工業4.0的興起和連接設備的指數級增長，導致了遠程物聯網設備管理解決方案的出現。物聯網可以看作是一個生態系統，可以通過藍牙、WiFi、LoRa等無線網絡連接多個智能設備。信標、傳感器和跟蹤器等智能設備很常見，每個設備都分配有唯一的IP地址用于識別。連接設備管理后，無需人工干預，自動采集和傳輸大量數據，輔助監控和故障排除。本文將深入探討有關遠程物聯網設備管理的定義，及其他內容。

什么是遠程物聯網設備管理?

遠程物聯網設備管理是指從中央位置或平臺監視、管理和控制聯網設備。遠程管理允許管理員通過基于云的工具安全地管理整個分布式物聯網資產組，而不必在物理上靠近設備來配置設置或解決問題。

遠程物聯網設備管理對于大規模高效操作分散的連接設備是必不可少的。基本系統提供監控和遠程控制，而高級平臺則利用遙測數據分析進行深入的監督。總而言之，預先診斷即將發生的問題的能力非常有價值。

如何遠程管理物聯網設備

實施遠程物聯網設備管理解決方案有以下關鍵步驟：

第1步–配置：載入設備

配置是物聯網遠程設備管理的第一步，智能設備需要連接到互聯網才能正常工作。配置將新的物聯網設備引入網絡。其涉及：

通過注冊設備，完成物聯網解決方案與設備的首次連接。

可以一次注冊單個或多個設備。設備通常會分組以進行有效控制，然后，可以同時向不同設備發送命令。例如，一批配送機器人可以注冊為一個組。

根據具體解決方案的要求配置設備。

這可能涉及連接到指定的云平臺、網關、設置通信協議等。初始配置建立了構建的基線。

第2步–身份驗證：驗證身份

身份驗證可在允許物聯網遠程訪問之前確認設備身份，從而有效防止入侵并保持專有信息的機密性。要啟用身份驗證，管理員應設置設備和網絡安全設置，以授權或阻止訪問嘗試。

盡管設備的身份驗證流程不同，但每個設備都有不同的證書或密鑰來驗證身份的真實性。型號和序列號是用于驗證身份的一些憑據。

第3步–配置：自定義功能

如前所述，物聯網配置管理是一種定制物聯網設備功能的方法。安裝新設備后，進一步配置可通過以下方式定制連接的設備以滿足其所需的功能：

• 通過編碼集成定制邏輯和行為
• 微調設置以優化性能
• 修改配置以支持新用例

例如，建筑暖通空調系統可以重新配置，以自動調節設定溫度。

第4步–控制：遠程操作設備

在通過設備配置、驗證、自定義配置并連接到網絡后，應該能夠控制設備。配置完成后遠程管理物聯網設備行為包括:

• 設置自動操作發生在某些觸發器
• 跟蹤設備狀態和運行狀態
• 從管理儀表板向設備組發出命令
• 這使得管理員無需物理訪問即可協調設備。

第5步–監控：生成見解

遠程物聯網設備管理的另一個關鍵目標是，通過互聯網遠程管理物聯網。監控物聯網設備會產生有價值的見解，例如：

• 系統儀表板的正常運行時間分析
• 預定義的性能報告，如溫度數據
• 需要及時干預的關鍵問題的警報和通知
• 這些可以幫助管理員優化網絡，并排除故障。

第6步–診斷：識別問題

完成該步驟后，管理員可以診斷整個設備網絡和設備健康狀況。這些流程使管理員能夠從管理平臺執行診斷，而無需親自訪問每個設備安裝點，從而有效、快速地排除故障并修復問題。

第7步–軟件維護和更新：增強功能

物聯網設備需要復雜的軟件定義屬性來管理其安全性和功能。工業物聯網設備可持續使用十年甚至更長時間。因此，為了管理遠程物聯網設備，管理員應該能夠隨時向網絡上的任何設備發送固件更新以增強功能。以下是幾個軟件更新的示例：

