工業無線傳感器有助于工業物聯網時代實現業務及服務變革

低功率處理器、智能無線網絡和低功率傳感器以及“大數據”分析的出現導致人們對在智能制造優化中應用工業物聯網興趣大增。

簡言之，工業物聯網這些技術相結合使得能夠將大量傳感器放置到任何地方：不僅是通信和電力基礎設施存在的地方，也可以是任何有寶貴信息需要收集的地方，這些信息關乎“物體”的行為方式、在哪里或者是什么。

給諸如機器、泵、管道、火車車廂等“物體”配備傳感器的做法在工業界并不是什么新鮮事。從煉油廠到生產線，在各種工業環境中，定制傳感器及網絡已經大量存在。過去，這類運行技術系統作為單獨的網絡運行，保持很高的網絡可靠性和安全性標準，用消費類技術根本無法滿足這樣高的要求。

按照這些高標準過濾可用的技術，最終剩下的是最適合關鍵業務型工業物聯網應用的技術。尤其是，這些傳感器的連網方式決定了傳感器是否可以安全、能否具成本效益以部署在工業應用所處的典型嚴酷環境中。

可靠性與安全性位居于首。對消費類應用而言，成本常常是最重要的系統屬性，與此不同，工業應用一般將可靠性和安全性放在最重要的位置。一個公司的盈利能力、工人生產商品的質量和效率以及工人的人身安全常常取決于這些網絡，如果想到這一點，就不會對上述調查結果感到意外了。這就是可靠性和安全性對工業無線傳感器網絡而言必不可少的原因。

安全性是工業無線傳感器網絡的另一個關鍵屬性。在WSN中實現安全性的主要目標是：保密性，在網絡中傳送的數據除了預期接收者，不能被其他任何人讀取。完整性，任何接收到的信息都得到確認，完全是所發送的信息，對內容沒有任何添加、刪減或修改。真實性，聲稱來自給定來源的信息實際上確實來自該來源。如果將時間作為驗證方法的一部分，那么真實性還可保護信息免于被錄制和回放。

工業物聯網不是由無線專家安裝的。成熟行業大多在傳統產品基礎上增加工業物聯網產品和服務，這些行業的客戶之部署環境既有老設備又有新設備。工業WSN中的智能性必須體現在使工業物聯網產品具備易用性，使現有現場工作人員能夠無縫過渡到新的工業物聯網產品。

網絡應該快速地自助形成，這樣安裝人員就可以留給站點一個穩定運行的網絡；當連接較弱或無連接時，通過自我修復避免服務中斷；當服務確實中斷時，進行自助報告和診斷；一般部署完成后，僅需要很少的或者不需要維護，從而避免現場維護導致的高成本。對很多應用而言，其成功部分取決于能否在難以到達或非常危險的地區部署，因此物聯網設備必須靠電池運行，一般要運行超過5年時間。

傳感器無處不在。就工業物聯網應用而言，準確放置傳感器或控制點是至關重要的。無線技術的承諾是無需連線即可通信，但是如果需要每隔幾小時或數月通過插入電源插座或再充電來給無線節點供電，那么部署成本會令人望而卻步，而且這么做也不切實際。

例如，給旋轉設備加上傳感器以監視設備的工作狀況，不可能使用有線連接，但是通過監視運行中的設備而獲得的信息使客戶能夠預期地維護關鍵設備，從而避免不希望出現和花費不菲的的宕機。

時間問題。工業監視和控制網絡是關鍵業務型的。這種網絡鞏固了影響商品生產基本成本的系統，其數據及時性是至關重要的。過去10年來，確定性TSCHWSN系統已經過多種監視和控制應用的現場考驗。這類時隙系統(例如WirelessHART)其數據傳送是蓋上時間戳和有時間限制的。

在這類網絡中，自動為需要更多數據發送機會的節點配置更多時隙，而且通過在網絡中的相繼通路上配置多個時隙，可以在這種網絡中實現低延遲傳送。這種數據傳送協調能力還極大地提高了頻繁、密集的數據傳送網絡的部署能力。如果沒有一個時間表，洪水般無序涌入的無線流量會使非TSCH無線網絡崩潰。

網絡運行的可視性是關鍵。工業網絡要求連續運行很多年，然而無論一個網絡多么堅固，仍然有可能發生問題。即使網絡在安裝時運行良好，但是在其運行壽命期內，網絡質量還是可能受到各種環境因素的影響。針對這類問題提前發出適當的警報對任何工業網絡而言都是很重要，而能夠快速診斷并解決問題也是高質量服務的關鍵。

談到提供網絡管理指標的可視性，并非對所有無線傳感器網絡都要一視同仁。不過，至少工業無線網絡的管理系統應該針對以下方面提供可視性：用信號強度(RSSI)來衡量的無線鏈路質量。端到端數據包傳送成功率。網格質量，突出顯示沒有足夠備用路徑的節點以保持網絡可靠性。節點狀態和電池壽命(在適用的情況下)

在采用智能網絡的最佳工業應用部署中，修復這類問題的方法是，自動在替換路徑上重新發送數據，同時連續更新網絡拓撲，以最大限度地提高連接性。智能“物體”應該擁有智能網絡。人們對提高“物體”智能化程度相當關注，但是在工業物聯網應用中，這并非“智能化”的惟一歸屬地。工業物聯網絡應該既利用智能化終端節點，又利用企業IT和運行技術部門必須提供的最佳網絡和安全管理功能。網絡應該是高度可配置以滿足特定應用需求。

工業物聯網在很大程度上是一種工業現象，有明確的業務驅動力和引人注目的投資回報。在關鍵業務型應用中，工業無線傳感器網絡必須滿足很高的智能化和安全性標準，并能夠無需導線可靠運行很多年。

現有及新出現的無線網格網絡標準可以滿足這些嚴格要求，這些標準將成為關鍵的工業物聯網基本構件，有助于工業客戶在工業物聯網時代實現業務及服務變革。

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