Instrumentation, Monitoring and Surveillance pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Routledge

作者:Saxena, K. R. (EDT)/ Penman, A. D. (EDT)

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:

价格:1158.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9789054102991

丛书系列:

图书标签:

• Instrumentation
• Monitoring
• Surveillance
• Sensors
• Data Acquisition
• Process Control
• Industrial Automation
• Signal Processing
• Measurement
• Security

跨越数字与现实的交汇：现代工程与信息系统的深度剖析 本书致力于为工程技术人员、系统架构师以及对复杂系统集成感兴趣的专业人士提供一份全面而深入的指南。它摒弃了传统单一学科的局限性，聚焦于如何利用前沿的计算技术、先进的传感器网络与强大的数据处理能力，构建出高度自动化、自适应和具备前瞻性洞察力的现代工程与管理系统。全书结构严谨，从理论基础到实际应用，层层递进，旨在培养读者从宏观系统设计到微观组件选型的全方位能力。 第一部分：现代系统架构与集成基础 本部分首先奠定了理解现代复杂系统的理论基石。我们首先探讨了从传统控制系统向基于服务的架构（SOA）和微服务架构（MSA）的演进过程，重点分析了这种转变对系统弹性、可扩展性和维护性的影响。在此基础上，本书详细阐述了工业物联网（IIoT）的体系结构模型，包括边缘计算（Edge Computing）、雾计算（Fog Computing）和云端平台的协同工作机制。我们深入研究了数据采集层的物理接口标准、协议转换策略以及数据预处理技术，确保数据在进入核心处理单元前即具备高保真度和标准化特性。 关键议题包括： 异构数据融合技术： 如何有效整合来自不同来源（如SCADA、PLC、企业资源规划系统ERP、CRM等）的数据流，实现信息视图的统一。 实时操作系统（RTOS）选型与优化： 在对时间敏感的应用场景中，选择合适的内核、调度算法和内存管理策略的重要性。 网络拓扑设计与冗余策略： 针对关键任务系统，如何设计具备高可用性和故障转移能力的通信网络，包括环网、星型和混合拓扑的优劣对比。 第二部分：高级数据处理与分析引擎 系统的价值在于其处理和解读信息的能力。本部分深入研究了支撑现代决策支持系统的核心数据技术栈。我们不仅关注传统的数据仓库和商业智能（BI）工具，更侧重于引入大数据处理框架，如Hadoop生态系统和Spark的并行计算模型，来处理PB级别的时间序列数据和非结构化日志信息。 核心内容聚焦于： 时序数据库（Time-Series Databases, TSDBs）的应用： 针对传感器和设备读数这种高频率、有序性强的数据类型，探讨InfluxDB、Prometheus等专业TSDB的性能优化、数据分层存储策略（热、温、冷数据分离）以及高效的查询语言（如Flux或PromQL）。 机器学习在系统优化中的作用： 本章详细介绍了用于异常检测（Anomaly Detection）、剩余寿命预测（RUL）和工艺参数自适应调整的监督式和非监督式学习模型。我们将具体分析如何构建高质量的标签数据集、处理数据不平衡问题以及评估模型在实际运行环境中的漂移现象。 数字孪生（Digital Twin）的构建与应用： 从物理模型的精确表示、实时状态同步机制到跨域仿真测试，本书提供了一套完整的数字孪生实现框架，特别是如何利用有限元分析（FEA）或计算流体力学（CFD）的结果来校准和验证孪生模型的预测能力。 第三部分：安全、可靠性与合规性工程 在高度互联的环境中，系统的安全性和可靠性是不可妥协的前提。本部分将安全和韧性工程提升到与功能实现同等重要的地位，探讨了如何构建纵深防御体系。 详细论述了以下关键领域： 信息安全与操作技术（OT）安全融合： 区分IT安全和OT安全的根本差异，并介绍了IEC 62443标准框架。重点讲解了网络分段（Segmentation）、零信任（Zero Trust）原则在工业网络中的落地实践，以及对传统工控协议（如Modbus TCP/IP、OPC UA）的安全加固措施。 系统韧性（Resilience）设计： 超越传统的容错（Fault Tolerance），本书探讨了如何设计能够从严重故障中快速恢复甚至适应性重构的系统。这包括主动降级模式（Graceful Degradation）、业务连续性规划（BCP）和灾难恢复（DR）的自动化流程。 数据治理与合规性： 鉴于全球范围内对数据隐私和行业特定法规（如特定国家的工业数据出口管制）的要求，本章提供了建立健全数据生命周期管理、溯源机制和审计日志系统的最佳实践。 第四部分：人机交互与过程可视化 再复杂的系统也需要清晰、高效的界面来指导操作人员和管理人员的决策。本部分专注于先进的可视化技术和人机交互（HCI）原则在工程界面设计中的应用。 内容涵盖： 情境感知型人机界面（CASA HMI）： 如何根据操作员的当前任务、系统状态和认知负荷动态调整信息呈现的密度和粒度，避免“信息过载”。 三维可视化与增强现实（AR）在现场维护中的集成： 探讨如何利用空间计算技术，将实时数据流叠加到物理设备上，为远程专家指导和一线维护提供精准的视觉参考。 决策支持系统的界面设计原则： 遵循认知工程学原理，设计直观的仪表板（Dashboards）和警报管理系统，确保关键信息（KRI/KPI）能够迅速被正确解读，并指导后续操作。 本书的最终目标是提供一个综合的蓝图，指导读者设计、部署和管理下一代高度集成、智能驱动的工程与信息系统，使其能够应对不断变化的技术挑战和日益复杂的运营环境。它不仅仅是一本技术手册，更是一部面向未来的系统思维指南。

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