第一章信息化发展
1.1 信息与信息化
1.1.1 信息
信息是物质、能量及其属性的标示的集合，是确定性的增加。
它以物质介质为载体，在传递和反映世界各种事物存在方式、运动状态等的表征。
信息不是物质，也不是能力，它以一种普遍形式，表达物质运动规律，在客观世界中大量存在、产生和传递。
信息的定义：1948年数学家香在《通讯的数学理论》中提出：信息是用来消除随机不定性的东西
信息的特征与质量：
特征：客观性、普遍性、无限性、动态性、相对性、依附性、变换性、传递性、层次性、系统性、转化性。
质量：精确性、完整性、可靠性、及时性，经济性、可验证性、安全性 ；例如对于金融，最重要是的安全性；对于经济与社会信息而言，最重要的是及时性。
1.1.2 信息系统
信息系统及其特性
信息系统：是通过输入数据，然后进行加工处理，最后产生信息的系统。显著特点：面向管理和支持生产。
以计算机为基础的信息系统可以定义为：结合管理理论和方法，应用信息技术解决管理问题，提高生产效率，为生产或信息化过程以及管理和决策提供支撑的系统。信息系统是管理模型、信息处理模型和系统实现条件的结合，抽象模型如下：
管理模型是指系统服务对象领域的专门知识，以及分析和处理该领域问题的模型，又称为对象的处理模型;
信息处理模型指系统处理信息的结构和方法。
管理模型中的理论和分析方法，在信息处理模型中转化为信息获取、存储、传输、加工和使用的规则;
系统实现条件指可供应用的计算机技术和通信技术、从事对象领域工作的人员，以及对这些资源的控制与融合。
信息系统的组成部件包括硬件、软件、数据库、网络、存储设备、感知设备、外设、人员以及把数据处理成信息的规程等。从用途类型来划分，信息系统一般包括电子商务系统、事务处理系统、管理信息系统、生产制造系统、电子政务系统、决策支持系统等。
信息系统生命周期
软件的生命周期通常包括:可行性分析与项目开发计划、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、维护等阶段。
信息系统的生命周期可以简化为: 系统规划(可行性分析与项目开发计划)，系统分析(需求分析)，系统设计(概要设计、详细设计)，系统实施(编码、测试)，系统运行和维护等阶段。如下图所示:
1.1.3 信息化
1、信息化内涵
信息化是一个过程，与工业化、现代化一样，是一个动态变化的过程。 信息化是指培养发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。 信息化内涵主要包括: 信息网络体系:包括信息资源、各种信息系统、公用通信网络平台等。 信息产业基础:包括信息科学技术研究与开发、信息装备制造、信息咨询服务等。 社会运行环境:包括现代工农业、管理体制、政策法律、规章制度、文化教育、道德观念等生产关系与上层建筑。 效用积累过程:包括劳动者素质、国家现代化水平和人民生活质量的不断提高，精神文明和物质文明建设不断进步等。
2、信息化体系
国家信息化体系包括：信息技术应用、信息资源、信息网络、信息技术和产业、信息化人才、信息化政策法规和标准规范。
3、信息化趋势
1）组织信息化趋势
2）国家信息化趋势
1.2 现代化基础设施
基础设施包括交通、能源、水利、物流等以传统基础设施和信息网络为核心的新型基础设施，在国家发展全局中具有战略性、基础性、先导性作用。统筹推进传统基础设施和新型基础设施建设，打造系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系，是我国当前在该领域的发展战略和导向。
1.2.1 新型基础设施建设
2018年召开的中央经济工作会议，首次提出“加快5G商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”，简称“新基建”。“新型基础设施建设”的提法由此产生，其主要包括5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大领域。
1、概念
新型基础设施是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。目前，新型基础设施主要包括如下三个方面。 (1) 信息基础设施。（2）融合基础设施 （3）创新基础设施
2、发展重点
新型基础设施建设更加侧重于突出产业转型升级的新方向，无论是人工智能还是物联网,都体现出加快推进产业高质量发展的大趋势。国家“十四五”规划中提出持续加快建设新型基础设施:①强化数字转型、智能升级、融合创新支撑，布局建设信息基础设施、融合基础设施创新基础设施等新型基础设施;②建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施，增强数据感知、传输、存储和运算能力;③加快5G网络规模化部署，持续提高用户普及率，推广升级千兆光纤网络:④前瞻布局6G网络技术储备;⑤扩容骨干网互联节点，新设批国际通信出入口，全面推进互联网协议第六版(IPv6)商用部署;实施中西部地区中小城市基础网络完善工程;⑦推动物联网全面发展，打造支持固移融合、宽窄结合的物联接入能力⑧加快构建全国一体化大数据中心体系，强化算力统筹智能调度，建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群，建设E级和10E级超级计算中心;积极稳妥发展工业互联网和车联网;⑩打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系，建设商业航天发射场;加快交通、能源、市政等传统基础设施数字化改造，加强泛在感知、终端联网、智能调度体系建设⑫发挥市场主导作用，打通多元化投资渠道，构建新型基础设施标准体系等。
1.2.2 工业互联网
工业互联网(Industrial Internet)是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径是第四次工业革命的重要基石。
1、平台体系
工业互联网平台体系具有四大层级:它以网络为基础，平台为中枢，数据为要素，安全为保障。
