什么是工业物联网？IIoT的要点
发布时间：2021-11-03 04:19:57 所属栏目：电商 来源：互联网
导读：为了延长电池寿命，发送数据的IoT无线电应仅在有数据要发送时才通电，而第二个功率小的无线电应仅监听主要无线电的唤醒信号。学者们说，他们正在取得进展，让这些都发挥作用。为了使物联网无处不在，许多人认为必须消除传感器和无线电的供电效率低下的问题
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为了延长电池寿命，发送数据的IoT无线电应仅在有数据要发送时才通电，而第二个功率小的无线电应仅监听主要无线电的唤醒信号。学者们说，他们正在取得进展，让这些都发挥作用。
为了使物联网无处不在，许多人认为必须消除传感器和无线电的供电效率低下的问题。电池的化学性能还不够好，而且更换电池的费用高。在很多情况下，太阳能电池充电并不是解决方案，因为这种通常固定的技术并不特别适合移动网络，或者临时网络。
因此，人们开始努力寻找更好的化学物质来延长电池寿命，或者寻找更高效的芯片和电子器件。一种思路是，只有在网络无线电需要传输突发数据时才唤醒它们。
“现在的问题是，这些现有的设备并不确切知道何时与网络同步，所以它们会周期性地醒来，甚至在没有什么可通信的情况下也会这样做，”加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程教授帕特里克·梅西尔在媒体发布会上解释道。“通过增加唤醒接收器，我们可以将小型物联网设备的电池寿命从几个月提高到几年，”他说。
唤醒(Wake-up)
学校说，使唤醒接收器有用的关键是在非常高的频率下实现它们。原因是：一切都变小了。该校解释说：“它使研究人员能够将包括天线，变压器和其他片外组件在内的所有组件缩小为一个更小的封装。” 学校的解决方案是X频段的9 GHz。
该设备使用特定的无线电信号(称为wake-up signature)来工作，该信号针对IoT传感器的专用唤醒接收器芯片。该无线电可以比数据无线电芯片以更少的能量消耗工作，因为它的唯一目的是监听唤醒签名。加州大学圣地亚哥分校的设备仅消耗22.3纳瓦。学校声称，这大约是LED小夜灯使用的功率的一半。然后，另一个耗能更大的无线电，将由唤醒无线电根据需要打开，执行更繁重的任务，比如实际发送数据。
斯坦福大学也一直在研究物联网唤醒解决方案。它的纳米级超声波设备类似狗叫声的频率。这所学校也在研究这样一个前提：使用更高频率意味着人们可以设计更小的电子封装。该大学随后在其网站上宣称，该公司的芯片耗电量“相当于点亮一个老式圣诞灯泡所需电量的十亿分之一” 。
重要的是，这两所大学的解决方案都允许真正耗费电力的数据广播在不使用时关闭，而不是像现在普遍的那样只是处于休眠或睡眠状态。
高灵敏度
加州大学圣地亚哥分校认为，它的X Band设备有两大优势。它解释说，它的设计在不同的环境温度下表现良好：它声称可用性从14华氏度到104华氏度。这一温度范围意味着唤醒可以用于室外，例如在海上垂直环境中。
该大学还说，它的灵敏度是有史以来在-69.5 dBm的研究中发表的最好的。不过，延迟是一种折衷，因为有540ms的延迟。但对于很多物联网应用来说，这可能不是问题，比如短突发、周期性数据发送，例如用于环境感知。
这些数字在无线通信领域令人印象深刻。 在一个小型，高度灵敏的系统中，功耗如此之低，同时仍保持了温度稳定性，” Mercier说。 “这将启用各种新的物联网应用。”为了延长电池寿命，发送数据的IoT无线电应仅在有数据要发送时才通电，而第二个功率小的无线电应仅监听主要无线电的唤醒信号。学者们说，他们正在取得进展，让这些都发挥作用。
为了使物联网无处不在，许多人认为必须消除传感器和无线电的供电效率低下的问题。电池的化学性能还不够好，而且更换电池的费用高。在很多情况下，太阳能电池充电并不是解决方案，因为这种通常固定的技术并不特别适合移动网络，或者临时网络。
