什么是工业物联网(IIoT) ?
工业物联网是指在工业应用中使用连接的智能设备，用于自动化、远程监控和预测性维护等目的。工业物联网是一个更强大的物联网版本，或IoT，是商业和消费应用中的连接设备领域。在工业物联网用例中，智能设备可能部署在建筑车辆、供应链机器人、太阳能和风能、农业传感器系统、智能灌溉等领域。这些工业物联网应用往往有一个共同点:它们都部署在具有挑战性的环境中。
有轻工业工业物联网用例，如仪表，以及重工业用例，如采矿业使用的输送机，其中设备可能受到各种环境因素的影响，从极端高温和低温到潮湿和振动。
工业物联网是关于部署智能机器来捕获和移动数据，感知温度、流量或体积的变化，自动化程序以提高效率、准确性和安全性，将数据交付给正确的人进行分析和决策，并确保所有这些过程按时、可靠和安全地进行。
工业物联网和工人安全与生产力
智能设备的使用已经迅速扩大，今天，随着物联网和工业物联网趋势的巨大增长，很难找到一个行业没有受到这一现象的影响。这就引出了几个问题:
- 为什么物联网和工业物联网发展如此迅速?
- 这对工人和就业意味着什么?
第一个问题的答案是，物联网和工业物联网正在应对效率低下、收入损失以及组织需要更聪明地工作，而不是更努力地工作。自动化可以创造前所未有的改进和效率，这是人力所不可能实现的。这并不是说人类没有必要。相反，来自各行各业的工程师、应用程序开发人员、数据科学家和工作人员需要将这些解决方案落实到位并加以利用。
举个简单的例子，假设农场工人以前必须从一个偏远的角落开车到另一个角落，以确保浇水系统或霜冻风扇在正确的时间打开。如今，工作人员可以通过笔记本电脑检查系统，确保一切正常工作，只前往真正需要维修的地方。例如，如果一个中心旋转灌溉系统偏离了轨道，工人可以使用GPS快速确定其位置，然后确保它回到正确的位置。换句话说，工业物联网是在降低成本的同时提高效率和准确性。
这就引出了第二个问题的答案。工业物联网对工人和工作的影响是，它使他们更有效率，提高了生产力。它还减少了“繁忙的工作”，以及在数据记录等任务中出错的可能性，而智能设备可以更好地处理这些任务。从危险和难以到达的地方自动传感和数据收集甚至降低了对人类生命的风险。它能更快地将正确的数据送到正确的地方进行评估。当员工可以通过智能手机收到油箱不足或设备需要维护的提醒时，这就提高了在问题变得更加昂贵或灾难性之前，及早解决问题的可能性。
工业物联网用例示例
了解商业和工业企业如何使用物联网的最佳方法之一是通过许多示例IIoT应用程序。让我们来看看其中的几个。
预见性维护
预测性维护应用程序寻求识别关键业务流程或设备何时存在故障风险，因此可以安排主动和预防性维护，提前解决问题并防止停机。传统的方法可能非常昂贵，而且工人可能会在不经意间错过设备出现问题的迹象。在许多情况下，技术人员和维修人员传统上不得不前往偏远地点进行人工检查，结果不得不带着工作单、更换零件或电池再次前往。获得正在发生问题的警报，可以对一个卡车滚动故障进行故障排除和修复，通常在最终客户意识到问题之前。其结果是改进了维护实践，降低了成本，提高了客户满意度。
以下是工业物联网预测维护应用的几个例子。
- 过程监控-挖掘在经典游戏“石头剪子布”中，石头可以被布打败。然而，在现实世界中，摇滚胜过一切。在采矿应用中，大型传送带将泥土(大量岩石)从一个地区长距离运输到另一个地区，在某些情况下超过一英里，在那里对材料进行加工以提取有价值的矿物。如果传送带和配套设备“发生故障”或停止运转，可能会使煤矿损失数百万美元的收入。为了确保输送机全天候不间断地工作，在输送机上添加了传感器来收集数据点，并通过无线电设备(例如Digi XBee®)将数据发送到网关，然后发送到远程监控应用程序。Digi Remote Manager®可以帮助监控不同矿山和采石场的网关和设备，以防止不必要的停机时间。
- 设备维修。电梯例如电梯公司要确保安装他们产品的客户得到最高质量的服务。该公司没有等到影响日常运营和客户满意度的问题发生时才进行检测，而是在数十万部已安装的电梯中安装了传感器。这些传感器通过网关将数据点传输到云环境，为现场技术人员提供洞察和自动通知。
