隨著物聯網(IoT)應用程序的擴展,其關聯網絡的范圍也必須擴展。雖然可以使用Wi-Fi、藍牙和Zigbee來在工業設施附近或內部進行便利的無線聯網,但某些工業物聯網(IIoT)網絡需要對可能在幾公里之外或廣泛分布的現場系統進行遠程監視和控制,通常在維修技術人員難以到達且費時的位置。對于這些情況,蜂窩網絡是最好的無線解決方案。比如工業路由器和工業DTU、模塊等工業聯網設備。
在距離很遠的某些IIoT應用程序中對蜂窩進行遠程數據監視和控制的需求,最好以少維護或零維護的方式節省電源的遠程IIoT節點的優點。使用微控制器可以通過LTE網絡將數據傳輸到遠程服務器上,這其中使用的聯網設備就是蜂窩網絡的工業路由器,為了方便安裝,我們可以考慮導軌式工業路由器。
常規IIoT網絡設置在單個位置,例如制造設施、自動化倉庫或室外公園。集線器的網絡可以通過工業以太網進行有線連接,也可以通過Wi-Fi、Zigbee進行無線連接。從易于訪問IIoT網絡上端點位置的中央位置輕松進行管理,從而可以進行有效的維護或更換。
隨著IIoT的擴展,用例也隨之擴展。為了提高效率和即時控制網絡,需要主動監視和控制遠程系統,同時使遠程系統與總部集線器之間的減少延遲。監視火車或電動機上的各種傳感器以及燃油和能源消耗,速度和距離以及GPS定位以跟蹤位置和估計到達目的地的時間,可以受益于火車、地鐵和州際卡車等運輸系統。該數據被發送到主要機構或公司總部并進行分析。通過提高效率和防止故障,數據幾乎可以立即用于節省時間和金錢,從而在提高可靠性的同時降低成本。
石油和天然氣管道可通過監視管道中的體積和壓力以及環境條件(例如溫度、氣壓計讀數和濕度)來從IIoT網絡中受益。精確的GPS位置監控以及振動和陀螺儀傳感器可以檢測由于地震等外力引起的管道運動。在某些情況下,響應檢測到的緊急情況(例如地震),可以遠程限制或停止通過管道的流量。設備可以運行自我診斷,并將結果發送到工廠進行分析。由于這些管道可以在惡劣的環境中與總部相距幾公里,因此對于端點而言,擁有完全可靠的通信網絡非常重要。
為了滿足這些需求,IIoT網絡已經擴展為可以通過現有的長期演進(LTE)蜂窩網絡發送數據。只要可以應用和維護電源,IIoT端點就可以放置在幾乎可以使用LTE連接的世界上的任何地方,此外還具有蜂窩網絡維護的成本和精力是運營商的責任。因為這些系統可以用于遠程,不受監控的難以到達的位置,所以遠程蜂窩IIoT端點必須可靠并且能夠抵抗黑客入侵或物理篡改。
面向IIoT的可靠嵌入式系統的第一步是保持系統簡單,同時將功耗降至最低。使系統保持簡單可以減少故障點的數量。降低功耗可通過減少熱量來提高可靠性,從而延長大多數半導體設備的使用壽命,并延長電池供電的IIoT終端的電池壽命。