是什么讓像動(dòng)作激活的電燈開(kāi)關(guān)這樣的自動(dòng)化設(shè)備與具有相同功能的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有所不同?一句話：數(shù)據(jù)。使用連接到物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，當(dāng)傳感器檢測(cè)到動(dòng)作并且執(zhí)行器打開(kāi)燈時(shí)，這些操作將被捕獲為數(shù)據(jù)，并發(fā)送到云或數(shù)據(jù)中心進(jìn)行記錄和分析。哪里有數(shù)據(jù)，哪里就需要物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，告訴數(shù)據(jù)去哪里，使用什么格式，如何到達(dá)那里，以及基于這些數(shù)據(jù)采取什么行動(dòng)。

在本文，我們將快速概述物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，并探討它如何引導(dǎo)數(shù)據(jù)往返于設(shè)備和數(shù)據(jù)中心。

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數(shù)據(jù)流：從邊緣到服務(wù)器/云

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)通常被描述為一個(gè)四階段的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)從傳感器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，最終到達(dá)企業(yè)數(shù)據(jù)中心或云端進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析。

在物聯(lián)網(wǎng)中，“物”可以是機(jī)器，可以是建筑，甚至可以是人。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的進(jìn)程還以指令或命令的形式向另一個(gè)方向發(fā)送數(shù)據(jù)，這些指令或命令告訴執(zhí)行器或其他物理連接的設(shè)備采取某種措施來(lái)控制物理進(jìn)程。執(zhí)行器可以做一些簡(jiǎn)單的事情，比如開(kāi)燈，或者在檢測(cè)到即將發(fā)生故障時(shí)關(guān)閉裝配線。

讓我們來(lái)看看物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的4個(gè)階段。

第1階段：傳感器和執(zhí)行器

該過(guò)程從傳感器和執(zhí)行器開(kāi)始，連網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)(在傳感器的情況下)或控制(在執(zhí)行器的情況下)某些“東西”或物理進(jìn)程。傳感器捕捉有關(guān)流程狀態(tài)或環(huán)境條件的數(shù)據(jù)，例如溫度、濕度、化學(xué)成分、儲(chǔ)罐中的液位、管道中的流體流量或裝配線的速度等等。

在某些情況下，傳感器可以檢測(cè)到需要幾乎立即響應(yīng)的狀況或事件，以便執(zhí)行器可以實(shí)時(shí)執(zhí)行補(bǔ)救措施，例如，調(diào)整流體的流速或工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。在這些情況下，要求傳感器與分析/觸發(fā)致動(dòng)器之間的延遲非常低。為了避免數(shù)據(jù)到服務(wù)器的往返延遲、數(shù)據(jù)分析以確定故障以及向“對(duì)象”發(fā)送控制的延遲，此關(guān)鍵處理進(jìn)程需要非常靠近要監(jiān)測(cè)或控制的進(jìn)程。此“邊緣”處理可由模塊上系統(tǒng)(SOM)設(shè)備(例如DigiConnectCore®模塊和/或具有Python的Digi Cellular Router)來(lái)執(zhí)行。

第2階段：互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)從傳感器收集原始數(shù)據(jù)，并將其從模擬格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。然后，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聚合并格式化數(shù)據(jù)，再然后利用無(wú)線廣域網(wǎng)(如Wi-Fi或蜂窩網(wǎng)絡(luò))或有線廣域網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)，以進(jìn)行下一階段的處理。

此時(shí)，數(shù)據(jù)量已達(dá)到最大值。數(shù)量可能非常龐大，尤其是在工廠環(huán)境中，數(shù)百個(gè)傳感器可能同時(shí)收集數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)需要被過(guò)濾和壓縮到最佳傳輸大小。

第3階段：預(yù)處理——邊緣分析

一旦物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)被數(shù)字化和聚合，它將需要處理以進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)量，然后才能進(jìn)入數(shù)據(jù)中心或云。邊緣設(shè)備可以執(zhí)行一些分析，以作為預(yù)處理的一部分。在此階段，機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)提供系統(tǒng)反饋和持續(xù)改進(jìn)流程非常有幫助，而無(wú)需等待從公司數(shù)據(jù)中心或云返回指令。這種類(lèi)型的處理通常發(fā)生在靠近傳感器所在位置的設(shè)備上，例如在現(xiàn)場(chǎng)配線柜中。

第4階段：在云或數(shù)據(jù)中心進(jìn)行深入分析

在該過(guò)程的第4階段，可以使用強(qiáng)大的IT系統(tǒng)來(lái)分析、管理和安全地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這通常發(fā)生在企業(yè)數(shù)據(jù)中心或云中，在這里，來(lái)自多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)/傳感器的數(shù)據(jù)可以組合在一起，以提供整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的更廣闊圖景，并為IT和業(yè)務(wù)經(jīng)理提供可操作的見(jiàn)解。一家公司可能會(huì)在不同的地理區(qū)域運(yùn)營(yíng)，可以分析物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別關(guān)鍵趨勢(shì)和模式，或者發(fā)現(xiàn)異常。

在此級(jí)別上，特定于行業(yè)和/或公司的應(yīng)用程序可用于執(zhí)行深入分析并應(yīng)用業(yè)務(wù)規(guī)則，以確定是否需要采取措施。傳入的數(shù)據(jù)可以指示對(duì)設(shè)備設(shè)置的期望更改或優(yōu)化流程的其他方式，從而形成了有助于不斷改進(jìn)的循環(huán)。階段4還包括將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，以進(jìn)行記錄保存和進(jìn)一步分析。

流程需要平臺(tái)

除了四階段物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)之外，還必須考慮物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，它提供了階段之間的連接。平臺(tái)的架構(gòu)定義了數(shù)據(jù)通信的具體細(xì)節(jié)。它確定哪些數(shù)據(jù)流向何處，以及在每個(gè)階段執(zhí)行多少處理。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以根據(jù)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)化程度進(jìn)行不同程度的定制。

舉個(gè)例子，世界上任何一個(gè)城市的路燈物聯(lián)網(wǎng)可能都非常相似，而用于制造醫(yī)療設(shè)備的3D打印機(jī)上的傳感器和執(zhí)行器可能是獨(dú)一無(wú)二的。

憑借可靠的平臺(tái)和精心設(shè)計(jì)的架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)可以提高幾乎每個(gè)行業(yè)的安全性、效率和生產(chǎn)力。合適的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以為您提供成功所需的工具。

物聯(lián)網(wǎng)的最佳時(shí)刻即將到來(lái)

雖然物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在許多消費(fèi)者、商業(yè)、工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中得到廣泛使用，但我們可以預(yù)計(jì)，在不久的將來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將以更大的數(shù)量和更多的用例出現(xiàn)。