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阿德勒天文館用于保存儀器的物聯(lián)網(wǎng)配方

物聯(lián)網(wǎng)是十分有利可圖的，它促使Sam Cece于2015年創(chuàng)建了Swift Sensors。

數(shù)百名客戶（其中大部分從事制造業(yè)、餐飲業(yè)和醫(yī)療行業(yè)）使用Swift的無線傳感器，這些傳感器得到云軟件和分析的支持，有助于深入了解業(yè)務(wù)績(jī)效。例如，卡夫亨氏公司（Kraft Heinz）、都樂食品公司（Dole Food）和瑪氏（Mars）使用Swift的傳感器來跟蹤存儲(chǔ)食品的倉(cāng)庫(kù)中的溫度和其它要素，兼任Swift的總裁兼首席執(zhí)行官的Cece如是說。

甚至連博物館都發(fā)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值，即保存歷史文物，如折射鏡和望遠(yuǎn)鏡等易碎的東西。芝加哥的阿德勒天文館使用80多個(gè)鑰匙扣大小的傳感器來跟蹤240余項(xiàng)測(cè)量值，包括溫度、濕度和光照條件，從而保護(hù)各種儀器，使其不易損壞。當(dāng)溫度或濕度的讀數(shù)超出“安全區(qū)”時(shí)，傳感器就會(huì)向阿德勒的員工所攜帶的iPhone或iPad發(fā)送短信提醒，這些員工可以采取措施調(diào)整保存環(huán)境。

Swift的系統(tǒng)還可以使阿德勒天文館的工作人員不必來來回回穿梭于展廳，手動(dòng)記錄保存環(huán)境，這是一個(gè)繁瑣的過程，每天都可能要耗費(fèi)一小時(shí)。Cece說：“Swift的系統(tǒng)基本上解決了這個(gè)問題，即‘如果情況惡化了，我希望得到提醒’，”他還補(bǔ)充說，物聯(lián)網(wǎng)為組織提供了另一種通過自動(dòng)化解決業(yè)務(wù)難題的方法。

企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的未來？

分析師預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有重要價(jià)值。

IDC的MacGillivray說：“物聯(lián)網(wǎng)的新篇章才剛剛翻開，我們見證了物聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，即以數(shù)字化的形式使物理實(shí)體能夠通過互聯(lián)的環(huán)境將人類體驗(yàn)自動(dòng)化并加強(qiáng)。”

但是，如果沒有復(fù)雜的分析系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)就沒有任何用武之地。

Gartner的分析師Carlton Sapp在2019年3月的一份研究報(bào)告中表示：“分析是實(shí)現(xiàn)智能的，高度自主的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵，只要實(shí)現(xiàn)利用大量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的新方法，以及減少在網(wǎng)絡(luò)中大量移動(dòng)數(shù)據(jù)的開銷，分析就可以提高業(yè)務(wù)價(jià)值和運(yùn)營(yíng)效率。”

自從2011年在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上創(chuàng)造這個(gè)流行語以來，工業(yè)4.0已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。向智能制造的旅程仍在繼續(xù)，但近年來真正有所作為的是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的起飛和問世人工智能（AI）解決方案。

在這里，值得一提的是，2012年，通用電氣（General Electric）創(chuàng)造了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”一詞，意為智能連接多種工業(yè)設(shè)備，以創(chuàng)建可監(jiān)視，收集，交換，分析和提供有價(jià)值的見解的系統(tǒng)。最終，工業(yè)4．0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念開始融合，最終達(dá)到了工業(yè)IoT或IIoT。

無論是所謂的工業(yè)4．0還是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其根本目標(biāo)都是在蒸汽機(jī)，傳送帶和信息技術(shù)（IT）借助尖端電子技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命。它將制造和過程自動(dòng)化提升到一個(gè)全新的水平，明天的工廠將建立包括傳感器，執(zhí)行器和控制系統(tǒng)的連接系統(tǒng)，所有這些系統(tǒng)都通過Internet協(xié)議（IP）通過不同類型的網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起。

諸如故障檢測(cè)和分類之類的AI應(yīng)用程序的集成也推動(dòng)了工業(yè)4．0的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的結(jié)合改變了工程師在生產(chǎn)環(huán)境中管理數(shù)據(jù)，傳播信息和做出實(shí)時(shí)決策的方式。機(jī)器學(xué)習(xí)算法和基于機(jī)器人的過程處理的使用可以進(jìn)一步節(jié)省成本和工時(shí)，從而進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)代制造。

