工业物联网技术面临的挑战与机遇

物联网(IoT)近年来在无线连接和传感方面取得重大的进展,配合处理、控制和电源管理设备的支持,现在物联网已经开始在消费和工业领域广泛部署。以下将为您介绍工业物联网(IIoT)所面临的各种挑战与机遇。

高度集成方案协助抢占庞大的商机

 行业分析公司Market & Markets估计,到2022年,全球IIoT业务每年将价值约1950亿美元。关于将要运行、连接的IoT节点的数量预测变化相当大,最雄心勃勃的说法是,到2020年将会有500亿个,而另一些人则认为,在这个阶段,200-300亿个则是一个比较实际的数字。可以肯定的是,未来几年将有数以亿计的物体与互联网连接,其中约有50%将用于某些类型的工业应用。

IIoT可以实现更高程度的自动化,从而提高生产力。它还可以帮助企业扩大他们可以提供的一系列服务,提高安全性,避免停机,更好地控制其资产,并且对生态环境变得更为负责任。

有许多不同的连接技术可以支持IIoT,其中一些已经实现,另外一些还正在兴起当中。它们包括传统的工业有线协议(如CAN总线、FieldBus、Hart、KNX,以太网、MBUS和PLC)以及无线协议。无线连接选项可以涵盖基于蜂窝网络的广域网(如LTE-M和未来的5G)或用于短距离节能(如Wi-Fi®、LoRa、ZigBee®、Z-Wave®和BLE)的“最后一里”实行。

IIoT通过基于云计算的自动化基础设施(包括激活照明、驱动电机、打开/关闭动作等),为远程控制不同的机制提供了发展机会。Li-Fi通信技术现在允许与先前传统的独立执行器进行接口连接。此外,不同的传感器技术可以被用于IIoT环境中,像是量测工业过程在运行时的温度,以及设备运行时的功耗与产能负载,大型商业温室中的环境光线和湿度水平,或离开工业锅炉排出气体中的氮氧化物含量。

对于传感器连接的网络,物体自身的功耗很可能比连接到执行器功耗小得多,因此这代表着绝大部分部署的物体都会采用电池供电。这对于IIoT推广很可能是至关重要的事,因为许多应用将依赖于部署在偏远地区的传感器(因此派工程师到现场定期更换电池将是不经济的)。无线接口的功耗和连接范围可能会对电池的寿命产生重大影响(所以采用BLE和其他超低功耗RF协议将会是较佳的选择)。在某些情况下,能量收集将被用于解决电力供应问题,使电池可以轻易地被省略掉。

除了由电池供电操作对IIoT硬件产生的限制之外,位于每个节点的电子设备可能还有其他限制,部署大量节点便意味着需要采用较低的物料清单成本。此外,可用空间也可能受到限制。云将成为IIoT数据处理和存储活动依赖的基础,基于物联网的数据必须在极其严格的控制程序下进行管理,并经过数据所有者的授权。为了减轻工业间谍、黑客行为,甚至是恐怖主义行为的潜在威胁,需要采用一个完全安全的服务产品。

安森美半导体早就认识到,在物联网/工业物联网发展的硬件和软件方面存在脱节的情况需要做些改善。这一个努力的成果便是安森美半导体的物联网开发套件(IDK)。它为工程师提供了一个现成的单一平台,展现了高度的灵活性,硬件和软件的要求可以得到充分满足。基于该公司高度复杂的NCS36510片上系统(SoC),其具有32位ARM® Cortex® M3处理器内核,它拥有所有构建高效、差异化的IIoT系统所需的硬件资源,以及与云接口的综合软件框架。

通过将不同的子卡连接到IDK基板上,可实现丰富的连接能力(Wi-Fi、SIGFOX、以太网,基于802.15.4 MAC的无线ZigBee和Thread协议等),传感器(运动、环境光源、速率等)和执行器(带步进和无刷电机驱动,加上驱动LED灯串的能力)选项可以添加到系统中。

与此硬件配套的基于Eclipse的集成开发环境(IDE),是由C++编译器、调试器、代码编辑器和一组与应用程序相关的库所组成。它允许以最适合它们特定应用的方式来配置IDK,但同时仍然受益于强大的安全功能和实时诊断/分析功能。IDK提供了一个高度可配置的平台,可帮助工程师在加快开发时间的同时,实现其系统设计目标,从而使系统部署更快,成本效益更高。

工业物联网应用潜藏着庞大的商机,通过采用安森美半导体的物联网开发套件,将可以加快产品的开发速度,抢占市场先机,值得你来深入体验与了解。

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