“物联网”是“互联网”的扩展，从概念上，物联网离不开互联网。物联网以互联网为基础，前者以“感知”为核心，后者以“链接”为核心。事实上，传统的互联网正在从单纯的“人上网”发展成为包含人和物的互联。有理由相信，“物联网”与“互联网”的界限会越来越模糊。
不过，在有些场合，人们并没有太注重区分工业互联网与工业物联网。
1、物联网与工业物联网
1.1物联网
1.2工业物联网
1.3物联网与工业物联网的区别与联系
总体上，IIoT可看作是IoT的一个子集。
（1）服务类型不同
IIoT中的通信是面向机器的，可横跨各种不同的市场和应用。IIoT场景包括：i）监视类应用，例如工厂生产过程的监视，和ii）对于自组织系统的创造应用，例如自动化的工业工厂。
（2）连接设备不同
物联网更注重设计新的标准，以一个灵活的、用户友好的方式将新的设备连接到互联网生态系统。相比之下，目前的IIoT设计强调的是集成和连接工厂、机器，从而提供更高效的生产和新服务。基于这个原因，与物联网相比，IIoT可以与其说是一场革命，不如说是一场进化。
（3）网络要求不同
物联网更加灵活，允许临时和移动网络结构，具有较低的时序和可靠性要求（除医疗应用程序）。另一方面，IIoT通常使用固定的网络结构，节点固定、中心化网络管理。IIoT的通信是机器对机器的连接，必须满足严格的实时性和可靠性要求。
（4）数据量不同
物联网生成的数据来自于应用，因此，其传输的数据量中等或者大量。而IIoT目前更多的是大数据分析，例如预测工业维护，因此，在IIoT中，传输的数据量非常大。
2、工业物联网架构
我们从不同的角度阐述工业物联网架构，以便更深入地把握其内涵。
2.1基于系统概念的IIoT架构描述
从工业系统的角度，文献[4]给出了比较简洁的IIoT系统结构，分为三层：物理层、通信层和应用层。
物理层
通信层
应用层
由各种工业应用组成，包括智能工厂、智能供应链等。这些智能工业应用利用众多的传感器和执行器，实现实时监控、精确控制和有效管理。
上述结构简单明了，便于理解IIoT的基本概念。
2.2面向服务的IoT体系架构描述
图2面向服务的物联网架构[2]
传感层
网络层
网络层的作用是实现所有物体的连接，并允许设备与连接的其它设备共享信息。网络层实际上由多种网络构成的异构网络。
服务层
接口层
在IIoT中，大多数设备由不同的制造商/供应商制造，因此，它们可能遵循不同的标准/协议。由于异构性的存在，在信息交换、设备之间的通信以及不同设备之间的协同事件处理等方面存在着许多交互问题。此外，参与物联网的设备不断增加，使得动态连接、通信、断开连接和操作变得更加困难。接口层也有必要简化事物的管理和互联。通用即插即用（UPnP），定义了一个规范，用于促进提供的各种服务的交互。接口概要文件用于描述应用程序和服务之间的规范。
2.3基于云的IIoT基础架构描述
文献[5]描述了典型的基于云的IIoT基础架构，由三层组成：设备层，网关层和云服务层，见图3。
图3基于云的工业物联网架构[5]
设备层
大多数物联网设备的资源有限，包括内存大小、计算能力和通信带宽等。此外，这些设备及其所采用的网络技术具有高度的异构性，给IIoT设备的互连带来了很大的挑战。由于异构性，设备之间的互操作性应当放在首位，以使得异构设备可以在语法和语义上以用户可接受的形式进行转换。
网关层
大多数公司和组织都部署自己的自定义网关来管理本地IIoT网络，聚合数据，并充当通往云的桥梁。这些定制的网关通常是已部署的IIoT基础设施的组成部分，直接导致“烟囱式”解决方案。这进一步导致了互操作性问题，即一个组织提供的数据和服务不能被其他组织的设备共享或使用（由于不同的网络协议，数据格式等），并且所采用的安全机制通常是专有的。
云服务层
3、工业物联网的关键技术
3.1识别和追踪技术
为了进一步推动RFID技术的发展，RFID可以与无线传感器网络相结合，更好地实时跟踪物体。特别是新兴的无线智能传感器技术，如电磁传感器、生物传感器、船外传感器、传感器标签、独立标签和传感器设备等，进一步促进了工业服务的实现。将智能传感器获取的数据与RFID数据集成，可以创建更适用于工业环境的物联网应用。
3.2通信技术
3.3网络
3.4服务管理
4、工业物联网的应用
4.1IIoT应用概述
工业物联网是物联网的重要分支，其应用很广阔，特别是在能源、交通运输（铁路和车站、机场、港口）、制造（采矿、石油和天然气、供应链、生产）等应用领域将发挥重要作用。
在谈到工业物联网的应用时，有两点值得注意：