因此，人们开始努力寻找更好的化学物质来延长电池寿命，或者寻找更高效的芯片和电子器件。一种思路是，只有在网络无线电需要传输突发数据时才唤醒它们。
“现在的问题是，这些现有的设备并不确切知道何时与网络同步，所以它们会周期性地醒来，甚至在没有什么可通信的情况下也会这样做，”加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程教授帕特里克·梅西尔在媒体发布会上解释道。“通过增加唤醒接收器，我们可以将小型物联网设备的电池寿命从几个月提高到几年，”他说。
唤醒(Wake-up)
学校说，使唤醒接收器有用的关键是在非常高的频率下实现它们。原因是：一切都变小了。该校解释说：“它使研究人员能够将包括天线，变压器和其他片外组件在内的所有组件缩小为一个更小的封装。” 学校的解决方案是X频段的9 GHz。
该设备使用特定的无线电信号(称为wake-up signature)来工作，该信号针对IoT传感器的专用唤醒接收器芯片。该无线电可以比数据无线电芯片以更少的能量消耗工作，因为它的唯一目的是监听唤醒签名。加州大学圣地亚哥分校的设备仅消耗22.3纳瓦。学校声称，这大约是LED小夜灯使用的功率的一半。然后，另一个耗能更大的无线电，将由唤醒无线电根据需要打开，执行更繁重的任务，比如实际发送数据。
斯坦福大学也一直在研究物联网唤醒解决方案。它的纳米级超声波设备类似狗叫声的频率。这所学校也在研究这样一个前提：使用更高频率意味着人们可以设计更小的电子封装。该大学随后在其网站上宣称，该公司的芯片耗电量“相当于点亮一个老式圣诞灯泡所需电量的十亿分之一” 。
重要的是，这两所大学的解决方案都允许真正耗费电力的数据广播在不使用时关闭，而不是像现在普遍的那样只是处于休眠或睡眠状态。
高灵敏度
加州大学圣地亚哥分校认为，它的X Band设备有两大优势。它解释说，它的设计在不同的环境温度下表现良好：它声称可用性从14华氏度到104华氏度。这一温度范围意味着唤醒可以用于室外，例如在海上垂直环境中。
该大学还说，它的灵敏度是有史以来在-69.5 dBm的研究中发表的最好的。不过，延迟是一种折衷，因为有540ms的延迟。但对于很多物联网应用来说，这可能不是问题，比如短突发、周期性数据发送，例如用于环境感知。
这些数字在无线通信领域令人印象深刻。 在一个小型，高度灵敏的系统中，功耗如此之低，同时仍保持了温度稳定性，” Mercier说。 “这将启用各种新的物联网应用。”工业物联网连接了交通、发电和医疗等行业的机器和设备。潜力很大，风险也很大。
每个人都听说过物联网，智能恒温器、联网冰箱、联网灯泡。但有一个被称为工业物联网的子集，它对商业、安全和生活的日常影响更为显著。
什么是IIoT?
IIoT是指工业物联网(Industrial Internet of Things)。广泛地说，它是将仪表和连接的传感器及其他设备应用于运输、能源和工业领域的机械和车辆。
实际上，这意味着广泛的差异。一个IIoT系统可能就像一个连接的捕鼠器一样简单，在家里发短信说它被激活了，而另一个IIoT系统则可能像一个全自动的大规模生产线一样复杂，它可以通过一个巨大的多层网络跟踪维护、生产效率，甚至订购和运输信息。
工业物联网与物联网
工业物联网(industrial internet of things)也称为the industrial internet(由GE创造的术语)和Internet of Industrial Things。无论您怎么说，IIoT与其他IoT应用程序的不同之处在于，它专注于连接石油和天然气、电力公用事业和医疗保健等行业中的机器和设备。
物联网包括消费者层面的设备，如健身手环或智能设备，以及在出现故障时通常不会产生紧急情况的其他应用程序。
简而言之，IIoT部署面临更多风险，因为系统故障和停机时间可能导致生命危险或高风险情况。
IIoT将计算机从IT带到操作技术，为仪器仪表提供了巨大的可能性，为几乎所有的工业操作带来了巨大的效率和生产率提升。
是什么让IIoT与众不同?
