消费市场将带动制造业工业物联网

这是官方的。全世界都知道物联网(IoT)。一个最近在《华尔街日报》描述了围绕生产和消费由设备测量的数据而建立的业务的努力。这些业务是基于这样一种想法，即智能机器将有助于向消费者推销产品。你的鸡蛋纸盒会告诉你鸡蛋什么时候老了。你的冰箱会告诉你什么时候该买牛奶，并最终告诉你哪家超市的价格最优惠。而且，随着谷歌收购Nest，很明显，以消费者为基础的公司希望将你手机上的所有数据(位置、网页浏览历史等)与你家里的数据合并在一起。

几十年来，机器状态监测领域的工程师一直在从机器中收集数据。早期从远程机器收集数据是通过专用电话线和调制解调器完成的。监控和数据采集(SCADA)系统将数据存档以供历史审查。而且，随着越来越多的可编程逻辑控制器(PLC)的参与，机器对机器(M2M)领域出现了，本地PLC可以对来自远程机器的数据做出反应，以提高控制和安全性。

所以，如果机器状态监测工程师多年来一直活跃在M2M领域，他们为什么要关心物联网的嗡嗡声呢?原因是我们都将受益于为消费者市场所做的大量开发工作。还记得个人电脑是如何改变商业运作方式的吗?同样的破坏性活动也在这里起作用。让我们来探索一下。

硬件推动者

在过去的五年中，手机已经使美国的手机信号塔数量增加了42%，而互联网数据流量仅通过美国无线传输(不包括有线流量)。大约是每年1500拍字节．在过去的五年中，互联网数据消费平均每年增长约43%，近年来视频流几乎消耗了整个数据吞吐量的一半。此外，微处理器设计和微型微机电系统(MEMS)传感器最初是为手机开发的，现在正在考虑用于工业机器监测。这一趋势正在对传统的传感器和控制器产生影响。公司正在认真考虑让他们的机器“更智能”，因为随着基础设施变得无处不在，这样做的成本正在下降。即使是那些可能看不到立竿见影的好处的公司也在加入智能机器革命，因为他们担心被抛在后面。

正在开发的基础设施的一些例子是IMI的TO-8封装加速度计，Lord MicroStrain的传统加速度计的无线功能，将Wi-Fi和云集成到Electric Imp产品中的Imp模块，强大而快速的FPGA增强sbRIO控制器，用于复杂机器的监测和控制，来自国家仪器公司，基于zynq的MicroZed结合了ARM处理器技术和FPGA功能。Libelium的低功耗Waspmote有八种集成无线技术选项。

有趣的是，像AT&T和Verizon这样的手机供应商已经围绕M2M开发了业务单元，这样测量硬件产生的数据就可以连接到世界各地。显然，他们看到了通过承载机器产生的大量数据来增加业务的机会。而且，机器可以产生大量的数据。虽然不典型，但欧洲核子研究中心的大型强子对撞机说明了各种可能性:一台“机器”在过去四年里收集了超过100拍字节的数据。

软件推动者

所有机器监控设备和传感器产生的数据是过去几年广泛讨论的大数据话题的工业版本。

大数据对工程师来说并不新鲜。例如，工程师们几十年来一直在对机器进行状态监测;传统的SCADA历史记录是原始的大数据管理工具。

这样的历史记录仍然被广泛使用，但是它们基于标记的数据模型在某些情况下可能是限制性的，在我看来，这种情况越来越多。当然，绘制和分析一个或多个标记值作为时间函数的能力会带来巨大的好处。可以对来自暂态事件的数据进行监控和分析，以了解如何提高系统的可靠性。长期趋势有助于预测未来的问题，并允许主动计划维护。当然，传统的过程控制监控和调优也受益于SCADA系统中收集的数据。

然而，消费和使用来自不同传感器类型和机器的多个数据源的能力几十年来一直是一个难题。传统的基于sql的数据库已经产生了适合特定行业的定制解决方案。例如，用于旋转设备状态监测的工具传统上将RMS(均方根)振动水平推入SCADA系统，但实际振动波形会丢失。

这些波形包含诊断高振动水平的有价值的信息。是轴承吗?问题出在内线还是外线?)因此，开发了定制应用程序，将这些振动波形与SCADA历史数据合并，使振动工程师能够通过SCADA数据上的报警级别快速识别问题的发生，然后定位存档的振动数据，进行进一步的详细分析。

公司已经开始利用新兴技术来帮助简化多种类型数据的聚合，而不是构建定制应用程序，例如振动波形和基于标签的标量。其中一些技术来自Web工具，如RDF和其他NoSQL数据库，还有一些技术来自计算机之间增强的互连性，这简化了分布式系统的创建。

非结构化的优势

所有这些工具都可以处理非结构化数据，而不是关系数据库强加的表格结构。传统的关系数据库不仅使异类数据之间的链接创建复杂化，而且还将数据类型限制为有限的一组(除非将blob计算在内)，并且在需要对模式进行更改时不灵活。

较新的非结构化数据库不再局限于某些类型的数据。此外，这种结构的缺乏允许数据实体之间的任意连接以及在引入新实体或删除旧实体时的适应性。

管理任意数据源的一些有价值的工具有:VantagePoint，它是罗克韦尔自动化FactoryTalk的一部分;GE的工业互联网工具;Digi International云解决方案;来自Viewpoint Systems的Aperio数据库框架，用于连接任意数据;以及用于可视化和连接任意数据源的Thingworx平台。即使是低级工具，如NoSQL数据库，现在也被广泛使用。

部署和配置

监控多个资产的一个经常被忽视的方面是需要管理执行数据收集的设备套件。一个典型的场景可能在多个地理位置部署了数百到数千台设备。每个设备都有特定的通道配置(传感器类型和计数)和应用程序(在设备控制器上运行的执行分析和管理本地数据存储的软件)。随着时间的推移，这些设备会发生变化。也许需要一个新版本的应用软件来进行一些新的分析，或者已经包含了一个新的传感器。

理想情况下，新应用程序的部署或新通道配置管理的设置可以远程完成。大量的设备需要工具来帮助自动化部署。自动化有助于确保成功的部署，并有助于管理每个部署的可用配置。这种自动化仍然是一个新兴的主题，它将包括设备类型相关的工具和一些通用的配置管理工具。

商业技术帮助工业

通过利用来自消费者世界的所有技术发展，工业世界正在利用基础设施和产品平台的巨大收益来监视远程机器。工程师拥有比以往更多的工具来收集和分析来自这些机器的数据，并就资产利用率和预测性维护做出明智的决策。

Jim Campbell是Viewpoint Systems Inc.的总裁，该公司是位于纽约州罗切斯特市的控制系统集成商协会成员，由Mark T. Hoske编辑，CFE Media的内容经理。控制工程，mhoske@cfemedia.com．

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www.viewpointusa.com

www.controlsys.org

关键概念

• 专注于M2M、远程监控、数据可视化和管理系统。
• 为什么要使用这些而不是传统的SCADA历史学家来进行资产监控?

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