1）网络是基础
工业互联网网络体系包括网络互联、数据互通和标识解析三部分。
网络互联实现要素之间的数据传输，包括企业外网和企业内网。典型技术包括传统的工业总线、工业以太网以及创新的时间敏感网络(TSN)、确定性网络、5G等技术。
数据互通是通过对数据进行标准化描述和统一建模，实现要素之间传输信息的相互理解，数据互通涉及数据传输、数据语义语法等不同层面。
标识解析体系实现要素的标记、管理和定位，由标识编码、标识解析系统和标识数据服务组成，通过为物料机器、产品等物理资源和工序、软件、模型、数据等虚拟资源分配标识编码，实现物理实体和虚拟对象的逻辑定位和信息查询，支撑跨企业、跨地区、跨行业的数据共享共用。
2）平台是中枢
平台是中枢工业互联网平台体系包括边缘层、IaaS、PaaS 和 SaaS 四个层级，相当于工业互联网的“探作系统”。
它有四个主要作用:
①数据汇聚。网络层面采集的多源、异构、海量数据，传输至工业互联网平台，为深度分析和应用提供基础。
②建模分析。提供大数据、人工智能分析的算法模型和物理、化学等各类仿真工具，结合数字孪生、工业智能等技术，对海量数据挖掘分析，实现数据驱动的科学决策和智能应用。
③知识复用。将工业经验知识转化为平台上的模型库、知识库，并通过工业微服务组件方式，方便二次开发和重复调用，加速共性能力沉淀和普及。
④应用创新。面向研发设计、设备管理、企业运营、资源调度等场景，提供各类工业 APP、云化软件，帮助企业提质增效。
3）数据是要素
工业互联网数据有三个特性:
①重要性。数据是实现数字化、网络化、智能化的基础，没有数据的采集、流通、汇聚、计算、分析，各类新模式就是无源之水，数字化转型也就成为无本之木。
②专业性。工业互联网数据的价值在于分析利用，分析利用的途径必须依赖行业知识和工业机理。制造业千行百业、千差万别，每个模型、算法背后都需要长期积累和专业队伍，只有深耕细作才能发挥数据价值。
③复杂性。工业互联网运用的数据来源于“研产供销服”各环节,“人机料法环”各要素，ERP、MES、PLC等各系统，维度和复杂度远超消费互联网，面临采集困难、格式各异、分析复杂等挑战。
4）安全是保障
工业互联网安全体系涉及设备、控制、网络、平台、工业APP、数据等多方面网络安全问题，其核心任务就是要通过监测预警、应急响应、检测评估、功能测试等手段确保工业互联网健康有序发展。
三大特点:
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涉及范围广。工业互联网打破了传统工业相对封闭可信的环境，网络攻击可直达生产一线。联网设备的爆发式增长和工业互联网平台的广泛应用，使网络攻击面持续扩大。
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造成影响大。工业互联网涵盖制造业、能源等实体经济领域，一旦发生网络攻击、破坏行为，安全事件影响严重。
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企业防护基础弱。目前我国广大工业企业安全意识、防护能力仍然薄弱，整体安全保障能力有待进一步提升。
2、融合应用
工业互联网融合应用推动了一批新模式、新业态孕育兴起，提质、增效、降本、绿色、安全发展成效显著，初步形成了六大类典型应用模式。
(1)平台化设计。
(2)智能化制造。
(3)网络化协同。
(5)服务化延伸。
(6)数字化管理
1.2.3 车联网
车联网是新一代网络通信技术与汽车、电子、道路交通运输等领域深度融合的新兴产业形态。智能网联汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与车、路、人、云端等智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶的新一代汽车。
1、体系框架
车联网(Internet of Vehicles,IoV)系统是一个“端、管、云”三层体系。
(1)端系统。端系统是汽车的智能传感器负责采集与获取车辆的智能信息，感知行车状态与环境;是具有车内通信、车间通信、车网通信的泛在通信终端;同时还是让汽车具备1oV寻址和网络可信标识等能力的设备。 (2)管系统。管系统解决车与车、车与路、车与网、车与人等的互联互通，实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫游，在功能和性能上保障实时性、可服务性与网络泛在性，同时它是公网与专网的统一体。 (3)云系统。车联网是一个云架构的车辆运行信息平台，它的生态链包含了ITS、物流客货运、危特车辆、汽修汽配、汽车租赁、企事业车辆管理、汽车制造商、4S 店、车管、保险紧急救援、移动互联网等，是多源海量信息的汇聚，因此需要虚拟化、安全认证、实时交互海量存储等云计算功能，其应用系统也是围绕车辆的数据汇聚、计算、调度、监控、管理与应用的复合体系。
2、连接方式
车联网分别是车与云平台、车与车、车与路、车与人、车内设备之间等全方位网络链接。
(1)车与云平台间的通信是指车辆通过卫星无线通信或移动蜂窝等无线通信技术实现与车联网服务平台的信息传输，接收平台下达的控制指令，实时共享车辆数据。 (2)车与车间的通信是指车辆与车辆之间实现信息交流与信息共享，包括车辆位置、行驶速度等车辆状态信息，可用于判断道路车流状况。 (3)车与路间的通信是指借助地面道路固定通信设施实现车辆与道路间的信息交流，用于监测道路路面状况，引导车辆选择最佳行驶路径。 (4)车与人间的通信是指用户可以通过 Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等无线通信手段与车辆进行信息沟通，使用户能通过对应的移动终端设备监测并控制车辆。 (5)车内设备间的通信是指车辆内部各设备间的信息数据传输，用于对设备状态的实时检测与运行控制，建立数字化的车内控制系统。
3、场景应用
1）实用类场景应用 2）便捷类场景应用 3）效率类场景应用
后续待补充.....