从技术上讲，IIoT的原理与任何其他IoT技术都类似，将自动化仪器和报告应用到以前没有这些功能的东西上。它的规模与简单系统大不相同，IIoT部署中可以存在成百上千个，甚至成千上万个独立的端点。
物联网应用
生产线的仪器可以让公司在非常精细的层次上跟踪和分析他们的流程，资产跟踪可以提供对大量材料的快速，可访问的概览，而且预测性维护可以有机会在变得严重之前解决问题，从而为公司节省大笔资金。潜在用例的数量是巨大的，并且与日俱增。
工业物联网协会(Industrial IoT Consortium)列出了IIoT的以下15种可能用途：
智能工厂仓储应用
预测性和远程维护
货运，货物和运输监控
互联物流
智能计量和智能电网
智慧城市应用
智能农业和牲畜监测
工业安全系统
能耗优化
工业供暖，通风和空调
生产设备监控
资产跟踪和智能物流
工业环境中的臭氧、气体和温度监测
对工人的安全和健康条件监测
资产绩效管理
物联网挑战
因为IIoT设备的使用寿命比消费类产品长得多(Canonical IoT和设备执行副总裁Mike Bell估计平均寿命为7到10年)，因此任何实施都必须持久。
甚至超出原始的规模和寿命，实施过程也可能会很复杂，充分利用从仪表收集的数据所必需的后端本身就是一项相当大的任务，必须与企业其他部门密切协调。它需要一种专门的策略来从端点收集数据，将其以可访问的格式存储(无论是在数据中心还是在云中)，然后将其提供给分析引擎，并具有将分析中的见解转化为可行且及时的信息的方法。
有很多不同的格式和技术可以满足连接设备之间机器对机器通信的不同需求。物理层技术，如Sigfox和Zigbee，软件层，如Weave和IoTivity，所有这些对于完整运行的IIoT环境都是必不可少的，并且它们必须具有互操作性。
IIoT安全问题
就像消费物联网一样，工业物联网也存在很多安全问题。回想一下Mirai僵尸网络，该僵尸网络利用安全性差的安全摄像头和其他小工具构成了巨大的DDoS武器。
除了可能使用受损的IIoT设备来创建大规模僵尸网络之外，还存在一个问题，即可以利用漏洞来窃取网络上已有的宝贵数据，这是另一种攻击媒介。
有一件事可能有助于保证IIoT的安全，那就是从物联网的消费者端借用越来越普遍的自动下载补丁的做法。有些公司不喜欢这样，他们更喜欢完全控制运行在他们机器上的软件，但从安全的角度来看，这可能会有很大帮助。
IT领导者担心的其他因素还包括：
缺乏标准化。为了将较新的技术移植到旧技术上，从传输协议到摄取格式的各种内容都有各种各样的设计和标准。简而言之，如果发送有关高炉温度的操作信息的控件不是由制造网络或数据摄取引擎的同一家公司制造的，则它们可能无法一起工作。
与传统技术的集成。许多旧设备的设计目的并不是以现代IIoT技术可以识别的格式提供数据，因此要让拥有数十年历史的电站控制器与复杂的IIoT基础设施进行对话可能需要进行一些转换。
钱。正如以上两点所强调的那样，全面拥抱IIoT需要新的硬件，新的软件和新的技术思维方式。这个想法是为了赚钱，但是可以理解的是，很多人对前期成本感到担忧。
人。充分利用IIoT通常需要机器学习、实时分析和数据科学方面的专业知识，更不用说网络技术的前沿知识了。 （编辑：网站开发网_马鞍山站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