- 资产监控-建设:能源管理公司为建筑公司等客户提供解决方案。他们开发了一系列物联网工具，以帮助这些组织确保优化车辆使用，并在导致收入损失之前发现问题。为了在液压软管故障导致设备故障、昂贵的液压液清理和潜在伤害之前预测故障，该公司开发了一种连接解决方案，可以监控设备、识别和报告指示潜在故障的数据点，并使客户能够设置警报条件并接收自动通知。
预测维护应用实例
在下面的预测性维护示例中，无线电模块从谷物升降机中的设备收集数据，并将其发送到工业路由器，然后将数据发送到基于云的应用程序，以实现可见性和进一步处理。如果数据表明某些情况，技术人员可以在在线应用程序中看到，或从Digi Remote Manager®等应用程序接收警报。技术人员可以远程完成故障排除过程，也可以派人员到现场执行所需的维护。
远程监控
远程监控是许多工业应用的核心，因为传统上，远程监控效率低、成本高，而且经常具有挑战性或风险，无法实时监控现场设备的运行情况。需要监测的设备可以安装在偏远的哨所、路灯顶部、井里或矿井深处，这不仅使定期监测该资产不切实际，而且昂贵且有风险。
以下只是远程监控在工业应用中的一些例子。
- 油罐监测-石油和天然气在过去，向油箱扔石头或用棍子敲击油箱来确定液位是很常见的做法，而工业物联网的应用可以极大地改善这一做法。生产油井的储油罐需要进行监控，以确保没有溢出，这可能会导致巨额罚款和清理费用。监测井下注入化学物质以减少管道腐蚀的现场储罐也是日常作业的重要组成部分。为了降低风险和优化效率，公司可以安装自动罐监控解决方案，根据需要(如分钟、小时或每天)发送液位读数，以便现场经理根据实际数据和液位读数管理提货或交付，以及预防性维护电话。采取这一步骤还可以避免按照轮换时间表向每个坦克派遣人员的成本，无论坦克级别如何。相反，他们只在需要时才派人。
- 流量监测-农业在农业中，中心枢纽是在农田中分配水的常用方法。水通过管道，随着中心轴缓慢地绕圈移动，通过洒水器分配。中心枢纽或任何其他灌溉管道的泄漏都可能造成重大破坏，并花费数千美元进行维修和资源损失。2022世界杯G组远程监测压力和运动可以帮助主动识别灌溉管道上的问题。堵头、漏水甚至断开连接的配件都能被及早察觉，并发出警报，帮助农民避免问题，保持作物生长，并限制用于解决问题的资金。
- 化工过程监控。炼油厂:远程管理不需要100英里远。在许多情况下，它可能只有100英尺，或一个足球场的距离。传统上，处理设施的监测是通过电缆安装完成的。其中一个挑战是电缆的安装和维护费用昂贵。另一个挑战是有线系统可能受到腐蚀性环境和其他因素的影响，如地震和灾难性天气事件。一个加工厂可能有成百上千个传感器来收集数据，例如监控一个化学批次，确保它处于控制之下，避免泄漏或爆炸。如今，诸如此类的企业正转向工业物联网来进一步监控和自动化流程，例如获取读数并将其记录在基于云的系统中，以便从移动设备访问分析、报告和警报。
远程监控应用实例
在这个远程监控示例中，无线电模块从工业储罐收集数据，并通过嵌入式处理器将其路由到基于云的应用程序，用于监控、警报和调整。
过程自动化
自动化流程需要人工干预、卡车滚动或低效的手工劳动，这是在工业领域部署连接应用程序的另一个常见原因。用例的范围很广，但将这些工业物联网流程再次落实到位的原因归结为几个关键的驱动因素:效率、成本降低和风险降低。
以下是工业物联网自动化的几个例子。
- 智能灌溉过去因为有水就按时浇水的美好时光正在慢慢蒸发(双关语)。今天，农民正在采用技术监测土壤状况和天气等因素，以确定何时何地需要水。土壤湿度传感器连接到无线模块，将传感器数据中继到网关，然后云允许农民监测生长状况。基于湿度读数的自动化浇水过程确保了水资源的有效利用——在何处、何时以及需要浇水多长时间。2022世界杯G组
- 自动修改-今天的能源部门正在转向自动化，以根据情况修改设备行为。例如，在炎热的夏天，风通常会使物体冷却。但是太多的风会对各种环境造成严重破坏，比如农业、风力发电厂和太阳能装置。当太阳电场刮起强风时，气象站可以监测风速何时达到破坏阈值。来自网关的无线通信可以向太阳能电池板发送命令，以移动到安全位置，这有助于减少或避免损坏这些高成本资产。
