需求 193

5.2 通信系统的技术方案 194

5.2.1 同步数字传输系列（SDH） 195

5.2.2 开放传输系统（OTN） 196

5.2.3 异步转移模式（ATM） 197

5.2.4 多业务传送平台（MSTP） 198

5.2.5 以太网传输技术 199

5.2.6 弹性分组环（RPR）技术 200

5.2.7 分组传送网（PTN） 201

5.2.8 MSTP+技术 202

5.3 通信系统的应用 203

5.3.1 某城市轨道交通线路传输系统MSTP应用案例 203

5.3.2 某城市轨道交通线路传输系统MSTP内嵌RPR应用案例 205

5.3.3 某能源中心工业以太网应用案例 207

5.3.4 某矿井工业以太网应用案例 210

5.3.5 某城际轨道交通OTN应用案例 211

5.3.6 某城市轨道交通ISCS系统网络应用案例1 213

5.3.7 某城市轨道交通ISCS系统网络应用案例2 216

5.3.8 某城市轨道交通信号系统应用案例 219

5.4 TD-LTE 222

5.4.1 概述 222

5.4.2 车地移动通信应用案例 224

5.4.3 “天眼”工程应用案例 228

5.5 数字集群通信系统 232

5.5.1 几个主要的流派 232

5.5.2 TETRA数字集群的应用 234

第6章 视频信息系统集成 238

6.1 视频信息技术概述 238

6.1.1 视频信息技术发展历程 238

6.1.2 视频信息核心技术 239

6.2 视频信息系统软件平台 241

6.2.1 视频信息系统架构 241

6.3 视频信息系统功能 246

6.3.1 视频智能监控 246

6.3.2 视频智能防控 247

6.3.3 视频智能分析 248

6.3.4 卡口数据检索 249

6.3.5 运维管理 250

6.4 视频信息系统集成技术核心——视频内容智能分析及应用 251

6.4.1 视频图像处理技术 251

6.4.2 视频辅助分析技术 258

6.5 视频信息系统行业集成建设 263

6.5.1 企业生产管理 263

6.5.2 智慧城市 266

第7章 地理信息系统集成 269

7.1 地理信息系统的基本概念 269

7.2 地理信息系统的体系结构 270

7.2.1 混合结构 270

7.2.2 分层结构 272

7.2.3 统一结构 272

7.3 云GIS的发展 273

7.3.1 云GIS的定义 273

7.3.2 云GIS的优势 274

7.3.3 云GIS进一步发展所需的关键技术 275

7.4 地理信息系统的集成与二次开发 276

7.4.1 组件GIS及GIS的组件化 276

7.4.2 3S集成系统 277

7.4.3 地理信息系统的二次开发 282

7.5 地理信息系统的集成应用 284

7.5.1 地理信息系统在城市排水管网中的应用 284

7.5.2 地理信息系统在环境工程中的应用 294

第8章 语音信息系统集成 302

8.1 语音技术简介 302

8.1.1 语音增强 302

8.1.2 语音编码 304

8.1.3 语音合成 308

8.1.4 语音识别 311

8.1.5 声纹识别 314

8.2 网络语音通信（VoIP）系统 317

8.2.1 VoIP原理 318

8.2.2 VoIP的系统构成 318

8.2.3 VoIP关键技术 319

8.2.4 VoIP语音质量标准 321

8.2.5 展望 322

8.3 车载语音导航系统 322

8.3.1 系统介绍 323

8.3.2 系统部署 329

8.3.3 系统难点 330

8.3.4 展望 331

8.4 机器翻译系统 331

8.4.1 系统介绍 331

8.4.2 机器翻译的基本过程 332

8.4.3 机器翻译的理论和方法 334

8.4.4 展望 341

8.5 语音技术展望 342

第9章 企业信息化集成系统中的信息安全问题 345

9.1 企业信息化集成系统信息安全背景 345

9.2 企业（信息）系统信息安方案 346

9.2.1 企业（信息）系统信息安全现状 346

9.2.2 企业（信息）系统全生命周期信息安全分析 347

9.2.3 企业（信息）系统需求分析阶段的信息安全 347

9.2.4 企业（信息）系统设计与开发阶段的信息安方案 348

9.2.5 企业（信息）系统测试与验收阶段的信息安方案 350

9.2.6 企业（信息）系统维护阶段的信息安方案 350

9.2.7 企业（信息）系统淘汰阶段的信息安方案 351

9.3 企业信息化集成中的信息安全设计 351

9.3.1 企业（信息）系统信息安全建模 352

9.3.2 静态防御架构设计 353

9.3.3 动态监控平台设计 355

9.4 工业控制系统信息安方案 356

9.5 企业信息化集成中的技术与产品 360

9.5.1 信息安全防护类技术与产品 361

9.5.2 信息安全加固类技术与产品 363

