工业物联网的规划、部署、使用阶段

工业物联网(IIoT)是智能制造、工业4.0以及自动化和控制领域其他趋势的关键组成部分。虽然这个术语可能被过度使用，但下面的问题可以作为工程师和其他人走过工业物联网规划、部署和使用阶段的模板。

工业物联网:从数据中创造积极的见解

从核心来看，工业物联网是一组相对便宜的组件，用于收集和传输数据到应用程序，应用程序对数据进行分析和处理，以生成有用的输出。这些数据可用于获得对设备运行性能的洞察(作为预测分析的一部分)，提供机器学习或统计分析包，或允许丰富的趋势或历史图表和图形。主要思想是更多。

通过更多的设备收集更多的数据，工程师、统计学家、数据科学家和其他参与设备设计和操作的人将更全面地了解导致停机、停机、报废和产品质量差的现实问题。更多的是设备、数据、频率和理解。从这些数据中获得的见解使组织能够从被动姿态过渡到主动姿态。

拥有数十个、数百个或数千个传感器和数据收集器并不是一个完整的工业物联网解决方案。一个完整的工业物联网解决方案还需要传输机制和处理数据的软件包。制定工业物联网战略必须包括数据通信需求、部署标准以及对所有权、支持或维护的期望。

您的组织是否同意IIoT设备利用与可编程逻辑控制器(plc)和人机界面(hmi)相同的网络?该设施是否位于有4/5G无线网络且可用于工业物联网设备的位置?是否允许并可用其他无线协议，如Bluetooth Low Energy (BLE)或LoRaWAN ?组织内部有哪些安全策略或需求必须对这些解决方案进行评估?

工业物联网:评估数据来源

最终的设计有几个因素，在接近一个工程挑战时，工业物联网解决方案似乎适合。工程师首先应该评估数据的来源。

1.问题:是否需要安装新的传感器或仪器?设备的电源和通信电缆将如何处理?

注意事项:许多工业物联网设备可以由电池供电，使用寿命从一到五年不等，具体取决于占空比。一些设备可以使用安装点可用的能源自行供电。

2.问题:这些数据可能的格式是什么，比如MQTT、4-20mA、REST API、RS232、JSON和RS485?是否需要对数据进行翻译或转换?如果是这样，转换将发生在哪里?

注意事项:为了节省通信时间和能量，传感器可能会传输一个紧凑的比特流，然后需要将其分解成单独的数据字段。

3.问题:是否每10秒或10分钟就需要新数据?在每次通信期间发送了多少数据?

注意事项:例如，LoRaWAN对单个设备在给定时间内可以发送的数据量有上限，带宽通常以单位数或低双位数千比特/秒(kbps)速率测量。如果使用蜂窝调制解调器，了解一个月产生的数据量是至关重要的，以避免超量或其他罚款。

4.问题:数据源和传感器之间的距离是以码/米还是英里/公里来测量的?现有的远程网络是否已经到位，还是需要创建一个新的网络?

注意事项:本地地形、空间中使用的其他频率或物理基础设施和设备可能会影响不同通信协议的范围限制。这可能会阻碍或减少设备的有效范围。

确定如何处理工业物联网数据

接下来，工程师必须决定如何处理生成的数据。这些数据点的关联、存储和时间戳对于有效地使用信息都是至关重要的。

1.问题:将传感器与特定组件、机器或区域关联的策略是什么?谁来跟踪部署的工业物联网设备的库存及其位置?

注意事项:这些都是资产，必须按照与其他网络连接设备相同的策略和程序进行管理。

2.问题:数据将存储在哪里以及如何存储?它会转移到基于云的服务还是转移到本地数据库?如何解决失去互联网接入的问题?

注意事项:在选择数据存储解决方案时，要考虑每天产生的数据量和必须存储的数据量。

3.问题:如何使每个IIoT设备的时间或数据生成事件同步?IIoT设备之间的时间差异有多大是可接受的?

注意事项:蜂窝设备使用网络时钟，而无线或有线网络设备可能使用网络时间协议(NTP)。它们之间的差异只有几秒。

4.问题:每个IIoT设备如何报告时间?是否需要转换时间戳?

注意事项:一些设备以Epoch格式列出时间(自1970年1月1日以来经过的秒数)。其他设备使用国际标准时间记录时间，而其他设备则使用本地时区列出时间。日期和时间必须采用相同的格式，以便应用程序能够处理、比较和分析设备提供的数据和信息。

考虑工业物联网数据的可用性

由于数据现在保存在数据库或其他系统中，工程师必须考虑其用途或可访问性。

1.问题:数据只能通过工业物联网软件解决方案访问，还是也可以访问驱动软件的表和数据库?

注意事项:一些供应商或解决方案提供商只提供基于web或前端的访问。这种访问允许进行分析或可视化，但不允许将数据集成到其他内部解决方案中。

2.问题:软件是在基于云的平台上，还是在组织的环境中运行?是否有正常运行时间的保证?如果工业物联网解决方案一小时或一天都不可用，会有什么影响?

注意事项:随着来自这些工业物联网解决方案的数据和分析越来越重要，组织可能需要决定如果工业物联网系统离线，他们是否应该继续操作设备。

3.问题:谁将被允许访问，将授予什么类型的访问?合作伙伴、承包商或第三方是否被允许访问数据?

注意事项:工程师应与组织的IT或安全团队合作，了解数据共享、传输数据以及集成到现有身份和访问管理系统中的任何需求。

评估工业物联网设备的支持和管理

随着工业物联网设备和潜在的网络或网关就位，工程师应该评估这些设备的支持和管理。

1.问题:谁将负责响应设备故障或停机?

注意事项:电池供电的设备使用寿命有限，应定期更换电池进行维护。

2.问题:闲置的工业物联网设备会被保存吗?它们将被放置在哪里?更换故障设备的速度有多快?组织中有谁知道如何执行这些任务?

注意事项:在一个地点的技术人员可能需要接受额外的培训或文件，以允许他们更换这些组件。

3.问题:工业物联网设备的计划使用寿命是多长?在两到三年内，现有的硬件是否需要更换?

注意事项:组织可能需要根据工业物联网领域每年发生的快速变化来评估其战略。新的特性或功能可以提供足够的价值，从而在常规计划之前推动更换。

工业物联网可以使组织做出更聪明、更快速的决策，并通过提高效率、节省成本或避免成本来带来价值。虽然这篇文章带来的问题比答案更多，但通过这些问题和考虑因素，将产生一个更加健壮和全面的解决方案，避免在没有计划的情况下进入工业物联网的陷阱和陷阱。

艾伦纠缠是OT建筑师州际公路和一个2021年40岁以下的工程领导，在控制《工程》2021年9月刊。州际公路控制工程内容合作伙伴。由内容经理马克·霍斯克编辑，控制工程、《媒体，mhoske@cfemedia.com。

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