物聯網（IoT）越來(lái)越多地被視(shì)爲“雲端加邊緣”範式中計(jì)算(suàn)的下(xià)一步發展，越來(lái)越多的設備正在連接到(dào)互聯網。計(jì)算(suàn)能(néng)力正在集成到(dào)這(zhè)些(xiē)連接的設備中，并将越來(lái)越多的收集數據從(cóng)邊緣傳輸到(dào)雲，其中采用(yòng)智能(néng)分析來(lái)提取信息。

物聯網可以改變企業及其運營，也(yě)許甚至可以改變工(gōng)業自(zì)動化環境，它可以解決公司每天面臨的許多挑戰，例如資産可用(yòng)性，産量，吞吐量和(hé)庫存成本。

工(gōng)業物聯網，IIoT

然而，在許多不同工(gōng)業部門(mén)中運營的公司通常會(huì)使用(yòng)傳統上(shàng)獨立執行離散功能(néng)的設備。在許多使用(yòng)案例中，設備将繼續以傳統方式制造和(hé)維護，但(dàn)其他(tā)設備将需要遷移策略來(lái)連接先前未連接的設備并實現(xiàn)物聯網的優勢。事(shì)實上(shàng)，根據Berg Insight最近的研究，自(zì)動化網絡中無線物聯網設備的數量預計(jì)将以27.2％的複合年增長率達到(dào)4350萬。

物聯網技術在轉變工(gōng)業自(zì)動化領域的關鍵是虛拟化，它實質上(shàng)使先前的分立子系統能(néng)夠整合到(dào)一個系統中。它爲開(kāi)發人員和(hé)系統集成商帶來(lái)了(le)低(dī)風(fēng)險和(hé)上(shàng)市時(shí)間的優勢，他(tā)們希望整合具有不同要求的系統，例如需要使用(yòng)實時(shí)，嵌入式或通用(yòng)操作(zuò)系統。工(gōng)業控制系統通常會(huì)實現(xiàn)多個電路闆以支持不同的應用(yòng)。可編程邏輯控制器，PLC和(hé)運動控制是時(shí)間關鍵型應用(yòng)，RTOS可提供最佳的确定性能(néng); 而控制台和(hé)數據采集應用(yòng)程序的開(kāi)發人員可能(néng)需要嵌入式操作(zuò)系統，以便于使用(yòng)。

工(gōng)業物聯網需要許多關鍵要素，包括承載數據分析處理(lǐ)的雲或數據中心，以及使網絡“邊緣”的設備能(néng)夠連接到(dào)每個網絡的物聯網網關。其他(tā)也(yě)進入網絡并進入雲端。在工(gōng)業環境中，這(zhè)爲連接以前未連接的設備提供了(le)重要機會(huì)。

對(duì)于在工(gōng)業環境中運營的公司而言，每天面臨的主要挑戰是資産可用(yòng)性，産量，吞吐量和(hé)庫存成本：所有這(zhè)些(xiē)都可以通過最新的工(gōng)業物聯網解決方案來(lái)解決。IIoT中用(yòng)于許多應用(yòng)以及工(gōng)業自(zì)動化領域的中央支持技術是虛拟化，它實質上(shàng)使先前的離散子系統能(néng)夠整合到(dào)單個系統中。

一些(xiē)工(gōng)業控制系統設計(jì)有多個電路闆，因爲它們支持各種應用(yòng)，例如控制台，數據采集，可編程邏輯控制器（PLC），運動控制和(hé)機器視(shì)覺，每個都有不同的要求。

IIoT中的虛拟化技術

最新的虛拟化技術允許系統同時(shí)運行多個RTOS和(hé)嵌入式操作(zuò)系統，每個操作(zuò)系統都運行在虛拟機管理(lǐ)程序或虛拟機（VM）軟件層之上(shàng)的專用(yòng)處理(lǐ)器核心上(shàng)。此配置啓用(yòng)時(shí)間關鍵型應用(yòng)程序的确定性行爲，允許它們不受非實時(shí)任務的影響而運行，否則這(zhè)些(xiē)任務将在非虛拟化系統上(shàng)競争CPU資源。

