最近ADI發布了多個工業物聯網應用案例，包括機場油庫監測、制藥廠用水量監測、山地水量監測、半導體晶圓廠的氣瓶監測等等，這些應用幾乎都有自然和電氣環境惡劣、施工難度大、工程施工對正常生產不能產生影響等共性。

ADI物聯網與安全解決方案副總裁Joy Weiss在前不久一次演講中將這種物聯網應用稱為極端物聯網(Extreme IoT)，區別于我們一般常用的工業物聯網的說法，這個術語將這類應用做了很好的歸類。因為這類物聯網具有明顯的特點和要求，從物聯網技術和系統角度出發，極端物聯網要求精密性、魯棒性、安全性和高精度，需要適應各種不同的工作條件。

從工業物聯網應用案例看開

工廠中半導體晶圓生產過程中會使用特殊氣體，儲氣罐填充數據通常利用一種我稱之為“人力網絡”的辦法來收集，也就是讓人帶著寫字板在工廠里四處走動手動查看儲罐的填充水平

并記下來，這個過程成本很高。為了監視該工廠中的175個儲罐，每天需要大約4小時而且容易出錯。若能連續地、遠程地做這些事情，不僅省錢而且能避免無計劃的停工，減少儲罐過早更換所造成的浪費。以電子方式提供這些數據，晶圓廠操作員便能分析消耗趨勢，主動調整工廠產能。

下圖可以看到，晶圓廠充滿著各種機器和管道，有線傳感器的成本會高到令人難以承受而且在晶圓廠的某些區域是根本行不通的。為了改造建筑物環境，無論是半導體晶圓廠還是商業建筑，或是任何你想引進極端物聯網技術的環境，需要無線通信，不只是從通信角度所說的無線通信。事實上，通信應能依靠低成本電池持續數年，從而也不需要供電源線。在解決這個案例的物聯網通信要求中，ADI采用了在業界普遍應用的Dust

ADI硅谷晶圓廠：對超過175個特種氣體鋼瓶密切監測以確保不間斷氣體供應。

知道有工業環境中存在問題是很重要的信息，而知道為什么有這些問題則是非常重要的洞察力。下面是半導體晶圓廠中的另一實際例子，如何快速定位電機中的問題根源，需要能夠精確監視電機內部的較小信號，以便確定系統是否超范圍運行。傳感器的尺寸、成本、封裝和功耗也是實現極端物聯網的重要因素，具有較寬帶寬和低噪聲的MEMS加速度計可以測量較小信號，這意味著它能更快速、更準確地確定系統是否超范圍運行。不僅知道電機是否超范圍，我們還能實際確定其根源，例如滾珠軸承損壞。

區別于一般的物聯網應用，極端物聯網是這樣的

當今社會越來越重視信息的價值——獲取事物信息并據此信息而做出行動判斷極具價值，它會讓我們的生活和工作變得更有效率、更安全、更環保、更輕松，但不同的應用場景對這些要求是不一樣的。她以居家為例，恒溫器的精度或者恒溫器中溫度傳感器的精度，可以偏離一兩度很可能沒人會注意到，該溫度數據送到家里的火爐所需的時間如果偏離一點點的話，從“系統”角度看，你去衣櫥拿一件毛衣穿上就能解決問題。但如果是在煉油廠，工廠中某一點的溫度或壓力即使變化很小，也可能導致情況從安全變為危險，危及工廠中或附近的人們。此外，生產中斷可能造成數十萬甚至數百萬美元的巨額損失，由此可見及時檢測微小變化是何等重要。

極端物聯網應用通常要求采用系統化方法來設計端到端應用，并精心考慮各個級別的解決方案，從而在所有時候都能正常工作，并提供可信賴的、及時的、精確的信息，這些要求包括在最惡劣的情況下執行精密檢測和測量，在節點、網關和云端進行低功耗信號處理，實現安全的端到端連接、嚴苛的安全考慮。

另外，在很多此類應用中，安裝或使用的人員并不了解技術，他們不是無線專家，不是電子專家，因此設計這些復雜產品時，必須從根本上做到易于使用、易于部署、易于調試，這些都很重要。在工業領域，工業4.0現在已經風靡全球，一般稱為工業物聯網。制造商們將互聯網接入工業自動化網絡，力圖將生產率和靈活性提升到新的層次。為此，我們需要智能傳感器，以及采用安全連接的控制系統。工業物聯網就是極端物聯網

危險環境司空見慣，電磁干擾也可能是這些應用的重大挑戰。此外，通過有線方式為傳感器供電并連接傳感器可能不現實，例如，給旋轉設備安裝有線傳感器是行不通的，因此無線方案是實現工業4.0普遍檢測的關鍵。

對于工業應用，另一個重要因素是頻繁需要時間敏感或帶時間戳的數據，確定性網絡支持控制應用 ，帶時間戳的數據可以用在算法中，分析整個工廠中的事件趨勢，以深化所收集信息的價值，大家可以去看看時間敏感網絡測試臺，了解有關這個概念的更多信息。

但在這些環境中，安全性不是可以討價還價的，工業物聯網應用對安全性有非常高的要求，這是半導體制造環境中的極端物聯網應用的一個實際例子。

小結

如果你在北京的街頭漫步，尋找下一個吃小吃的地方，你可以利用高德地圖找到，也可以利用肉眼視覺找出哪里可能有旅館，但是若要使農作物產量最大且水消耗量最少那么可能需要厘米精度的土質監測，以便知道自動灌溉設備需要往哪里灌水。在上面的例子中，盡管環境非常惡劣，工作環境宛如金屬的海洋，但此系統的可靠性要求比電信網絡中的運營商級通信要高出兩個數量級。這就是極端物聯網，環境極端而性能要求“極端”!