二是工业物联网的概念和技术可以扩展应用到一些“非工业行业”，例如健康、安防、交通，等等。
在《工业物联网白皮书》（2017版，中国电子技术标准研究院）[5]中，描述了工业物联网的四个应用项目，包括：基于机床物联网的租赁应用、基于工业物联网的新保险模式、实现磨辊间轧辊流转的全程自动控制、基于工业物联网的物流自动化。但该白皮书没有给出IIoT更全面的应用描述。
4.2IIoT的应用分类
工业物联网IIoT的应用可分为过程自动化（PA）应用和工厂自动化（FA）应用[4]。
4.2.1过程自动化
过程自动化，其特征是一个工业过程，例如在化工、石油和发电厂的“自主”过程，在很少甚至没有人为干预的情况下实现控制和管理。过程自动化系统通常集成传感器、控制器和执行器，以实现信息收集、交互和过程驱动。
4.2.2工厂自动化
4.2.3IIoT的基本性能特征
节点数：工作区中一个控制器覆盖的节点数，它表示了系统的大小。
4.3IIoT的行业应用
除了显而易见的工厂自动化应用外，本节简要介绍工业物联网在几个行业中的应用。
电网包括三个基本功能：电能的产生（发电）、传输和分配。对于传统电网，由于许多因素，如消费者的低效电器和缺乏智能技术、低效的电能输送路由和分配、不可靠的通信和监测，尤其是缺乏储能机制，使得电网存在巨大的能源浪费。此外，电网还面临其它一些挑战，包括不断增长的能源需求、可靠性、安全性、新兴的可再生能源和老化的基础设施问题等等。为解决上述诸多问题，基于信息处理和通信技术的智能电网（SmartGrid）便应运而生，而工业物联网在智能电网中将扮演重要的角色。IIoT通过提供智能设备或IoT设备（例如传感器，执行器和智能仪表等）来监控、跟踪、分析和控制，将极大地改善智能电网的效能和安全性等。
4.3.2交通
4.3.3矿业安全生产
4.3.4食品供应链
4.3.5健康服务
5、工业物联网面临的挑战
5.1能源效率
许多IIoT应用设备依靠电池持久运行，而在很多应用场合更换电池很困难甚至不可能，或者更换电池带来的成本太高，为了在其使用寿命周期内无需更换电池，必须对节能设计提出要求。此外，IIoT应用设备通常需要密集部署，感测的数据需要以查询的形式发送，或者以连续的形式发送，设备会消耗大量的能量。综上，在IIoT中降低功耗和运行成本，是IIoT的一个重要问题。LPWAN是解决低能耗的有效途径。它采用多种节能设计实现低功耗运行：通常形成星型拓扑结构，有效避免多路分组路由消耗能量；将复杂性转移到网关；使用窄带通道，从而降低噪声水平和扩展传输范围。
除了一些方法提高能源效率，比如使用轻量级通信协议或采用如上所述的低功耗无线电收发器，一种新的技术趋势是能源收集。实际上，能源可以从环境资源中获得，例如热能、太阳能、振动和无线射频（RF）能源，等等。
5.2实时性
5.3共存性
随着IIoT设备的大量增长，许多设备使用相近频谱，这就带来了共存问题。设备之间的临频干扰必须解决。此外，由于设备密集、规模大，每种技术的特性可能会给IIoT技术带来额外的挑战。
可以从三个维度来解决IIoT中设备多样性的问题：多模射频、软件灵活性和跨技术通信。多模射频允许不同的IIoT设备可以相互通信；软件灵活性支持多种协议、连接框架和云服务。因此，未来需要研究如何在IIoT设备中实现跨技术通信。
5.4安全性
在设计安全的IIoT基础设施时，需要考虑以下几个安全特性:
1）IIoT设备需要具有防篡改能力，以抵抗潜在的物理攻击；
2）IIoT设备的存储需要对数据进行加密，以达到保密目的；
3）对IIoT设备之间的通信网络进行保密和完整性保护；
5）即使受到恶意用户对设备的物理损坏，系统还可正常运行，以保证IIoT的鲁棒性。
对称密钥密码学可以为IIoT设备提供轻量级的解决方案。然而，如果使用对称密钥加密，尤其针对低容量设备时，密钥存储和密钥管理都是大问题。此外，如果IIoT中的一个设备被破坏，它可能会泄漏所有其他密钥。公钥密码学通常提供更安全的特性和更低的存储要求，但由于复杂的加密算法而带来的高计算开销也是一大问题。椭圆曲线密码学（ECC）是一个好的解决方案，它提供了更小的密钥，减少了存储和传输要求。
5.5隐私
隐私是一个非常广泛和多样化的概念。IIoT中的隐私主要面临两个方面的挑战：数据收集过程和数据匿名化过程。由于信息的收集和存储受到限制，因此，在数据收集过程中可以保证隐私的保护。然而，考虑到数据匿名化的多样性，可能会采用不同的加密方案，这对隐私保护是一个挑战。此外，所收集的信息需要在IIoT设备之间共享，因此，加密数据的计算是数据匿名化的另一个挑战。