物聯(lián)網(wǎng)（IoT）已派生工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）概念，包括諸如工業(yè)自動(dòng)化、安防監(jiān)控、和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域增加的互通互聯(lián)。對(duì)于制造業(yè)應(yīng)用，IIoT具有巨大的潛力變革生產(chǎn)，通過(guò)為我們提供智能工廠(chǎng)和通用及靈活的量產(chǎn)。通過(guò)使用嵌入設(shè)備和物件的傳感器和驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)由有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，能提高生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)自制實(shí)時(shí)的控制和調(diào)節(jié)，且增強(qiáng)供應(yīng)鏈，這些能力是前所未有的。

IIoT關(guān)鍵的演進(jìn)趨勢(shì)高度依賴(lài)半導(dǎo)體廠(chǎng)商的創(chuàng)新技術(shù)和方案。這些將有助于確保從概念設(shè)計(jì)過(guò)渡到現(xiàn)實(shí)世界工作的實(shí)施。

物聯(lián)網(wǎng)就在當(dāng)下，并且已經(jīng)有一段時(shí)間了（雖然有不同的名稱(chēng)，如M2M和嵌入式互通互聯(lián)）。由于面向消費(fèi)者的物聯(lián)網(wǎng)顯示迅速發(fā)展的增長(zhǎng)和采用，制造業(yè)和服務(wù)業(yè)正設(shè)法利用和開(kāi)拓這種現(xiàn)象，以推動(dòng)生產(chǎn)力進(jìn)入他們的制造系統(tǒng)。進(jìn)入IIoT - 物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)非常重要且快速增長(zhǎng)的子集，推進(jìn)業(yè)務(wù)中運(yùn)算技術(shù)和信息技術(shù)越來(lái)越緊密的聯(lián)系。最終，IIoT將大大擴(kuò)展組成物聯(lián)網(wǎng)的“物”的數(shù)量。

如果您不能測(cè)量它，您就無(wú)法改善它

出自Peter Drucker的名言“如果您不能測(cè)量它，您就無(wú)法改善它”是IIoT哲學(xué)的核心。推動(dòng)的趨勢(shì)是更多的測(cè)量，快速和全面的分析和對(duì)數(shù)據(jù)的反應(yīng)，及更快的改進(jìn)過(guò)程，所有這些都將推動(dòng)更高的價(jià)值到全球業(yè)務(wù)。但為了測(cè)量更多，我們必須能感測(cè)更多 – 更多的參數(shù)，更準(zhǔn)確和更頻繁。

傳感器是IIoT的基本核心。覆蓋軟件到現(xiàn)有的技術(shù)可帶來(lái)增量收益，但想要真正向前一步，我們需要整合更多的參數(shù)。我們感測(cè)的每一新參數(shù)帶來(lái)重要的機(jī)會(huì)和使系統(tǒng)更智能。傳感器是“眼、耳和手”，能擴(kuò)展IIoT和它的能力。

傳統(tǒng)的傳感器不斷發(fā)展，我們可以更勝以往地測(cè)量溫度，光照，位置，液位，濕度，壓力和許多其他參數(shù)。但是，即使它們變得更小、更便宜、更嵌入式，這些傳感器都是專(zhuān)用的，因此，功能和適應(yīng)性有限。基于視覺(jué)的感測(cè)消除這些限制，一旦一臺(tái)機(jī)器能真正“看到”，那么幾乎任何事情都是可能的。

隨著視覺(jué)傳感、可編程性帶來(lái)靈活性，使單一的視覺(jué)系統(tǒng)能感知缺失（或錯(cuò)位）的組件，或檢測(cè)到一個(gè)微妙的顏色變化，表明過(guò)程失控漂移。IIoT將繼續(xù)增加更多的基本傳感器來(lái)測(cè)量基本面，但基于視覺(jué)傳感的趨勢(shì) - 靜態(tài)圖像和視頻 – 使更智能的系統(tǒng)更靈活、更有價(jià)值。

當(dāng)生產(chǎn)線(xiàn)和工廠(chǎng)重新配置為從一個(gè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到另一個(gè)，或構(gòu)建一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的變體，視覺(jué)系統(tǒng)不需要手動(dòng)復(fù)位或重新配置。它們只需要從一個(gè)控制程序簡(jiǎn)單的更改到下一個(gè)，系統(tǒng)就準(zhǔn)備好運(yùn)行 - 節(jié)省成本、時(shí)間和人力，并消除了我們?nèi)祟?lèi)犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。

“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)”

在許多方面，數(shù)據(jù)是這場(chǎng)變革的關(guān)鍵。傳感器通過(guò)檢查、平衡和冗余提供我們可以信任的數(shù)據(jù)，而后處理提供有價(jià)值的信息和能力來(lái)控制我們的工廠(chǎng)和流程，并改善它們。

人類(lèi)輸入信息到系統(tǒng)的日子已經(jīng)過(guò)去了，它太慢、昂貴、不一致且容易出錯(cuò)。甚至條碼掃描也在被淘汰。IIoT現(xiàn)在需要數(shù)據(jù)，而且需要很多！

