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2011 年，德國率先提出了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT）的概念；2013 年，德國正式確立“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”目標(biāo)，并將這個方案稱為“工業(yè) 4.0”。
據(jù) IDC 數(shù)據(jù)顯示，2019 年工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到 3290 億美元，可見工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模龐大，但存在著較高的行業(yè)壁壘?？v觀全球，眾多企業(yè)逐漸從觀望走向行動 ...
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 的基礎(chǔ)，通過將感知技術(shù)、通信技術(shù)、傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、控制技術(shù)，運(yùn)用到生產(chǎn)、配料、倉儲等所有階段，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)及控制的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，最終實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。
在與非網(wǎng) 4 月份推出的《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)展如何？》專題中，ADI 亞太區(qū)工業(yè)自動化行業(yè)市場部經(jīng)理于常濤接受了與非網(wǎng)記者的采訪。
ADI 亞太區(qū)工業(yè)自動化行業(yè)市場部經(jīng)理于常濤
新興技術(shù)如何賦能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)？
“ADI 專注于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，為工業(yè)客戶提供在感知、測量、解讀、通信、網(wǎng)絡(luò)安全和邊緣計(jì)算等各個環(huán)節(jié)中的產(chǎn)品和解決方案，與客戶一起探索更快部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的途徑”，于常濤介紹道。
目前，5G、AI、云計(jì)算、邊緣計(jì)算 ... 等新興技術(shù)發(fā)展態(tài)勢明朗，在當(dāng)今及未來的人類社會生活中將扮演重要的推動作用，具體到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，以上新興技術(shù)會根據(jù)應(yīng)用場景的不同，發(fā)揮的作用和重要性也將有所差別。
今天社會聚焦于云端、大數(shù)據(jù)、云圖分析、人工智能部分。傳感器構(gòu)成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)電子生態(tài)系統(tǒng)的前端邊緣，事實(shí)上，最重要的可能還是如何將所有傳感器上的有價值信息傳遞到云端。
在傳感器部分，于常濤表示，ADI 可以提供多種高性能的傳感器，例如溫度、氣體、MEMS、TOF、Radar、聲音傳感器等解決方案，在工業(yè)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。其中，ADI 提供全系列的 MEMS 傳感器，比如加速度計(jì)、陀螺儀和 IMU 等，由于其高性能（高精度、大量程、小噪聲、低功耗和良好的溫度特性等）和高可靠性遠(yuǎn)勝于普通的消費(fèi)級 MEMS 傳感器，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)應(yīng)用，例如機(jī)器人、飛行器、傾角檢測、物品追蹤等。
麥肯錫的研究表明，實(shí)際使用的云數(shù)據(jù)只有 1%或 2%。因此，成功的系統(tǒng)必須能夠以安全可靠的速度快速捕獲、分類、分析和報(bào)告數(shù)據(jù)。顯然，如果將所有的傳感數(shù)據(jù)都傳遞到云端進(jìn)行處理，這對通信基礎(chǔ)設(shè)施來說是一個負(fù)擔(dān)，要以足夠快的速度和準(zhǔn)確度整理出 2%的有用數(shù)據(jù)，這通常超出了云處理能力，還會帶來了相當(dāng)大的安全風(fēng)險。因此，隨著信息量和信息復(fù)雜性的不斷增長，越來越重要的是，要在整個系統(tǒng)中分配和優(yōu)化智能，而不是過度依賴云。
因而，邊緣運(yùn)算的優(yōu)勢得以展現(xiàn)，設(shè)備端可以在數(shù)據(jù)收集時進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)更快的本地化決策，同時將其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云，以進(jìn)行更繁重的分析和報(bào)告。從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、高效的流程，提供更可靠的結(jié)果，并在此過程中緩解網(wǎng)絡(luò)方面的挑戰(zhàn)。
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于常濤向與非網(wǎng)記者進(jìn)一步介紹道，以常見的氣體傳感器為例，一般氣體傳感器會受到溫度濕度的影響，當(dāng)溫度跟濕度改變時，即使相同的氣體濃度收集到的數(shù)據(jù)也是不一樣的，所以需要做一些在線的調(diào)理。在線調(diào)理完之后接下來將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以用即可被理解的數(shù)據(jù)再通過無線的連接方式傳送。但是，如果將所有的原始數(shù)據(jù)都放到云端上去處理，數(shù)據(jù)量將非常龐大，對于傳感器節(jié)點(diǎn)來說功耗會是個很大的問題。
對此，ADI 建議先在本地先做一些處理。同樣，對機(jī)器震動的分析，由于振動的測量頻率很高，數(shù)據(jù)量龐大，所以會先在本地的機(jī)器上先處理原始的數(shù)據(jù)后，再將結(jié)果傳至云端，從而避免將所有的震動的原始資料全部送到云端上處理。