- 弗罗斯特的粉丝-没有什么比早霜更能毁掉你的年终收获了。同样，晚春的霜冻可能会破坏即将开花的植物。无线传感器技术与果园和葡萄园中高价值作物上的巨型风扇相结合，使农民能够监测天气状况，以便他们可以打开风扇来限制早/晚霜冻造成的损害。这有点像为你的作物安装一个供暖和空调系统。然而，当意外的霜冻温度到来时，这些风扇通常需要手动打开。这意味着农民必须在半夜巡视他们在农田周围安装风扇的每一个点。自动化这些过程的应用程序不仅可以感知温度何时走向霜冻范围，还可以触发启动风扇的过程。与此同时，农民在晚上可以安心休息，从移动设备上一眼就能看到哪些风扇已经打开，它们是否正常工作。
过程自动化应用实例
在下面的过程自动化示例中，土壤传感器收集数据，这些数据由带有MicroPython的Digi XBee模块路由到Digi XBee工业网关，然后发送到基于云的远程监控应用程序。其中一个应用程序自动启动进程，而另一个应用程序允许网络管理员或管理员确保所有设备和进程都按预期工作
工业物联网应用的重要考虑因素
在为您的工业物联网应用程序评估正确的设备和设置时，需要考虑许多事情。这些问题包括工业物联网设备传输数据所需的距离以及数据提交的频率，射频或蜂窝技术是否适合您的应用程序，以及许多其他影响项目总体规划、部署、可伸缩性和管理的决策，并最终影响您的总拥有成本。
我们将介绍在您准备设计、构建和部署项目时需要考虑的一些事情。如果您有问题或准备评估解决方案，Digi团队成员可以与您合作，对您的应用程序需求进行全面评估。Digi的设计和工程团队也可以为您的工业物联网应用程序的开发提供任何级别的支持。联系我们开始对话。
工业设备vs.原型工具：
工业物联网应用的关键一步——事实上，任何专业产品都将面临波动温度或振动等环境挑战——是找到适合这项工作的正确产品．例如，如果您为城市自行车共享服务等应用程序开发一个产品，从技术上讲，该应用程序可能不会被视为工业应用程序，但其需求是类似的，因为它需要能够处理震动运动、温度变化和湿度。有些类型的设备可以处理具有挑战性的环境因素，而有些则不太适合。因此，评估产品的健壮性以及它是否为预期的应用而设计是至关重要的。
有许多低成本的模块非常适合快速创建原型和学生项目，如树莓派和Arduino。诱人的成本是在初始阶段使用这些产品的一个很好的理由。但在寻找适合工业物联网应用的产品时，您将需要一款工业级产品，设计用于苛刻环境中的长期可行性。
评估产品的一些因素包括:
- 制造质量控制
- 产品的长期可用性和稳定性
- 测试温度范围
- 设计灵活性和可编程性
- 支持工具和代码库的可用性
- 能够主动更新固件，特别是当您的部署规模超过几个设备时
- 将部署应用程序的区域中的认证。
从原型工具开始是证明一个概念的好方法;但是，当您准备使用部署的设备进入现场时，一定要选择工业级设备。
远程管理策略
传统的维护方法是派一辆卡车到现场监控或管理设备，但当你有几十、数百甚至数千台设备需要维护时，这种方法就变得不切实际，成本也很高。就像你的手机有定期推送的固件升级一样，设备也有固件更新和安全补丁，必须发送到你的工业物联网网络中的每个设备，以保持这些设备的最新和安全。远程管理解决方案允许您向现场的所有设备发送错误修复和功能增强，而不管您的网络大小如何。
要实现远程管理策略，请寻找一种解决方案，使您能够使用智能设备从任何地方执行远程固件升级、设备连接和远程诊断。例如,数字远程管理器®是一个基于云的解决方案，提供这些功能和更多功能，使您能够为一系列条件设置警报，下载文件，并自动监控设备配置，并在发生篡改时将其重置为正确的版本。
与派遣一辆铲斗卡车手动升级安装在标识或路灯上的设备的固件的成本相比，部署远程管理系统是非常经济的，并且使您的网络管理员能够密切关注所有设备，而不管您的网络中有多少设备或它们位于世界的哪个位置。
结论
进入工业物联网应用程序的开发和部署的评估和决策可能令人生畏。从最初的项目范围到完整的工程和认证服务，Digi可以在任何时候为您的需求确定正确的解决方案。
无论您是想展示新产品的投资回报率，还是需要满足严格的合规期限或市场压力，Digi都可以与您合作实现这些目标。当有一个短暂的机会窗口来领先于竞争对手时，上市时间可能尤其关键。
与一家拥有专业咨询和工程支持的公司合作，不仅可以保证您可以在截止日期和发布日期前完成工作，还可以帮助您完成设计评审，并在资源紧张时获得认证协助。2022世界杯G组联系我们评估各种选择。