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面向 IIoT 的边缘计算和3D 智能传感器 - 第二部分

智能传感器是边缘系统的重要组成部分,可提供在工厂中增加效率的一系列功能。以下是这些传感器如何在今天就帮助推进 IIoT 的一些方式。

更小的尺寸外形

当前的生产系统需要更小且更自主的边缘装置(即,智能),以便在诊断和监控资源稀少的网络外围持续使用更长时间。仅从硬件的角度而言,紧凑的智能传感器就可降低系统集成的难度并提高设备的使用率,而这两方面都有利于边缘系统的部署。

网络连接

在外形紧凑和结构坚固的基础上,边缘设备还需要网络功能。智能传感器可满足这一需求,通过 IP 地址以及对网络通信协议的支持,能够直接与诸如机器人和 PLC 等的其他工厂设备通信,或者也可将测量数据传递到工厂数据库。

在一个带有网络功能且能够对目标对象进行数字化处理和测量的智能传感器中,数据会经过提炼,进而使得数据包更小,并且支持选择向云端中传递的时间间隔,而不是将原始扫描数据按原样持续上传并在其它位置另行处理。这一功能可缓解网络连接上所面临的压力,尽可能地降低延迟并减少瓶颈,而所有这些均能依靠在工厂网络边缘上提供分布式处理能力而加以实现。

软件

如果采用智能传感器技术的生产系统有许多个,则系统的组态和维护可为网络的管理带来不小的难题。正是因为这一原因,边缘计算需要按一种统一的方法来处理网络中的各个设备,而且理想情况下,最好是通过内置的软件控制的全自动化过程。

在智能方面,边缘设备(在此例中为传感器)不仅能采集数据,而且还可处理数据并将控制决策传送给工厂设备,同时整个过程是直接从边缘进行,无需将数据再发送回中央位置或发送给局部的计算机组。借助软件,智能传感器可自行进行计算和存储,令部分应用能够在本地高速执行。

分布式且可扩展的网络架构

边缘计算依赖于分布式对等设备之间的无缝协作。此时不再有任何中央控制器,而是独立运行但相互通信协作的一组设备。

在分布式架构之上构建的智能传感器网络(图 1)有助于带来可扩展能力,同时也让过程工程师能够为每个生产单元开发特定的测量值和控制解决方案。应用的执行通过使用“片段”代码加以实现,而这样的代码能够可靠地在边缘设备上运行,并将与协调元素之间的互操作需求降到最低。这样就避免了向总部数据中心的服务器进行麻烦或者不必要的上传。

Edge-Geräte agieren

信息安全与隐私

在当今的工厂中,专有信息很容易通过连接的设备、平台或甚至是网络本身而泄露。因此,制造商越来越担心专有数据的暴露风险。

除了工厂中运行大量设备所带来的技术难题外,智能传感器现在还需要帮助解决诸如用户配置文件(例如,技术人员与管理员)、加密固件与设置以及与云端存储之间数据交换的安全协议等的信息安全问题。

结论

边缘计算可缩短动作前导时间,在将延迟降至毫秒级别的同时,也将网络带宽缩窄到最低限度。通过结合云计算并辅以智能传感器技术,这些边缘系统可为工业系统的性能带来显著的改善,并最终为制造商提升生产率和收益。


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