• 安裝新的固件更新，以修復錯誤并增強功能
• 提供安全補丁，以確保安全防護及時更新
• 使用Python更新設備功能代碼，以適應不斷變化的業務需求
• 調整配置，如狀態報告頻率

遠程物聯網設備管理解決方案的好處

推動采用專用遠程物聯網設備管理平臺有很多好處，包括：

• 自動定位：可以快速搜索整個設備群，或查找想要使用設備狀態、設備ID和類型等屬性組合來采取操作或排除故障的任何IoT設備。
• 遠程管理：物聯網連接多個設備，有時甚至數百或數千個。遠程IoT設備管理能夠遠程管理或更新設備，并維護設備集群的運行狀況。還可以遠程執行整個團隊的操作，例如重新啟動、安全補丁和工廠重啟。
• 提高安全性：路由器和基站等物聯網設備面臨被黑客攻擊的風險。因此，安全更新對于保護網絡至關重要。通過持續監控，可以檢測到數據流量中的異常行為，以及任何更改配置的嘗試，并觸發警報設備。
• 可擴展性：擴大部署的能力取決于組織通過中央管理界面或現場移動設備遠程監控和管理物聯網設備的能力。
• 網絡優化：組織需要工具來部署軟件更改，以優化網絡邊緣設備的數據使用、電池壽命和功能。
• 更快的上市時間：物聯網設備管理平臺幫助開發人員最大限度地減少開發和測試工作所需的時間
• 更低的成本：物聯網設備管理可以檢測設備故障，這有助于預測維護。這可以防止小事故變得更大，并減少維護時間，從而降低運營成本。

何時需要遠程物聯網設備管理

有幾種情況需要實施專用的遠程物聯網管理平臺，包括：

• 管理大量分布式物聯網資產——允許有效管理部署在多個站點的數千臺設備。
• 礦井、橋梁和水壩等危險/難以訪問地點的設備——提供對員工不應手動進入的危險地點的資產的安全在線訪問。
• 需要高可用性的關鍵業務資產——支持快速故障識別和解決，以最大程度地減少代價高昂的停機時間。
• 需要頻繁的軟件/固件更新——簡化大規模無線更新部署。
• 法規遵從性要求——內置控件有助于遵守有關訪問控制、活動記錄和遠程擦除的法規。

常用物聯網設備類型

常見的物聯網設備包括藍牙信標、傳感器和各種智能連接對象。連接的實體可以內置數十個傳感器來識別環境并對環境做出反應。連接的實體可能內置有數十個傳感器來識別環境并對環境做出反應。傳感器輸出信息并與其他連接的系統交換數據，然后將報告發送回云端。

• 溫度感應器

工業醫療保健行業和冷鏈運輸特別需要此類傳感器來將貨物保持在特定溫度。

• 濕度傳感器

濕度傳感器可用于計算大氣中的水蒸氣量和水位，通常部署在供暖系統、廚房下水道、水壩和空調中。

• 加速度計

加速度計用于檢測物體速度相對于時間的變化率。其通常用于智能計步器和車隊監控。此外，其還廣泛用于防盜保護系統，當靜止物體或人員進入房間時發出通知。

• 能源監測傳感器

電能跟蹤傳感器多用于智能水表，節省了人工抄表的時間和精力，提高了準確度。

• 位置追蹤器

我們的日常生活現在已經離不開位置跟蹤解決方案。市場上有各種支持物聯網的位置傳感器，可以將其應用于貨物或想要跟蹤的人。當部署多個跟蹤器時，所有設備的實時可見性變得尤為重要。

