今天，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)不僅僅是連接設備和無縫通信。新興的物聯(lián)網(wǎng)對貨物生產(chǎn)方式產(chǎn)生了深遠的影響，引發(fā)了另一次工業(yè)革命——工業(yè)4.0。

工業(yè)4.0或第四次工業(yè)革命是當前制造業(yè)自動化和數(shù)據(jù)交換的趨勢。它基于網(wǎng)絡物理系統(tǒng)（CPS），網(wǎng)絡機器，以及智能和高度靈活的軟件。在工業(yè)環(huán)境的背景下，當需要分析長時間收集的大量數(shù)據(jù)時，就會更需要物聯(lián)網(wǎng)。

將次應用在工業(yè)環(huán)境的實踐中，物聯(lián)網(wǎng)主要涉及數(shù)據(jù)采集、處理和相關控制系統(tǒng)。設備或資產(chǎn)連接到云或本地信息技術（IT）基礎設施以收集和/或傳輸數(shù)據(jù)。然后處理和分析該數(shù)據(jù)以提供關于控制系統(tǒng)的見解?？刂葡到y(tǒng)直接作用于實時測量，通常不包括存儲。物聯(lián)網(wǎng)和云基礎設施提供了保存在較長持續(xù)時間內(nèi)收集的所有數(shù)據(jù)的機制。在云上收集的數(shù)據(jù)可以用于通過統(tǒng)計分析長時間收集的數(shù)據(jù)來管理控制系統(tǒng)。

雖然典型的過程控制器基于處理短期糾正措施的實時數(shù)據(jù)進行操作，但物聯(lián)網(wǎng)和基于云的技術可實現(xiàn)長期觀察和改進。

讓我們以簡單的控制系統(tǒng)/家庭自動化控制器為例進行說明。

該系統(tǒng)包括以下組件。

控制器板連接到傳感器和執(zhí)行器

這些可以基于直接（或經(jīng)由工業(yè)總線）連接到傳感器或執(zhí)行器的微處理器（MPU）?；蛘咚鼈円部梢曰谶\行RTOS的低端MPU處理更多的功能。雖然基本功能是感測參數(shù)或從傳感器進行測量，然后控制執(zhí)行器/輸出，但是這些系統(tǒng)可以擴展以將期望的參數(shù)推送到云服務器。

云服務器

云提供了各種功能，包括具有冗余的分布式存儲，高可用性和集中式設備管理。云還可以提供分布式計算基礎設施以執(zhí)行涉及大數(shù)據(jù)的期望業(yè)務邏輯或數(shù)據(jù)分析邏輯。

為系統(tǒng)提供用戶界面的客戶端

客戶端是前端，提供用于配置和檢索信息和狀態(tài)的人機接口?？蛻舳丝梢允窃诓煌脚_上實現(xiàn)的應用程序，包括PC、瘦客戶端；平板電腦、智能手機等

解決方案示例

讓我們看看使用IoT-SDK實現(xiàn)一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)啟用的家庭/辦公自動化控制器的，IoT-SDK提供將工業(yè)總線/協(xié)議接口到云的中間件。

系統(tǒng)使用：

基于Sitara? AM437x 處理器的工業(yè)網(wǎng)關作為控制器板

基于云的存儲（使用AWS或開源物聯(lián)網(wǎng)服務器KAA）

Android智能手機應用程序作為客戶端

IoT-SDK為網(wǎng)關/設備以及客戶端提供軟件組件。設備和客戶端中的云服務器接口都是非常抽象的，能夠從一個云平臺無縫遷移到另一個云平臺。IoT-SDK支持亞馬遜Web服務(AWS)云集成或開源云服務器KAA實現(xiàn)。

工業(yè)網(wǎng)關

工業(yè)網(wǎng)關是將慢速工業(yè)串行總線和物理輸入/輸出與TCP/IP領域相連的器件。它基于運行Linux?的AM437x處理器片上系統(tǒng)（SoC）進行設計，并具有以下傳感器互連選項：

RTD：

支持2線，3線，4線連接，工作溫度范圍為-200°C至+ 850°C

支持鉑（Pt100，Pt200，P500，Pt1000），鎳（Ni100，Ni120，N200），銅，balco，通用PTC和NTC

熱電偶：

支持溫度范圍：-200°C至+1260°C

支持類型J，K，E，T與N

模擬輸入：

支持電壓模式（0至10V）和電流模式（0至20mA；4至20mA）

+模擬輸出：

支持電壓模式（-10至10V）和電流模式（0至20mA；4至20mA）

多繼電器控制：

電壓：230V AC

電流：5A

Modbus RTU

OBD接口

KNX

EtherCAT?

PROFIBUS

IoT-SDK將系統(tǒng)轉換為具有以下功能支持物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)網(wǎng)關：

監(jiān)視通過物理IO、MODBUS RTU、EtherCAT、KNX等直接連接的傳感器的參數(shù)/測量。

持續(xù)監(jiān)控所需參數(shù)，評估邏輯條件并驅動執(zhí)行器以實現(xiàn)所需的輸出動作。

基于編程定時器的輸出控制。

將參數(shù)（和事件）記錄到遠程云存儲或本地存儲，以獲得期望的周期和平均持續(xù)時間。

根據(jù)需要遠程控制執(zhí)行器，從而使云服務器（或客戶端）能夠基于業(yè)務數(shù)據(jù)分析驅動期望的輸出動作。

云基礎設施

云基礎設施使用商業(yè)化的亞馬遜Web服務（AWS）構建，或者可以托管在自定義物聯(lián)網(wǎng)開源服務器（如KAA）上。

AWS或KAA云服務器應配置為管理（啟用/禁用）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關設備，并支持以下功能：

規(guī)則引擎來管理從物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關發(fā)送的數(shù)據(jù)，并采取用戶定義的操作

將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)分析所需的NoSQL長期存儲中

向移動客戶端應用程序提供通知

Android客戶端

客戶端應用程序為物聯(lián)網(wǎng)設備及其存儲在云服務器中的大數(shù)據(jù)提供用戶界面?？蛻舳藨贸绦蚴鞘褂猛耆峁┏橄蟮蛯覣PI的IoT-SDK開發(fā)的。所有用于與云服務器連接并與物聯(lián)網(wǎng)設備（網(wǎng)關）接口的業(yè)務邏輯都用簡單的API抽象化。API可用于：

配置監(jiān)控功能。

配置日志功能。

配置事件生成和輸出控制等的閾值。

查詢來自設備以及云存儲的信息。

接收從云服務器觸發(fā)的事件的通知。

從存儲在云服務器中的大數(shù)據(jù)分析和生成有用的報告。

通過云服務器控制設備上的操作。

物聯(lián)網(wǎng)建立在一系列技術的基礎上，包括新舊硬件平臺、大數(shù)據(jù)、云計算和機器對機器（M2M）計算，API將所有這些部分組合在一起。

AM437x處理器片上系統(tǒng)增強了豐富的圖形用戶界面的3D圖形加速功能，以及用于確定性、實時處理的協(xié)處理器（PRU-ICSS），包括工業(yè)通信協(xié)議，如EtherCAT、PROFIBUS、EnDat等。這與目前可用的功能豐富的物聯(lián)網(wǎng)SDK相結合，使開發(fā)人員能夠快速構建安全的企業(yè)級智能網(wǎng)關，滿足諸如智能城市、聯(lián)網(wǎng)汽車、能源監(jiān)控、車隊管理和健康等工業(yè)和家庭自動化應用以外的廣泛應用。

審核編輯：何安淇