在紐約斯克內(nèi)克塔迪的通用電氣工廠可以看到工業(yè)4．0的實(shí)際體現(xiàn)。鈉鎳電池制造工廠已安裝了10，000多個(gè)傳感器，分布在180，000平方英尺的制造空間中。所有這些傳感器都通過高速以太網(wǎng)連接。

這使我們進(jìn)入了工業(yè)4．0設(shè)計(jì)的基本組成部分之一：相連的傳感器。

傳感器互聯(lián)網(wǎng)

通過有線或無線鏈路連接的傳感器構(gòu)成了Industry 4．0或IIoT系統(tǒng)的骨干。傳感器傳送到云的機(jī)器數(shù)據(jù)可以優(yōu)化制造，預(yù)測(cè)故障，安排維護(hù)計(jì)劃并自動(dòng)補(bǔ)充庫(kù)存。

工業(yè)4．0領(lǐng)域傳感器的新功能是本地化和通信的融合，以創(chuàng)建精確的室內(nèi)定位系統(tǒng)。這使工廠可以實(shí)時(shí)監(jiān)控工具并管理工人的使用情況，以提高裝配線的效率，安全性和質(zhì)量控制。

這些高精度和位置感知系統(tǒng)使用智能無線傳感器解決方案。以智能駕駛室為例，傳感器供應(yīng)商博世與CAB Concept Cluster（CCC）合作開發(fā)了智能駕駛室 。它在農(nóng)用車輛中集成了攝像頭和無人機(jī)，并將它們變成了現(xiàn)場(chǎng)連接的控制中心。

該解決方案為農(nóng)民提供了由攝像機(jī)無人機(jī)拍攝并隨后在云中進(jìn)行處理的作物狀況的詳細(xì)圖片。攝像機(jī)無人機(jī)還可以執(zhí)行物體識(shí)別，以警告農(nóng)民有關(guān)鹿等活動(dòng)障礙的信息。此外，農(nóng)民可以執(zhí)行特定功能，例如根據(jù)天氣或土壤條件調(diào)整噴嘴設(shè)置。

博世還聲稱通過記錄氣缸的運(yùn)動(dòng)，夾具的周期時(shí)間以及制造過程中的溫度和壓力水平，提高了其在德國(guó)布萊卡赫工廠的ABS ／ ESP制動(dòng)系統(tǒng)制造的生產(chǎn)率。從RFID標(biāo)簽收集的數(shù)據(jù)將傳遞到海量數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)以數(shù)字方式繪制內(nèi)部貨物流圖。

工業(yè)4．0芯片

半導(dǎo)體器件是工業(yè)4．0和IIoT設(shè)計(jì)中的另一個(gè)關(guān)鍵要素。其中包括用于邊緣計(jì)算的處理器，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及用于遙感和云平臺(tái)鏈接的有線或無線連接芯片。

一個(gè)示例是德州儀器（TI）的 Sitara AM6x處理器系列，該系列支持用于工廠自動(dòng)化，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施的千兆位工業(yè)通信子系統(tǒng)。這些處理器圍繞單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的以太網(wǎng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流量的融合而構(gòu)建。它們支持多種協(xié)議，包括時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN），EtherCAT，以太網(wǎng)／ IP和PROFINET

這款支持TSN的處理器集成了基于Arm Cortex－R5F的雙核微控制器（MCU）子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)可在可選的鎖步模式下運(yùn)行，并支持針對(duì)片上存儲(chǔ)器和外部雙數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤校正碼（ECC）保護(hù)。速率（DDR）內(nèi)存。這些功能使處理器能夠提高安全性，并降低可編程邏輯控制器（PLC）和多軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等應(yīng)用程序的系統(tǒng)級(jí)復(fù)雜性。

工業(yè)4．0平臺(tái)對(duì)高性能PLC的要求越來越高，并輔以安全連接和人機(jī)界面（HMI）。PLC也必須縮小外形尺寸和過程價(jià)值鏈，同時(shí)增加I ／ O通道（模擬和數(shù)字）的數(shù)量。這些PLC將需要支持新的I ／ O協(xié)議，例如 IO－Link。

此外，功能強(qiáng)大的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案的出現(xiàn)使數(shù)字孿生的創(chuàng)建成為可能，數(shù)字孿生將虛擬世界和物理世界配對(duì)，并創(chuàng)建了將工業(yè)制造的所有步驟映射并鏈接在一起的數(shù)據(jù)池。這些網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)創(chuàng)建了物理世界的虛擬副本，從而使監(jiān)視物理過程的成本更低，效率更高。