遠程物聯網設備管理的特點

物聯網遠程監控系統需要一些功能，以提供對遠程設備的更高級別的控制。

• 即時警報

即時警報能夠及時發送有關狀態的重要變化。警報只有在正確停用或響應的情況下才有意義。如果通知報告無法遠程解決的問題，其應該提供足夠的信息，以便知道下一步該怎么做。這些彈出窗口需要傳遞給可以采取行動的人。另一種方法是執行事件管理。當查看嚴重故障警報的根本原因時，可以知道可以設置哪些其他通知來幫助防止相同的問題再次發生。

• 有效的數據收集

物聯網設備可能部署在遠程位置，因此需要一種有效的數據收集方法。獲取數據有兩種重要的方法：通知推送或輪詢。對于物聯網監控系統，基于推送的方法可能更方便，但應考慮權衡。這些權衡通常包括適當的通信協議。確保設備支持的協議能夠有效地收集數據非常重要。但也有必要使用開放協議來確保跨多個設備的互操作性。

• 趨勢分析圖表

遠程物聯網監控系統可以提供任何定義時段的數據。然而，原始信息本身并不能直接使用，但可以幫助我們掌握信息。最好有一個監視系統，使我們能夠跨數據庫執行某種類型的查詢，然后直觀地顯示數據。還有許多其他類型的數據可視化表示，而折線圖是實現想要的效果的最佳方式。

遠程管理物聯網設備的無線技術

物聯網是通過將設備連接到網絡，并交換信息和傳輸數據來管理的。因此，在啟動遠程管理物聯網策略時，應選擇合適的物聯網通信方式。以下是一些用于物聯網數據傳輸的通信方式。

• WiFi

WiFi是一種與連接的電子設備交換數據的局域網。其快速的數據傳輸使其適合文件傳輸，但也消耗大量電量。WiFi技術基于IEEE802.11n標準，主要用于家庭和企業，提供每秒數百兆比特的范圍。

• 藍牙

藍牙技術是一種重要的物聯網協議，非常適合移動設備，廣泛用于短距離通信。其適用于向智能手表或傳感器等個人產品發送小塊數據。其消耗的電量相對較少，并且有潛力擴展到所有創新市場。

• LoRaWan

LoRaWan是遠程廣域網的縮寫，是一種用于遠程無線電池的物聯網設備，也是最流行的物聯網通信方式之一，以極低功耗的長距離交互而聞名。此外，其還可以檢測低于噪聲水平的信號。這在連接數百萬臺設備的智慧城市中很常見。

• NFC

NFC是一種專為短距離(最多10厘米)而設計的無線技術。其工作原理是利用靠近電磁場的兩個線圈天線之間的電磁感應。客戶可以使用NFC進行即時文件傳輸和非接觸式支付。作為短距離通信協議，功耗較低。

• ZigBee

ZigBee也是一種基于IEEE802.15.4標準的短距離無線物聯網設備通信協議。工作頻率為2.4GHz，數據速率為250kbps。優點是低功耗、安全性、持久性、可擴展性和高節點數。ZigBee的數據傳輸距離可達200米，網絡中的節點數可達1024個。

• RFID

RFID利用電磁場來識別和跟蹤附著在物體上的標簽。設備從標簽捕獲數據并將其發送到數據庫。

• Z-wave

Z-wave是一種無線低功耗射頻通信技術。適用于家庭自動化產品，例如燈控制器和傳感器。采用網狀網絡拓撲，最多可控制232臺設備，通訊距離可達40米。

• SigFox

SigFox旨在降低應用領域廣域覆蓋的成本。其允許基于雙向功能的任何需要最低功耗的通信，適用于消費品、零售、運輸和能源相關通信。

• MQTT

MQTT是一種輕量級協議，用于將數據流從傳感器傳輸到應用和中間件。其位于TCP/IP層的頂部，由3個組件組成：代理、訂閱者和發布者。發布者收集數據并將其傳輸給訂閱者。代理測試發布者和訂閱者以檢查其授權。

