從大約1760年到1840年，由蒸汽和水力推動的工業活動激增，使人們離開農場并進入工廠。第一次工業革命最終讓位于第二次浪潮，其特點是裝配線和大規模生產，其中貨物制造比以往任何時候都更快，更便宜，并且電力的現成供應推動了努力。第三次“革命”，基于電子和IT系統的進步，在上個世紀進一步實現了自動化生產。今天，我們處于網絡系統，物理系統和網絡通信的交匯點，將智能機器結合到真正智能的分布式系統中。將這些元素組合在一起形成第四階段 - 通常稱為工業物聯網（IIoT）或工業4.0--通過將機器和設備連接在一起來創建更智能，更具競爭力的工廠，以提高我們制造設施的生產率，效率和運營。

工業物聯網的前端和中心是通過企業云收集，傳遞和分析傳感器數據。云技術，網絡基礎設施和連接的進步使傳感器數據能夠從工業廣域網（WAN）傳輸到云。持續監控和快速處理大量數據，使業界能夠執行預測性和預防性維護，以及提供流更新，警報，配置設置更改和命令指令。正在開發許多傳感器以幫助應對IIoT的挑戰，包括與電機，工業流程和云通信相關的挑戰。本文將介紹一些示例傳感器，并討論傳感器的進步如何推動名為工業4.0的革命。

網絡靈活性

挑戰圍繞從設備傳播到云端并再次傳播的大量數據。數據過載是一項重大挑戰，因為必須在WAN中處理的數據包數量將成為網絡瓶頸的明顯來源。因此，雖然傳感器已經到位以收集數據，但是將這些數據傳輸到云中的舊方法將無法工作。為了將數據帶回企業，網絡必須具有靈活性，以挑選和選擇相關的數據，并且需要減少網絡處理的數據包的數量。

安全也將成為首要任務;一旦產品本身參與通信，惡意攻擊的可能性就會更大。

但是，機會很多。根據研究公司市場和市場，今天的工業無線傳感器網絡（IWSN）由溫度，壓力，流量，水平，化學和氣體，運動和位置，以及圖像傳感器等傳感器組成，所有這些傳感器都可以被監控，控制，和遠程麻煩。應用可以在各種行業中找到，包括采礦，食品和飲料，醫療和保健，以及電力和公用事業。 2013年市場和市場估值為4.0123億美元的IWSN系統市場預計到2020年將達到9.4442億美元，復合年增長率達到12.96％。

支持云的傳感器網絡允許多個IWSN互操作同時適用于許多應用。該云虛擬化傳感器，并以比使用臨時方法更低的價格向客戶提供傳感即服務。

與20世紀80年代后期的CIM（計算機集成制造）時代不同，工業4.0的目標不是將人們完全從工廠中驅逐出去。相反，工廠工作將變得更加靈活，以匹配流程的靈活性。靈活性對生產線也至關重要，因為所有人員和所有機器都將聯網。對于從單個工作單元到最終裝配的生產過程中的每個步驟，工人們也將更加了解情況。

認識到人類在監督整個生產系統和充當創造性問題解決者方面發揮著重要作用，工業4.0旨在將人和先進的機器融合在一起。 Omron HVC-P人臉識別模塊（圖1）采用10個OKAO Vision圖像傳感算法，其中一個新模塊體現了即時傳感器反饋的大部分優勢和云的實時性。人體視覺組件（HVC）模塊將相機，處理器和外部接口集成到一塊PCB上。該設備使用UART接口向其看到的人員或人員提供數據。在人員和機器交互的情況下，此數據捕獲很重要。

圖1：Omron B5T001001G HVC-P人臉識別模塊提供識別和監控人機交互的算法。

包括十個不同的功能是面部檢測和識別，性別，年齡，表情和面部姿勢，注視和眨眼估計，以及手和人體檢測。目標應用包括工業設備，機器人和樓宇自動化。

用于MAG3110的SparkFun Electronics SEN-12670評估板（圖2）可以訪問飛思卡爾MAG3110節能三軸數字磁力計。該板將MAG3110的所有引腳分解為標準的0.1“接頭，并提供必要的濾波電容。小型飛思卡爾器件可與3軸加速度計配合使用，用于獨立于方向的電子羅盤，可提供準確的航向信息。

圖2：MAG3110的SparkFun評估板。

MAG3110測量帶有輸出的磁場數據速率（ODR）高達80 Hz。輸出數據速率對應于從12.5毫秒到幾秒的采樣間隔.Xtrinsic MAG3110磁力計，MMA8451Q加速度計和eCompass軟件的組合可實現完整的補償電子羅盤解決方案。當eCompass子系統與GPS或其他位置感知子系統耦合時，可以執行與方向相關的基于位置的資產分析。加固設備僅測量2 mm x 2 mm x 0.85 mm，間距為0.4 mm。

歐姆龍的E3FA系列光電傳感器（圖3）為不間斷的工業檢測應用提供了簡便性。該系列通常安裝在從食品和飲料到紡織品，陶瓷和磚生產的工業工廠中，具有各種型號，包括直通和徑向版本的對射式，反向反射型和漫反射型。直接版本還提供背景抑制，有限反射檢測和特殊應用的透明物體檢測類型。該系列具有堅固耐用的防水外殼，高抗光性，高EMC保護，易于安裝。可以從遠距離和廣角觀察傳感器的LED狀態指示燈。

圖3：Omron E3FA系列光電傳感器的電纜連接。