開(kāi)發人員可以構建具有在所有操作(zuò)系統上(shàng)同時(shí)運行的應用(yòng)程序的系統，或者根據需要選擇僅将應用(yòng)程序移植到(dào)操作(zuò)系統的子集。虛拟化可以爲工(gōng)業自(zì)動化公司帶來(lái)許多好(hǎo)處，使其轉向統一模型并将功能(néng)組合到(dào)一個控制器中。降低(dī)BOM成本是一個主要因素，因爲将以前擁有自(zì)己的機箱，PCB和(hé)散熱冷卻解決方案的功能(néng)組合到(dào)一個控制器中可以消除大(dà)量的冗餘硬件。它還意味着減少系統設備占地面積，可能(néng)會(huì)節省大(dà)量成本。

IIoT合作(zuò)

工(gōng)業物聯網IIoT的另一個方面是，将有許多供應商，實際上(shàng)更像許多供應商，需要合作(zuò)共同提供完整的解決方案。通常由一個供應商領導，所有部件的互操作(zuò)性是關鍵。列表可以變得全面，傳感器，控制執行器，網關，通信網絡和(hé)管理(lǐ)軟件。獲取将數據發送到(dào)聚合點（例如網關）的簡單恒溫器可能(néng)會(huì)遇到(dào)将數據從(cóng)Modbus移動到(dào)IP網絡的情況。值得慶幸的是，翻譯層以及開(kāi)放(fàng)系統協議(yì)和(hé)标準（如MQTT和(hé)RESTful）的使用(yòng)使這(zhè)個“合作(zuò)夥伴互聯網”變得簡單易行。

對(duì)大(dà)型IIoT部署的日益普遍的觀察涉及可用(yòng)的網絡帶寬。工(gōng)業機器人每小(xiǎo)時(shí)可能(néng)不會(huì)産生與噴氣發動機一樣多的遙測信息，但(dàn)是來(lái)自(zì)它們的操作(zuò)診斷數據可能(néng)很(hěn)重要。

以智能(néng)方式管理(lǐ)這(zhè)種機械和(hé)設備，最小(xiǎo)化傳感器變得至關重要。例如，是否需要将每個配有傳感器的燈泡與基于雲的服務進行通信？接收的預過濾數據僅在異常消息上(shàng)發送或控制一組燈，或者可能(néng)通過API基于其他(tā)接收的環境光或移動傳感器數據傳遞到(dào)網關的照明(míng)控制可以幫助減少不必要的流量而不會(huì)對(duì)操作(zuò)産生任何影響能(néng)力。

IIoT實現(xiàn)

目前市場上(shàng)推出的是IIoT構建模塊解決方案 - 例如英特爾工(gōng)業系統整合系列 - 通過預先集成關鍵軟件和(hé)硬件組件（包括網關和(hé)設備功能(néng)）提供應用(yòng)就緒平台。采購硬件和(hé)軟件，集成虛拟機管理(lǐ)程序，操作(zuò)系統和(hé)安全軟件，以及整體解決方案的驗證可以花(huā)費6到(dào)9個月的時(shí)間。

結果是，利用(yòng)虛拟化功能(néng)的這(zhè)些(xiē)類型的解決方案可以顯着降低(dī)開(kāi)發人員的風(fēng)險和(hé)開(kāi)發時(shí)間，對(duì)于希望獲得更低(dī)運營成本，工(gōng)廠(chǎng)占地面積，能(néng)耗和(hé)支持工(gōng)作(zuò)的工(gōng)業環境中的制造商而言，這(zhè)可能(néng)是一條極具吸引力的途徑。簡而言之，它可以在下(xià)一代智能(néng)工(gōng)廠(chǎng)中實現(xiàn)相對(duì)容易的自(zì)動化擴展。