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、安防監控、和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域增加的互通互聯(lián)。對于制造業(yè)應用，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)使用嵌入設備和物件的傳感器和驅動(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)現自制實(shí)時(shí)的控制和調節，且增強供應鏈，這些能力是之前沒(méi)有的。
IIoT關(guān)鍵的演進(jìn)趨勢高度依賴(lài)半導體廠(chǎng)商的創(chuàng )新技術(shù)和方案。這些將有助于確保從概念設計過(guò)渡到現實(shí)世界工作的實(shí)施。
物聯(lián)網(wǎng)就在當下，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)）。由于面向消費者的物聯(lián)網(wǎng)顯示迅速發(fā)展的增長(cháng)和采用，制造業(yè)和服務(wù)業(yè)正設法利用和開(kāi)拓這種現象，以推動(dòng)生產(chǎn)力進(jìn)入他們的制造系統。進(jìn)入IIoT－物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)非常重要且快速增長(cháng)的子集，推進(jìn)業(yè)務(wù)中運算技術(shù)和信息技術(shù)越來(lái)越緊密的聯(lián)系。結果，IIoT將大大擴展組成物聯(lián)網(wǎng)的“物”的數量。
如果您不能測量它，您就無(wú)法改善它
出自Peter Drucker的名言“如果您不能測量它，您就無(wú)法改善它”是IIoT哲學(xué)的核心。推動(dòng)的趨勢是更多的測量，快速和多方面的分析和對數據的反應，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)。但為了測量更多，我們需要能感測更多–更多的參數，更準確和更頻繁。
傳感器是IIoT的基本核心。覆蓋軟件到現有的技術(shù)可帶來(lái)增量收益，但想要向前一步，我們需要整合更多的參數。我們感測的每一新參數帶來(lái)重要的機會(huì )和使系統更智能。傳感器是“眼、耳和手”，能擴展IIoT和它的能力。
傳統的傳感器不斷發(fā)展，我們可以更勝以往地測量溫度，光照，位置，液位，濕度，壓力和許多其他參數。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，功能和適應性有限?；谝曈X(jué)的感測消除這些限制，一旦一臺機器能“看到”，那么幾乎任何事情都是可能的。
隨著(zhù)視覺(jué)傳感、可編程性帶來(lái)靈活性，使單一的視覺(jué)系統能感知缺失（或錯位）的組件，或檢測到一個(gè)微妙的顏色變化，表明過(guò)程失控漂移。IIoT將繼續增加更多的基本傳感器來(lái)測量基本面，但基于視覺(jué)傳感的趨勢 － 靜態(tài)圖像和視頻 – 使更智能的系統更靈活、更有價(jià)值。
當生產(chǎn)線(xiàn)和工廠(chǎng)重新配置為從一個(gè)產(chǎn)品轉移到另一個(gè)，或構建一個(gè)復雜產(chǎn)品的變體，視覺(jué)系統不需要手動(dòng)復位或重新配置。它們只需要從一個(gè)控制程序簡(jiǎn)單的更改到下一個(gè)，系統就準備好運行 － 節省成本、時(shí)間和人力，并消除了我們人類(lèi)犯錯誤的機會(huì )。
“工業(yè)網(wǎng)絡(luò )數據”
在許多方面，數據是這場(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據，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)輸入信息到系統的日子已經(jīng)過(guò)去了，它太慢、昂貴、不一致且容易出錯。甚至條碼掃描也在被淘汰。IIoT現在需要數據，而且需要很多！
實(shí)時(shí)傳感可以以驚人的速度產(chǎn)生數據。“大數據” 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)系數據庫管理或分析。大數據是基于云推動(dòng)傳統計算的邊界，因為實(shí)時(shí)分析大數據集需要平臺可以存儲在分布式集群的大數據集，往往結合和處理來(lái)自多個(gè)源的數據。
機器可以學(xué)習，而且它們可以理解。當挖掘數據時(shí)，軟件會(huì )尋找數據中的模式和趨勢，并供人類(lèi)使用。機器學(xué)習遵循類(lèi)似的挖掘過(guò)程，但得到的信息是直接從機器到機器，使過(guò)程實(shí)時(shí)調整和改進(jìn)，以保持密切跟蹤過(guò)程。
云可要處理龐大的數據量和速度，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)。
云擴展了可用信息到組織外－到母公司、遠程員工、甚至供應商和客戶(hù)。此外，日常移動(dòng)設備越來(lái)越多的連接能力提供即時(shí)信息流的機會(huì )。無(wú)論是通知供應商批量缺陷，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場(chǎng)的生產(chǎn)經(jīng)理現場(chǎng)一切都好，這自動(dòng)信息流可驅動(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，機器們一起通信和解決問(wèn)題。
實(shí)現未來(lái)
