物联网(IoT)已经成为一个熟悉的术语，用来描述巨大的连接设备网络，这些设备正在彻底改变我们的生活、工作、沟通和功能。随着它们的爆炸式增长，物联网创新的可能性似乎无穷无尽。毫不奇怪，工业物联网(IIoT)正在极大地改变孤立的遗产和密封的工业网络基础设施的传统基础，并定义了称为工业4.0的下一场工业革命。
什么是工业物联网(IIoT)?
工业物联网(IIoT)是一种互联网连接技术，它正在被纳入网络，以创建一个更高效、准确、成本效益更高、生产力更高、易于监控的工业生态系统。
工业物联网由大量连接的设备、传感器和执行器组成，这些设备收集、通信和协调数据，并将这些数据输入分析系统，以提高工业产出并优化收入。IIoT正在通过通信和共享实时数据的嵌入式技术，在系统、平台和应用的网络中解决复杂的控制问题。
网络技术的发展为工业4.0和工业物联网铺平了道路。运营商正在利用先进的连通性和自动化来缩小与传统工业流程的差距，并克服资源、运输和供应链的复杂性。
工业网络架构的演变
工业网络架构已经从以太网发展到我们先进的互联网连接。工业网络连接传统上依赖于固定线路连接，其中连接扩展到多层连接组件。唯一与互联网连接的是可编程逻辑控制器(plc)，其中包含控制设备的配方。plc监控输入设备的状态，并根据采集到的数据发送操作指令。在工业物联网之前，连接通常是通过以太网连接。
工业物联网的进步和更少的竖井方法，使不同层的设备连接得更多。在这种环境下，plc无法提供充分评估机器性能所需的高度数据粒度。通过将传感器连接到更小的部件，如压缩机、泵和步进电机，可以获得更详细的数据洞察。传感器可以安装在整个工业过程中，并连接到网关，将数据传输到数据中心或云中的应用程序。
网关用不同的传输协议连接两个网络。在路由之前，所有数据必须通过软件并与软件通信。网关是交付和保护网关上和传输中的数据的控制点。网关连接可以是有线连接，也可以通过WiFi、蓝牙或低功耗广域(LPWA)技术实现无线连接。
展望工业物联网的未来和新技术进步
自早期采用以太网以来，工业网络已经取得了长足的进步，现在新的无线技术，如5G现代通信协议，正在工业环境中采用。工业5G低延迟、高数据吞吐量和可靠性使IIoT解决方案以及创新的AR和VR软件的进一步发展成为可能。
固定线路连接的替代方案，如5G和3GPP无线标准，允许网络所有者构建专门满足其需求的专用网络。这些功能使他们不仅仅是监控机器运行状况，还具有全面的控制功能和无缝的实时通信。
推动工业物联网采用的因素和预期结果
除了新的技术标准和供应商扩张外，疫情和供应链挑战带来的干扰因素推动工业公司实现更多物联网连接，以提高效率和正常运行时间。IIoT实现了更高的产品质量和交付可靠性，同时最大限度地减少停机时间。通过增强可见性和扩展数据分析，可以发现供应链问题并及时缓解。
工业物联网使用的一个重要指标是预测性维护的能力，以持续监控机器健康并检测潜在故障。这限制了定期的预防性维护周期的需要，在时间和金钱上的成本，并以一种具有成本效益的方式防止机器故障停机。
工业物联网的关键驱动力是什么?
简而言之，工业市场的联系越来越紧密有很多原因，从技术的进步和可用性到具有竞争力的宏观经济趋势。动机包括:
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提高操作的灵活性，生产力和效率
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增强产品的可配置性和定制性
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创造新的商业机会和收入
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最大化资产利用和资源规划
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支持可持续发展倡议的扩大
除了工业物联网，推动工业4.0的关键技术还有人工智能、大数据分析和云计算。人工智能自动化和机器人，加上与IT和OT相交的工业物联网，并在数据分析和云计算的支持下，正在从根本上改变传统的工业范式。
当前工业物联网市场及其扩展潜力
工业物联网的潜在用例似乎是无限的，在汽车、酒店、农业和医疗保健领域的应用正在扩大。
目前，主要有三个细分市场:
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开采是指开采工业生产中使用的原材料，如石油、天然气、煤炭、锂和其他用于能源生产的材料。连接依赖于与网关、plc和IIoT解决方案通信的蜂窝和卫星技术，这对于延长资产寿命和减少不必要的维护至关重要。
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制造业极大地受益于工业物联网连接，作为满足kpi的重要区分因素，以改善正常运行时间、效率、质量和可见性。原始设备制造商现在正在扩展服务和销售模式，以利用技术趋势。由于专用性的好处，制造业中的私人网络使用率也大大增加。
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用于发电的公用设施——化石、核能、水力、太阳能和风能——利用plc、网关和传感器来维护这些关键过程。LPWA技术的应用使得越来越多的管道和直列分布式网络得以连接起来。低地球轨道卫星未来也将在基于传感器的物联网解决方案中发挥作用。
认证的安全设备对于工业4.0网络安全至关重要
鉴于网络犯罪的升级和复杂程度，关键工业机器和系统的互联网可访问性扩展是一个首要的安全问题。根据Globalsign的白皮书，确保工业物联网市场，到2030年，联网机器和生产系统将超过12亿台。
这无数的设备将需要独特的认证身份，为运营商建立强大的安全策略。已认证设备的多层次安全方法应包括多因素认证、显式访问控制、零信任、威胁检测与响应、生命周期管理。基于PKI技术的可信机构Digital certificates是一种具有灵活性和可扩展性的最佳身份认证方式。
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