自動(dòng)化迫使每個(gè)行業(yè)采用智能傳感器和設(shè)備，可以將模擬數(shù)據(jù)映射到數(shù)字形式，以便更好地監(jiān)測(cè)和控制現(xiàn)實(shí)世界的參數(shù)。因?yàn)檫@些設(shè)備嵌入在自然界中，即。它們連接到互聯(lián)網(wǎng)，這些智能設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以在全球范圍內(nèi)輕松訪(fǎng)問(wèn)。組織使用這些數(shù)據(jù)來(lái)獲得對(duì)流程的寶貴見(jiàn)解并進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)最高效率和利潤(rùn)最大化。最近的技術(shù)進(jìn)步使這些嵌入式物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備更容易獲得。5G、機(jī)器學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算、更快、更高效的處理器和低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN） 等許多技術(shù)正在推動(dòng)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)連接的未來(lái)。這些技術(shù)使這些智能設(shè)備能夠在游戲、國(guó)防、醫(yī)療保健、制造和供應(yīng)鏈等各個(gè)行業(yè)中實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。

面向嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的 5G

5G 技術(shù)的引入徹底改變了我們?cè)L問(wèn)數(shù)據(jù)、媒體和通信的方式。除了提供比其前代產(chǎn)品（4G LTE）更高的速度和更低的延遲外，5G還為固定和漫游設(shè)備提供了更可靠的連接。這使其成為任務(wù)關(guān)鍵型嵌入式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想解決方案。10G 的下載速度比 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)快 5 倍，可以促進(jìn)連接的傳感器或機(jī)器之間以最小的延遲進(jìn)行近乎實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)距離通信。這提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，同時(shí)減少了由于傳輸延遲而導(dǎo)致錯(cuò)誤的可能性。此外，這些更快的響應(yīng)時(shí)間支持新的用例，例如自動(dòng)駕駛汽車(chē)導(dǎo)航，這些用例需要連接系統(tǒng)的快速反應(yīng)，以確保道路安全。

除了提高速度和響應(yīng)能力外，5G還增強(qiáng)了嵌入式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的安全性，因?yàn)樗哂袕?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可為各級(jí)數(shù)據(jù)傳輸提供強(qiáng)大的加密協(xié)議，包括設(shè)備到設(shè)備通信以及云/邊緣計(jì)算部署。雖然公共 5G 網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而因用戶(hù)數(shù)量的增加而變得擁堵，但專(zhuān)用 5G 網(wǎng)絡(luò)是可以使用許可、未經(jīng)許可或共享頻譜的非公共移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。因此，可以根據(jù)公司的需求部署專(zhuān)用5G網(wǎng)絡(luò)，并且可以確保亞毫秒級(jí)延遲和99.9999%的可靠性。在邊緣實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)構(gòu)成了工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，而專(zhuān)用5G網(wǎng)絡(luò)可以促進(jìn)這一點(diǎn)。專(zhuān)用 5G 網(wǎng)絡(luò)提供的更高安全級(jí)別也為外部攻擊者的連接設(shè)備提供了增強(qiáng)的安全性。5G網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加還使同一網(wǎng)絡(luò)上有更多嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這有助于公司創(chuàng)建一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，使他們能夠收集所有部門(mén)的實(shí)時(shí)見(jiàn)解，同時(shí)管理質(zhì)量控制流程 - 使他們能夠快速識(shí)別生產(chǎn)線(xiàn)內(nèi)的問(wèn)題或趨勢(shì)。這種類(lèi)型的解決方案對(duì)于監(jiān)控高度分布式環(huán)境非常有用，例如必須始終嚴(yán)格遵守員工不同協(xié)議的工廠(chǎng)車(chē)間。

面向嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算

在典型的基于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)置中，傳感器遠(yuǎn)程位于邊緣，如農(nóng)田或工廠(chǎng)車(chē)間。然后，這些傳感器生成的數(shù)據(jù)被發(fā)送到中央云，在那里由人類(lèi)或機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行處理，并從中得出見(jiàn)解?；谶@些見(jiàn)解，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行流程改進(jìn)。這個(gè)完整的周期占用了大量寶貴的時(shí)間，在關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序的情況下，可能會(huì)造成巨大的損害。這就是邊緣計(jì)算出現(xiàn)的地方。邊緣設(shè)備可以被視為具有足夠存儲(chǔ)和計(jì)算能力的智能設(shè)備，可以在幾毫秒內(nèi)做出低延遲決策并處理數(shù)據(jù)。

從邊緣傳感器收集的數(shù)據(jù)要么傳輸?shù)郊惺綌?shù)據(jù)中心，要么傳輸?shù)奖镜鼗倪吘墧?shù)據(jù)中心，要么在邊緣傳感器/執(zhí)行器本身附近收集和處理。在這兩種情況下，都必須從中派生價(jià)值。這些數(shù)據(jù)被輸入到算法中，以識(shí)別模式并提供對(duì)過(guò)程的見(jiàn)解。例如，工業(yè)對(duì)其機(jī)器進(jìn)行定期維護(hù)，以保持機(jī)器的最大正常運(yùn)行時(shí)間并最大限度地減少故障。但是，由行業(yè)執(zhí)行的這種預(yù)防性維護(hù)程序不再有效，因?yàn)樗鼰o(wú)法識(shí)別與機(jī)器相關(guān)的核心問(wèn)題，并且有時(shí)會(huì)由于不必要的維護(hù)程序而導(dǎo)致超支。邊緣嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控實(shí)時(shí)狀態(tài)和過(guò)程數(shù)據(jù)，以找出與正常操作的任何偏差。托管在邊緣的 ML 算法可在故障發(fā)生之前預(yù)測(cè)故障，并使工程師能夠執(zhí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)來(lái)代替預(yù)防性維護(hù)。

邊緣嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以在各行各業(yè)中找到許多未來(lái)的應(yīng)用。智能家居就是這樣一種應(yīng)用，這些智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以部署在邊緣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)量，以獲得不同電表的自動(dòng)和精確讀數(shù)，并相應(yīng)地訪(fǎng)問(wèn)發(fā)票，而不會(huì)延遲。邊緣計(jì)算還增強(qiáng)了醫(yī)療保健物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，允許最終用戶(hù)監(jiān)控各種服務(wù)器生成的健康相關(guān)數(shù)據(jù)并做出反應(yīng)。利用云、霧和邊緣計(jì)算的不同架構(gòu)的引入使從業(yè)者能夠從協(xié)作計(jì)算范式中受益。邊緣嵌入式傳感器也用于智能能源管理，以自動(dòng)觀察消費(fèi)和分配模式。這有助于高效的負(fù)載調(diào)度和對(duì)故障的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

結(jié)論

雖然有許多這樣的技術(shù)有助于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，但這篇文章觸及了兩項(xiàng)最有影響力的技術(shù)，它們?cè)谄湓鲩L(zhǎng)中發(fā)揮著重要作用。雖然 5G 網(wǎng)絡(luò)承諾更快、更可靠、更安全的數(shù)據(jù)傳輸，但邊緣計(jì)算使這些嵌入式物聯(lián)網(wǎng)傳感器更強(qiáng)大，使他們能夠自行做出關(guān)鍵任務(wù)決策。

審核編輯黃宇