IIoT較大的挑戰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。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、收集數據、廣播它們的狀態(tài)，并有連接的能力。這是藍圖，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量多個(gè)物理參數，如溫度、濕度、壓力和距離，和傳達數據而不使用直接電源。例如，安森美半導體近期推出了一個(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傳感器無(wú)法觸及的區域，這些地方或區域有許多IIoT應用。生物傳感器數據的獲得和處理中類(lèi)似的進(jìn)步將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在醫療保健行業(yè)的增長(cháng)。
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達到其全部潛力，我們需要用信息做些事。需要完成反饋循環(huán)和二進(jìn)制數據需要轉化為物理動(dòng)作。簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)或“反饋”控制易于通過(guò)半導體開(kāi)關(guān)的應用來(lái)實(shí)現，但許多工業(yè)控制更準確，需要比例控制或仔細（有時(shí)需要快速）定位。這可能意味著(zhù)從一個(gè)風(fēng)扇到控制環(huán)境或冷卻設備的一個(gè)關(guān)鍵部分，通過(guò)一個(gè)電機或伺服系統調整閥門(mén)，或一個(gè)準確的步進(jìn)電機以定位機器人手臂，完成一個(gè)準確的任務(wù)。
隨著(zhù)IIoT的迅速發(fā)展，這些執行器和控制器正看到類(lèi)似的進(jìn)步。電機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，包括功率段、驅動(dòng)器、保護和控制邏輯在單個(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。
寬廣的挑戰
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。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，這是我們看到的先進(jìn)元件供應商的價(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可擴展到新的IoT／IIoT功能和設備，基于新的嵌入式方案，支持快速采用。開(kāi)源支持也很重要，因為一個(gè)廣泛的生態(tài)系統和互操作性是使物聯(lián)網(wǎng)成功的關(guān)鍵。
以非常重要的視覺(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；更不要說(shuō)圖像處理軟件做一些有用的數據流。為加速這一領(lǐng)域的設計周期，安森美半導體通過(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。同樣，近期推出的EH無(wú)線(xiàn)傳感器物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件，使傳感器數據能移至云用于應用程序開(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)套件或參考設計，分享他們的專(zhuān)業(yè)知識，這非常大地有助于IIoT的快速增長(cháng)。
串在一起
傳感器、數據和致動(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、共享數據和問(wèn)題、接收和執行指令，那就沒(méi)有IIoT。
考慮到IIoT的要求，并不是所有的標準和協(xié)議都是令人滿(mǎn)意的。適用于智能手機PAN或單一供應商標準的技術(shù)是不可能成功的。相反，IIoT平臺支持一系列廣泛的標準，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)單一的平臺支持多種協(xié)議。ZigBee和Thread有很強的互補性，在這些協(xié)議背后的行業(yè)組織聯(lián)盟應推動(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)放標準用于低功耗802．15．4網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，可以很容易地和安全地將數百臺設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)大區域的固定或移動(dòng)的智能對象或傳感器提供相對低帶寬通信。示例應用包括在全國范圍內跟蹤集裝箱或車(chē)輛，并與地理上分散的資產(chǎn)如智能城市設備或石油泵和管道進(jìn)行通信。
總結
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)自動(dòng)工廠(chǎng)和制造流程。能遠程識別、監控和控制網(wǎng)絡(luò )的每一個(gè)別器件提供了更好的機會(huì )，尤其是在工業(yè)應用領(lǐng)域。對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。先進(jìn)的半導體公司處于使這IIoT的未來(lái)成為可能的前沿，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！
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