實(shí)時(shí)傳感可以以驚人的速度產(chǎn)生數(shù)據(jù)?！按髷?shù)據(jù)” 的特點(diǎn)通常是“3V” ，即大量（Volume）、多種多樣（Variety）和快速（Velocity），不能由舊的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理或分析。大數(shù)據(jù)是基于云推動(dòng)傳統(tǒng)計(jì)算的邊界，因?yàn)閷?shí)時(shí)分析大數(shù)據(jù)集需要平臺(tái)可以存儲(chǔ)在分布式集群的大數(shù)據(jù)集，往往結(jié)合和處理來(lái)自多個(gè)源的數(shù)據(jù)。

機(jī)器可以學(xué)習(xí)，而且它們可以理解。當(dāng)挖掘數(shù)據(jù)時(shí)，軟件會(huì)尋找數(shù)據(jù)中的模式和趨勢(shì)，并供人類(lèi)使用。機(jī)器學(xué)習(xí)遵循類(lèi)似的挖掘過(guò)程，但得到的信息是直接從機(jī)器到機(jī)器，使過(guò)程實(shí)時(shí)調(diào)整和改進(jìn)，以保持密切跟蹤過(guò)程。

云可要處理龐大的數(shù)據(jù)量和速度，也帶來(lái)其他好處。它消除了在全球組織的障礙。例如，在中國(guó)智能工廠(chǎng)的問(wèn)題可帶來(lái)在歐洲一個(gè)類(lèi)似工廠(chǎng)即時(shí)和先發(fā)制人的流程改進(jìn)。

云擴(kuò)展了可用信息到組織外-到母公司、遠(yuǎn)程員工、甚至供應(yīng)商和客戶(hù)。此外，日常移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越多的連接能力提供即時(shí)信息流的機(jī)會(huì)。無(wú)論是通知供應(yīng)商批量缺陷，讓客戶(hù)知道他們的產(chǎn)品何時(shí)將完成或只是安撫非在現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)經(jīng)理現(xiàn)場(chǎng)一切都好，這自動(dòng)信息流可驅(qū)動(dòng)真實(shí)價(jià)值到業(yè)務(wù)及其與外部世界的關(guān)系。在智能工廠(chǎng)里，機(jī)器們一起通信和解決問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)未來(lái)

IIoT最大的挑戰(zhàn)和潛在的絆腳石之一是電源。IIoT的分布式性質(zhì)和需要將傳感器置于行動(dòng)之處使可靠的供電成為挑戰(zhàn)。更何況與為這么多的IIoT傳感器供電相關(guān)的不斷上漲的能源成本。

成功的傳感器，尤其是用于IIoT的，有四個(gè)基本屬性。它們需要自供電、收集數(shù)據(jù)、廣播它們的狀態(tài)，并有連接的能力。這是藍(lán)圖，而能量收集無(wú)線(xiàn)傳感器正是推動(dòng)IIoT所需要的。

從根本上說(shuō)，這種新一代的傳感器需要能夠測(cè)量多個(gè)物理參數(shù)，如溫度、濕度、壓力和距離，和傳達(dá)數(shù)據(jù)而不使用直接電源。例如，安森美半導(dǎo)體最近推出了一個(gè)無(wú)電池、無(wú)微控制器的無(wú)線(xiàn)傳感器系列。

這種技術(shù)創(chuàng)造了更多的傳感可能性和連接以前無(wú)法連接的。這些超薄、高性?xún)r(jià)比的器件可用于空間受限的地方或傳統(tǒng)傳感器無(wú)法觸及的區(qū)域，這些地方或區(qū)域有許多IIoT應(yīng)用。生物傳感器數(shù)據(jù)的獲得和處理中類(lèi)似的進(jìn)步將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療保健行業(yè)的增長(zhǎng)。

真正的突破是，這些傳感器通過(guò)能量收集（EH）獲得自己的動(dòng)力。EH對(duì)未來(lái)承諾很多。這原則不是新的，和很多大型可再生能源倡議有共通之處，如風(fēng)力發(fā)電或利用潮汐發(fā)電。能搜尋和積累免費(fèi)的環(huán)境能量使傳感器自主工作。來(lái)源是多方面的，包括明顯的太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電，而越來(lái)越多的其他領(lǐng)域，如動(dòng)能、熱梯度、體溫，甚至是聲能均在探索中。

實(shí)體描述

為了使IIoT達(dá)到其全部潛力，我們必須用信息做些事。需要完成反饋循環(huán)和二進(jìn)制數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)化為物理動(dòng)作。簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)或“反饋”控制易于通過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)，但許多工業(yè)控制更精密，需要比例控制或仔細(xì)（有時(shí)需要快速）定位。這可能意味著從一個(gè)風(fēng)扇到控制環(huán)境或冷卻設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵部分，通過(guò)一個(gè)電機(jī)或伺服系統(tǒng)調(diào)整閥門(mén)，或一個(gè)精密的步進(jìn)電機(jī)以定位機(jī)器人手臂，完成一個(gè)精密的任務(wù)。

