如今，借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT） 技術(shù)，企業(yè)已經(jīng)在生產(chǎn)優(yōu)化和降低維護(hù)成本方面獲益。盡管這些好處聽起來(lái)很普通，但它們正在推動(dòng)對(duì) IIoT 基礎(chǔ)設(shè)施的投資。展望未來(lái)，隨著制造業(yè)越來(lái)越數(shù)字化，是時(shí)候評(píng)估 IIoT 將采取何種形式了。

制造過程產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，可用于預(yù)測(cè)故障、優(yōu)化設(shè)備壽命、獲得新的收入來(lái)源、優(yōu)化生產(chǎn)過程以更好地滿足市場(chǎng)需求等等。當(dāng)然，為了產(chǎn)生這些好處的數(shù)據(jù)，必須在本地實(shí)時(shí)收集、處理和/或離線存儲(chǔ)以供以后使用，并采取行動(dòng)。然而，推動(dòng)對(duì)不同類型邊緣計(jì)算設(shè)備的需求是需要在本地處理數(shù)據(jù)。

在這篇文章中，我將討論將數(shù)據(jù)處理移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)邊緣以創(chuàng)建不同類型的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的需求和不斷增強(qiáng)的能力。這樣的網(wǎng)絡(luò)可能不具有嚴(yán)格的層次結(jié)構(gòu)。相反，它將在多種形式的邊緣設(shè)備中展示各種連接和處理選項(xiàng)。

將數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)移到邊緣

我們現(xiàn)在看到，在工業(yè)環(huán)境中，數(shù)據(jù)處理正在向邊緣轉(zhuǎn)移。例如：

傳感器可以在本地準(zhǔn)確測(cè)量和記錄溫度，取代了在溫度超過某個(gè)閾值時(shí)跳閘的傳統(tǒng)溫度傳感器。這種傳感器可能永遠(yuǎn)不會(huì)與中央控制系統(tǒng)通信。但通過數(shù)據(jù)比較，他們可以在確定設(shè)備出現(xiàn)磨損跡象后發(fā)出預(yù)防性維護(hù)警報(bào)。

振動(dòng)傳感器可以連續(xù)記錄伺服電機(jī)的振動(dòng)。通過對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)的局部快速傅里葉變換 （FFT） 分析和主要振動(dòng)頻率的比較，如果振動(dòng)頻率超出規(guī)格，該傳感器可以標(biāo)記控制器。

看待 IIoT 的另一種方式

當(dāng)您查看傳統(tǒng)的 IoT 架構(gòu)時(shí)，傳感器和硬件位于底部。他們收集數(shù)據(jù)并將其向上發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器或平臺(tái)。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化，并在其上進(jìn)行其他應(yīng)用程序開發(fā)。由此產(chǎn)生的見解可用于確定設(shè)備是否需要維護(hù)、優(yōu)化生產(chǎn)過程或采取其他行動(dòng)。圖 1說明了這一流程。

圖 1. 傳統(tǒng)的分層物聯(lián)網(wǎng)模型。

工業(yè)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)不適合這種流程。一方面，在每個(gè)傳感器中放置 5G 無(wú)線電或 WiFi 根本不切實(shí)際，尤其是考慮到其中一些環(huán)境的惡劣運(yùn)行條件。此外，傳感器收集的大多數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)僅在特定時(shí)刻才有價(jià)值。例如，當(dāng)接近探測(cè)器感應(yīng)到有人危險(xiǎn)地靠近設(shè)備時(shí)，它需要關(guān)閉電機(jī)或?qū)⑵浣档偷桨踩俣取Ｔ摂?shù)據(jù)不需要向上發(fā)送堆棧以進(jìn)行管理決策。還有一些涉及帶寬浪費(fèi)的情況，例如通過網(wǎng)絡(luò)逐秒發(fā)送振動(dòng)數(shù)據(jù)。在這些情況下，擁有一份總結(jié)報(bào)告（關(guān)于 FFT 分析）可能對(duì)以后的分析更有用。圖2提供了 IIoT 網(wǎng)絡(luò)的示例。

圖 2. 真實(shí)的 IIoT 網(wǎng)絡(luò)示例。

在圖2所示的示例中，很多數(shù)據(jù)處理都是在本地處理的；可以使用邊緣服務(wù)器分析多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)。使用堅(jiān)固的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)（如工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、RS-485 或 BACNet）代替 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)連接。匯總數(shù)據(jù)從邊緣服務(wù)器放置在網(wǎng)絡(luò)上。然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上進(jìn)行分析和可視化，并為其開發(fā)不同的應(yīng)用程序。

總結(jié)

隨著邊緣處理在不同的 IIoT 應(yīng)用中變得更加不可或缺，底層技術(shù)具有滿足小尺寸和低功耗要求的共同需求。然而，除了這些規(guī)范之外，系統(tǒng)本身可能會(huì)根據(jù)最終應(yīng)用的目的和要求而有很大差異。專注于特定領(lǐng)域的公司將為他們的領(lǐng)域開發(fā)邊緣設(shè)備。隨著我們?cè)谠擃I(lǐng)域看到越來(lái)越多的這些邊緣設(shè)備，我們將看到 IIoT 架構(gòu)將如何改變通常被推廣的架構(gòu)。事實(shí)上，大部分價(jià)值將從云設(shè)備制造商流向在特定應(yīng)用的特定類型邊緣設(shè)備方面的專家公司。

審核編輯：郭婷