工業(yè)無線傳感器有助于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時代實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)及服務(wù)變革

低功率處理器、智能無線網(wǎng)絡(luò)和低功率傳感器以及“大數(shù)據(jù)”分析的出現(xiàn)導(dǎo)致人們對在智能制造優(yōu)化中應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)興趣大增。

簡言之，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù)相結(jié)合使得能夠?qū)⒋罅總鞲衅鞣胖玫饺魏蔚胤剑翰粌H是通信和電力基礎(chǔ)設(shè)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(guān)乎“物體”的行為方式、在哪里或者是什么。

給諸如機(jī)器、泵、管道、火車車廂等“物體”配備傳感器的做法在工業(yè)界并不是什么新鮮事。從煉油廠到生產(chǎn)線，在各種工業(yè)環(huán)境中，定制傳感器及網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大量存在。過去，這類運(yùn)行技術(shù)系統(tǒng)作為單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，保持很高的網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性標(biāo)準(zhǔn)，用消費(fèi)類技術(shù)根本無法滿足這樣高的要求。

按照這些高標(biāo)準(zhǔn)過濾可用的技術(shù)，最終剩下的是最適合關(guān)鍵業(yè)務(wù)型工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的技術(shù)。尤其是，這些傳感器的連網(wǎng)方式?jīng)Q定了傳感器是否可以安全、能否具成本效益以部署在工業(yè)應(yīng)用所處的典型嚴(yán)酷環(huán)境中。

可靠性與安全性位居于首。對消費(fèi)類應(yīng)用而言，成本常常是最重要的系統(tǒng)屬性，與此不同，工業(yè)應(yīng)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(chǎn)商品的質(zhì)量和效率以及工人的人身安全常常取決于這些網(wǎng)絡(luò)，如果想到這一點(diǎn)，就不會對上述調(diào)查結(jié)果感到意外了。這就是可靠性和安全性對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言必不可少的原因。

安全性是工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一個關(guān)鍵屬性。在WSN中實(shí)現(xiàn)安全性的主要目標(biāo)是：保密性，在網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)除了預(yù)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(rèn)，完全是所發(fā)送的信息，對內(nèi)容沒有任何添加、刪減或修改。真實(shí)性，聲稱來自給定來源的信息實(shí)際上確實(shí)來自該來源。如果將時間作為驗(yàn)證方法的一部分，那么真實(shí)性還可保護(hù)信息免于被錄制和回放。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)不是由無線專家安裝的。成熟行業(yè)大多在傳統(tǒng)產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)，這些行業(yè)的客戶之部署環(huán)境既有老設(shè)備又有新設(shè)備。工業(yè)WSN中的智能性必須體現(xiàn)在使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品具備易用性，使現(xiàn)有現(xiàn)場工作人員能夠無縫過渡到新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該快速地自助形成，這樣安裝人員就可以留給站點(diǎn)一個穩(wěn)定運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)連接較弱或無連接時，通過自我修復(fù)避免服務(wù)中斷；當(dāng)服務(wù)確實(shí)中斷時，進(jìn)行自助報(bào)告和診斷；一般部署完成后，僅需要很少的或者不需要維護(hù)，從而避免現(xiàn)場維護(hù)導(dǎo)致的高成本。對很多應(yīng)用而言，其成功部分取決于能否在難以到達(dá)或非常危險的地區(qū)部署，因此物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須靠電池運(yùn)行，一般要運(yùn)行超過5年時間。

傳感器無處不在。就工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，準(zhǔn)確放置傳感器或控制點(diǎn)是至關(guān)重要的。無線技術(shù)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(shù)月通過插入電源插座或再充電來給無線節(jié)點(diǎn)供電，那么部署成本會令人望而卻步，而且這么做也不切實(shí)際。

例如，給旋轉(zhuǎn)設(shè)備加上傳感器以監(jiān)視設(shè)備的工作狀況，不可能使用有線連接，但是通過監(jiān)視運(yùn)行中的設(shè)備而獲得的信息使客戶能夠預(yù)期地維護(hù)關(guān)鍵設(shè)備，從而避免不希望出現(xiàn)和花費(fèi)不菲的的宕機(jī)。

時間問題。工業(yè)監(jiān)視和控制網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵業(yè)務(wù)型的。這種網(wǎng)絡(luò)鞏固了影響商品生產(chǎn)基本成本的系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)及時性是至關(guān)重要的。過去10年來，確定性TSCHWSN系統(tǒng)已經(jīng)過多種監(jiān)視和控制應(yīng)用的現(xiàn)場考驗(yàn)。這類時隙系統(tǒng)(例如WirelessHART)其數(shù)據(jù)傳送是蓋上時間戳和有時間限制的。

在這類網(wǎng)絡(luò)中，自動為需要更多數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會的節(jié)點(diǎn)配置更多時隙，而且通過在網(wǎng)絡(luò)中的相繼通路上配置多個時隙，可以在這種網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)低延遲傳送。這種數(shù)據(jù)傳送協(xié)調(diào)能力還極大地提高了頻繁、密集的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)崩潰。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可視性是關(guān)鍵。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求連續(xù)運(yùn)行很多年，然而無論一個網(wǎng)絡(luò)多么堅(jiān)固，仍然有可能發(fā)生問題。即使網(wǎng)絡(luò)在安裝時運(yùn)行良好，但是在其運(yùn)行壽命期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量還是可能受到各種環(huán)境因素的影響。針對這類問題提前發(fā)出適當(dāng)?shù)木瘓?bào)對任何工業(yè)網(wǎng)絡(luò)而言都是很重要，而能夠快速診斷并解決問題也是高質(zhì)量服務(wù)的關(guān)鍵。

談到提供網(wǎng)絡(luò)管理指標(biāo)的可視性，并非對所有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都要一視同仁。不過，至少工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)應(yīng)該針對以下方面提供可視性：用信號強(qiáng)度(RSSI)來衡量的無線鏈路質(zhì)量。端到端數(shù)據(jù)包傳送成功率。網(wǎng)格質(zhì)量，突出顯示沒有足夠備用路徑的節(jié)點(diǎn)以保持網(wǎng)絡(luò)可靠性。節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和電池壽命(在適用的情況下)

在采用智能網(wǎng)絡(luò)的最佳工業(yè)應(yīng)用部署中，修復(fù)這類問題的方法是，自動在替換路徑上重新發(fā)送數(shù)據(jù)，同時連續(xù)更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以最大限度地提高連接性。智能“物體”應(yīng)該擁有智能網(wǎng)絡(luò)。人們對提高“物體”智能化程度相當(dāng)關(guān)注，但是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，這并非“智能化”的惟一歸屬地。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該既利用智能化終端節(jié)點(diǎn)，又利用企業(yè)IT和運(yùn)行技術(shù)部門必須提供的最佳網(wǎng)絡(luò)和安全管理功能。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是高度可配置以滿足特定應(yīng)用需求。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在很大程度上是一種工業(yè)現(xiàn)象，有明確的業(yè)務(wù)驅(qū)動力和引人注目的投資回報(bào)。在關(guān)鍵業(yè)務(wù)型應(yīng)用中，工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須滿足很高的智能化和安全性標(biāo)準(zhǔn)，并能夠無需導(dǎo)線可靠運(yùn)行很多年。

現(xiàn)有及新出現(xiàn)的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)可以滿足這些嚴(yán)格要求，這些標(biāo)準(zhǔn)將成為關(guān)鍵的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基本構(gòu)件，有助于工業(yè)客戶在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時代實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)及服務(wù)變革。

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