MQTT提供了三種實現服務質量的模式：

• QoS0最多發送一次：最不可靠，但最快的模式。出版物已發送但未收到確認
• QoS1發送至少一次：一條消息可能至少發送一次，但仍然可能收到重復的消息
• QoS2只發送一次：它是最可靠的模式，但也是帶寬最密集的模式，需要控制副本來確保消息僅發送一次。
• AMQP

AMQP是來自金融行業的開放標準訂閱和發布協議。其通過消息傳遞提供異步訂閱或發布通信。存儲轉發功能保證網絡中斷時的可靠性。AMQP可能是物聯網中端到端應用唯一可行的協議，通常用于重型工業機械或SCADA系統。

• DDS

數據分發服務(DDS)協議專為獨立于軟件和硬件平臺的連接設備之間的實時通信、可靠、可擴展和高性能數據交換而設計。其支持具有較少組播和代理的架構，以確保高質量的QoS和互操作性。其可用于工業物聯網部署，包括自動駕駛汽車、智能電網管理、空中交通管制和機器人等高科技服務。

• LwM2M

LwM2M是一種輕量級的M2M，旨在滿足處理資源受限設備的需求。其定義了許多物聯網設備管理功能，例如遠程設備操作連接管理和監控，以及固件和軟件更新。

• OCPP

OCPP是一種使電動汽車充電系統能夠與中央管理系統進行通信的協議。其用于向充電點運營商發送24小時的本地可用容量預測。

管理分布式物聯網設備的挑戰

在提供巨大價值的同時，遠程物聯網設備部署也帶來了挑戰，尤其是在處理數千個分布式資產而不是單個站點的一組固定設備時。管理遠程物聯網設備網絡和設備時面臨的常見痛點和挑戰包括：

行業分散，標準不斷涌現

物聯網仍然是一個新興、快速發展的行業，在連接協議、數據格式等方面沒有通用標準。成功管理不同的硬件、模型和連接類型至關重要。

電池限制

支持低功耗操作，以最大限度地延長資產的電池壽命，同時仍然收集和傳輸足夠的數據需要仔細平衡。頻繁的無線更新也會快速耗盡連接的電池。

網絡覆蓋范圍和帶寬限制

偏遠地區的資產的蜂窩或WiFi可用性通常不穩定。即使在互聯區域，傳輸大量傳感器遙測數據也會導致可用帶寬緊張。仔細評估可用連接并設置數據傳輸頻率閾值是關鍵。

規模和復雜性不斷增加

隨著越來越多的資產被連接和部署，管理數千個異構設備和不斷增加的數據量的難題會迅速積累。選擇專門設計用于輕松擴展的解決方案至關重要。

遠程物聯網設備管理平臺

您可以在市場上找到適用于各種物聯網解決方案的云平臺。以下是三個針對商業應用的領先遠程物聯網設備管理平臺：

AWS物聯網

AWS物聯網提供云服務和設備軟件，用于將物聯網設備連接到其他設備，并將其集成到AWS物聯網解決方案中。可提供以下協議：

• LoRaWAN
• MQTT
• 基于WSS的MQTT
• HTTP協議

AWS物聯網

AWS物聯網是一個云平臺，通過云物聯網解決方案的開放邊緣和可擴展安全性，為多種安全機制提供服務，例如設備收集的數據的加密和訪問控制，以及配置監控和審核服務。

Google云物聯網

Google云物聯網平臺可讓我們深入了解全球設備網絡。其完全托管的交互使我們能夠在云或邊緣連接、分析和存儲數據。可以利用Google云物聯網構建塊的優勢，從數據攝取到智能的設備數據中獲取價值。通過該平臺，可以實時檢測其性能的維護和優化需求。

總結

如果正在規劃物聯網項目或想要升級已部署的設備網絡，遠程物聯網設備管理對于解決方案至關重要。該平臺是保持設備在線更新和優化以滿足特定應用需求的關鍵。所有這些好處將能帶來最佳的投資回報率。