今天，類似振動監(jiān)測、溫度監(jiān)測等傳感器技術(shù)與其精密轉(zhuǎn)換器、線性、隔離和電源技術(shù)相結(jié)合，已經(jīng)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用。在該領(lǐng)域，ADI 具有業(yè)界領(lǐng)先優(yōu)勢，為客戶提供基于傳感器、信號調(diào)理、算法以及無線網(wǎng)絡(luò)方案在內(nèi)的完整解決方案，ADI 基于條件的監(jiān)測 (CBM)系列解決方案已經(jīng)獲得業(yè)界的廣泛應(yīng)用。以基于 ADcmXL3021 的振動監(jiān)測模塊產(chǎn)品為例，ADI 提供了包括傳感器，信號處理、軟件算法以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整解決方案，非常簡單易用為客戶用于提供高質(zhì)量機(jī)器健康數(shù)據(jù)，以便最大限度地延長機(jī)器正常運(yùn)行時間并提高效率。ADI 還將憑借基于條件的監(jiān)測領(lǐng)域深厚的技術(shù)專長繼續(xù)努力提高智能水平，以便進(jìn)一步優(yōu)化 CBM 解決方案。
IIOT 趨勢下，如何保護(hù)數(shù)據(jù)安全？
在萬物互聯(lián)時代，由于廣泛存在的傳感器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和分析能力，供應(yīng)鏈將擁有端到端的透明度。部署 IIoT 系統(tǒng)的企業(yè)顯著提高了其運(yùn)營效率、環(huán)保監(jiān)測，并獲得大量優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)作為未來其他計(jì)劃的基礎(chǔ)。今天，每臺設(shè)備都有可能聯(lián)網(wǎng)并共享數(shù)據(jù)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及使網(wǎng)絡(luò)邊緣的連網(wǎng)器件數(shù)量不斷增加，大幅度加大了多數(shù)工業(yè)作業(yè)面對的威脅面，這顛覆了工業(yè)環(huán)境中傳統(tǒng)的安全模型。
因此，對于企業(yè)最關(guān)心的數(shù)據(jù)安全問題，至關(guān)重要的是要在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方，在設(shè)備層保護(hù)好網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以決定應(yīng)該在哪里發(fā)送數(shù)據(jù)，應(yīng)該信任哪些數(shù)據(jù)。
ADI 一直重視于此，特別是在功能安全上，ADI 認(rèn)為功能安全在工業(yè) 4.0 中發(fā)揮著重要作用，將工業(yè)應(yīng)用中所用集成電路設(shè)計(jì)的功能安全標(biāo)準(zhǔn) IEC 61508 來擴(kuò)展 ADI 業(yè)已非常嚴(yán)格的新產(chǎn)品開發(fā)流程，確保 IEC61508 要求的額外安全計(jì)劃、安全分析、驗(yàn)證和確認(rèn)得以執(zhí)行。
此外，邊緣節(jié)點(diǎn)必須通過有線或無線傳感器節(jié)點(diǎn)(WSN)連接到外部網(wǎng)絡(luò)。在信號鏈的這一部分中，數(shù)據(jù)完整性仍然十分關(guān)鍵。如果通信不一致、丟失或損壞，則優(yōu)化檢測和測量數(shù)據(jù)幾乎沒有價值。通信期間數(shù)據(jù)丟失是不可接受的。存在電氣噪聲的工業(yè)環(huán)境可能十分惡劣和艱苦，尤其是在存在大量金屬物體情況下進(jìn)行射頻通信時。因此，必須在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)期間預(yù)先設(shè)計(jì)魯棒的通信協(xié)議。ADI 的 SmartMesh 線傳感器網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn) >99.999%的數(shù)據(jù)可靠性，非常有效解決數(shù)據(jù)通信的可靠性。
ADI 不僅需要確保工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣內(nèi)的數(shù)據(jù)安全無慮，還必須確保其對網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的訪問免受惡意攻擊，決不允許仿冒邊緣節(jié)點(diǎn)來獲取網(wǎng)絡(luò)訪問以進(jìn)行不法活動，SmartMesh 線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有加密、身份驗(yàn)證和消息完整性檢查功能，保證無線網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。
ADI 現(xiàn)提供基于硬件的新型身份識別解決方案，可在工廠控制環(huán)路內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邊緣的安全性，并改善現(xiàn)場設(shè)備的安全狀況以滿足安全標(biāo)準(zhǔn)和要求。通過將安全功能與 TSN 特性相結(jié)合，ADI 在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊緣實(shí)現(xiàn)了最先進(jìn)的現(xiàn)場設(shè)備通信解決方案，以易于使用的模式加快客戶產(chǎn)品上市和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的采用。
以上內(nèi)容進(jìn)一步的展示了 ADI 在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面的發(fā)展情況，縱觀工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，盡管目前仍然有許多 IIoT 項(xiàng)目處于概念驗(yàn)證或試驗(yàn)階段，但已經(jīng)有明顯的跡象表明，越來越多的項(xiàng)目正被廣泛地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)部署中去。隨著相關(guān)技術(shù)逐步成熟，企業(yè)所做的投資決策將會獲得可預(yù)期的回報(bào)。
結(jié)合當(dāng)前 5G、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、增材制造和 AR/VR 等技術(shù)的加速融合，共同推動“第四次工業(yè)革命”或“工業(yè) 4.0”的到來。
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