隨著IIoT的迅速發(fā)展，這些執(zhí)行器和控制器正看到類(lèi)似的進(jìn)步。電機(jī)控制的分立方案正在迅速消失，新的、先進(jìn)的集成電源模塊正在取代它們的位置。提供完整的系統(tǒng)，包括功率段、驅(qū)動(dòng)器、保護(hù)和控制邏輯在單個(gè)模塊，這些新的、高度集成的方案更輕、更小，更便宜和更簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。

寬廣的挑戰(zhàn)

集成制造過(guò)程中所需的傳感技術(shù)的廣度有其自身的挑戰(zhàn)。建立一個(gè)充滿(mǎn)傳感器和致動(dòng)器的智能工廠(chǎng)所需的廣泛專(zhuān)知超出了許多工程師所具備專(zhuān)知的廣度，這是我們看到的領(lǐng)先元件供應(yīng)商的價(jià)值所在。

全集成的硬件和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境是至關(guān)重要的，以促進(jìn)特定功能的定制，用于終端產(chǎn)品。模塊化使得這些平臺(tái)可擴(kuò)展到新的IoT/IIoT功能和設(shè)備，基于新的嵌入式方案，支持快速采用。開(kāi)源支持也很重要，因?yàn)橐粋€(gè)廣泛的生態(tài)系統(tǒng)和互操作性是使物聯(lián)網(wǎng)成功的關(guān)鍵。

以極重要的視覺(jué)能力為例。從硬件的角度來(lái)看，這需要視頻處理技巧來(lái)實(shí)現(xiàn)；更不要說(shuō)圖像處理軟件做一些有用的數(shù)據(jù)流。為加速這一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)周期，安森美半導(dǎo)體通過(guò)工具如MatrixCamTM視頻開(kāi)發(fā)套件（VDK）與客戶(hù)工程師共享其知識(shí)。同樣，最近推出的EH無(wú)線(xiàn)傳感器物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件，使傳感器數(shù)據(jù)能移至云用于應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。這些都是許多例子中的一小部分，公司通過(guò)開(kāi)發(fā)套件或參考設(shè)計(jì)，分享他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這極大地有助于IIoT的快速增長(zhǎng)。

串在一起

傳感器、數(shù)據(jù)和致動(dòng)器都是IIoT的重要元素。但是，如果沒(méi)有一種方法來(lái)通信、共享數(shù)據(jù)和問(wèn)題、接收和執(zhí)行指令，那就沒(méi)有IIoT。

考慮到IIoT的要求，并不是所有的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議都是令人滿(mǎn)意的。適用于智能手機(jī)PAN或單一供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)是不可能成功的。相反，IIoT平臺(tái)支持一系列廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，包括Thread、SIGFOX、EnOcean、M-BUS、KNX、ZigBee？和專(zhuān)有的協(xié)議是重要的。采用軟件定義的無(wú)線(xiàn)電方法使一個(gè)單一的平臺(tái)支持多種協(xié)議。ZigBee和Thread有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，在這些協(xié)議背后的行業(yè)組織聯(lián)盟應(yīng)推動(dòng)在智能家居領(lǐng)域的廣泛采用。Thread是一個(gè)基于IP（IPv6）的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，建基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)用于低功耗802.15.4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，可以很容易地和安全地將數(shù)百臺(tái)設(shè)備彼此連接和直接連接到云。安全性和互操作性是Thread的兩個(gè)關(guān)鍵增值能力。

相反，SIGFOX支持廣域網(wǎng)，為部署在一個(gè)大區(qū)域的固定或移動(dòng)的智能對(duì)象或傳感器提供相對(duì)低帶寬通信。示例應(yīng)用包括在全國(guó)范圍內(nèi)跟蹤集裝箱或車(chē)輛，并與地理上分散的資產(chǎn)如智能城市設(shè)備或石油泵和管道進(jìn)行通信。

總結(jié)

IIoT為工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)令人興奮的未來(lái)，在那里，正迎來(lái)真正的自動(dòng)工廠(chǎng)和制造流程。能遠(yuǎn)程識(shí)別、監(jiān)控和控制網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)別器件提供了無(wú)與倫比的機(jī)會(huì)，尤其是在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)IIoT的成功至關(guān)重要的是以一種靈活和高能效的方式有效地嚙合和連接傳感、計(jì)算和控制技術(shù)。

發(fā)生在IIoT領(lǐng)域的快速發(fā)展和創(chuàng)新在管理效率、降低運(yùn)營(yíng)成本和更靈活、自學(xué)、流程方面推動(dòng)明顯的商業(yè)利益。領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司處于使這IIoT的未來(lái)成為可能的最前沿，具有廣泛的能力和技術(shù)。

不久，智能工廠(chǎng)將向世界各地的移動(dòng)設(shè)備發(fā)送消息，說(shuō)“有一個(gè)問(wèn)題被解決了，一切都如期進(jìn)行。”歡迎來(lái)到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的全新的世界！

責(zé)任編輯：ct