9.5.3 信息安全检测类技术与产品 367

9.5.4 工业控制系统信息安全管理平台 376

9.6 系统集成中的信息安全管理 379

9.6.1 信息安全管理组织结构 379

9.6.2 信息安全管理制度 380

9.6.3 信息安全管理职责 383

9.7 系统集成中的信息安全运行维护 384

第10章 信息化集成系统的云计算与大数据 387

10.1 云计算的总体架构 388

10.1.1 云计算核心架构 389

10.1.2 云计算平台架构 389

10.2 云计算架构关键技术 395

10.2.1 超大规模资源调度算法 395

10.2.2 异构集成技术 397

10.2.3 与应用无关的可靠性保障技术 399

10.2.4 单VM及多VM的弹性伸缩技术 401

10.2.5 计算近端I/O性能加速技术 401

10.2.6 网络虚拟化技术 401

10.2.7 应用管理自动化技术 403

10.3 云计算核心架构竞争力衡量 403

10.4 云计算解决方案及应用场景 405

10.4.1 桌面云 405

10.4.2 存储云 405

10.4.3 IDC托管云 406

10.4.4 企业私有云 407

10.4.5 大数据分析云 409

10.4.6 数据库云 410

10.5 大数据平台核心技术与架构 411

10.6 企业级Hadoop 413

10.6.1 Apache Hadoop起源 413

10.6.2 企业级Hadoop总体框架 414

10.7 未来大数据应用 415

10.7.1 身边的大数据 415

10.7.2 大数据将重构新的商业思维和商业模式 416

第二篇 系统集成技术应用

第11章 智慧城市建设中的系统集成技术 420

11.1 智慧城市概述 420

11.1.1 智慧城市概念 420

11.1.2 智慧城市发展历史 420

11.1.3 智慧城市的系统集成技术及特点 421

11.2 智慧城市集成共享平台架构与组成 424

11.2.1 集成共享平台的建设理念 424

11.2.2 集成共享平台的体系架构 424

11.2.3 集成共享平台的功能及技术特点 425

11.3 智慧城市的基础网络 426

11.3.1 智慧城市的基础网络架构 426

11.3.2 智慧城市基础网络的通信技术 427

11.4 智慧城市大数据分析 429

11.4.1 智慧城市的大数据来源及特征 429

11.4.2 智慧城市中大数据系统框架 430

11.5 智慧城市各领域集成应用 432

11.5.1 智慧城市顶层设计 432

11.5.2 应急系统 435

11.5.3 平安城市 439

11.5.4 智慧 443

11.5.5 智慧医疗 446

11.5.6 智慧旅游 452

11.5.7 低碳节能 458

第12章 智能交通的系统集成技术 462

12.1 城市智能交通系统ITS的组成 462

12.1.1 智能交通系统的分类 462

12.1.2 城市道路智能交通系统的信息集成架构 464

12.2 城市客运交通枢纽综合管理的信息集成与应用 473

12.2.1 城市客运交通枢纽信息化集成系统 473

12.2.2 交通枢纽综合管理信息系统的关键技术和设计 476

12.2.3 交通管理系统的关键技术和设计 484

12.2.4 客流管理系统的关键技术和设计 489

12.2.5 虹桥枢纽室内无线分布系统的集成技术 494

第13章 城市轨道交通综合监控系统的系统集成技术 496

13.1 概论 496

13.1.1 城市轨道交通信息化集成系统 496

13.1.2 城市轨道交通自动化监控系统 497

13.2 综合监控系统构成 499

13.2.1 级系统构成 501

13.2.2 车站级系统构成 501

13.2.3 车辆段系统构成 502

13.2.4 网络构成 502

13.2.5 软件架构 503

13.3 接口技术 509

13.3.1 综合监控系统接口技术概论 509

13.3.2 综合监控系统接口开发规范过程 511

13.4 城市线网指挥中心系统 520

13.4.1 城市线网指挥中心概述 520

13.4.2 TCC运营管理模式 521

13.4.3 TCC系统总体架构 522

第14章 煤炭领域信息化系统的信息集成技术 528

14.1 煤炭领域集成需求分析 528

14.2 煤炭领域集成架构设计 532

14.3 煤炭领域系统集成标准 534

14.3.1 服务调用集成方式 535

14.4 煤炭领域纵向集成案例解析 537

14.5 煤炭领域横向集成案例解析 543

14.6 煤炭领域全面集成应用效果 548

14.6.1 业务与IT全面集成方法 548

14.6.2 企业信息系统全面集成效果 552

14.7 煤炭领域工业4.0应用展望 556

14.7.1 生产执行层 556

14.7.2 设备监控层 556

14.7.3 采煤作业层 557

14.8 小结 558

参考文献

编后记

^[1]