工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)簡史 | 智能百科

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的歷史有三個不同的技術(shù)發(fā)展故事：網(wǎng)絡(luò)連接、處理和存儲能力，以及傳感器和執(zhí)行器。如果能了解每一項核心技術(shù)的發(fā)展時間表，將能準確了解相應(yīng)時代工業(yè)環(huán)境中使用的連接設(shè)備的能力。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)首字母縮略詞中的第二個“I”代表互聯(lián)網(wǎng)，其表明了網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的重要性。直到20世紀90年代末和21世紀初，計算機和計算設(shè)備的標準狀態(tài)都是與互聯(lián)網(wǎng)斷開:必須采取特殊措施才能上網(wǎng)和連接。這與2022年的組織生活幾乎相反，那時經(jīng)常需要采取特殊措施來斷開聯(lián)系。

大多數(shù)早期的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是有線的:連接需要電纜將設(shè)備物理連接到網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)帶寬，在一段時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。對于10BASE-T以太網(wǎng)連接來說，這是20世紀80年代末和90年代初建立的最廣泛使用的標準之一，允許每秒傳輸10兆的數(shù)據(jù)。在當代，有線網(wǎng)絡(luò)支持每秒1000兆的數(shù)據(jù)連接(1000BASE-T或1千兆)，甚至現(xiàn)代以太網(wǎng)連接支持每秒10千兆的數(shù)據(jù)連接(10GBASE-T)。

無線和蜂窩網(wǎng)絡(luò)消除了對每個設(shè)備的電纜需求，這是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個重大轉(zhuǎn)變。802.11b于1999年標準化，是許多制造商產(chǎn)品支持的首批標準之一，也是2020年制定的Wi-Fi 6E標準的前身?，F(xiàn)代Wi-Fi設(shè)備不僅能提供比早期設(shè)備快50到800倍的速度，且還能在比以前的設(shè)備更密集的無線電環(huán)境中可靠地運行。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)是全球范圍內(nèi)智能手機覆蓋所依賴的網(wǎng)絡(luò)，其在速度、容量和能效方面都取得了類似的改進，從支持大約每秒0.1兆比特的早期2G網(wǎng)絡(luò)，到提供每秒200兆比特甚至更高連接的現(xiàn)代5G網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也有在范圍、電力使用和速度方面做出不同權(quán)衡的技術(shù)的故事。范圍可達300英尺左右的射頻識別，和需要近距離接觸的近場通信技術(shù)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)置中都很有用。RFID通常用于資產(chǎn)跟蹤，NFC用于訪問控制、支付或數(shù)據(jù)交換。

其他技術(shù)，如遠程廣域網(wǎng)，一種低功耗廣域網(wǎng)或窄帶物聯(lián)網(wǎng)，4G物聯(lián)網(wǎng)的一種變體，不需要非常高的速度，可以解決特定的問題。無線智能泛在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟等重點小組，尋求解決與智慧城市或物聯(lián)網(wǎng)公用事業(yè)應(yīng)用相關(guān)的具體問題。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)存儲和處理能力

處理能力的顯著提高，加上可用存儲容量的增加，成本穩(wěn)步下降，也在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的歷史上發(fā)揮了重要作用。

計算處理能力的提升通常體現(xiàn)在所謂的摩爾定律中。摩爾定律是Intel聯(lián)合創(chuàng)始人Gordon Moore的一項觀察，即微芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番，而同期成本減少一半。

計算能力如此快速的提高意味著，在自20世紀80年代以來的近40年的現(xiàn)代計算機革命中，企業(yè)不僅能夠大幅提高設(shè)備的整體處理能力，且可以在非常小的尺寸中制造出功能強大的處理器。

重要的是，對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的目的，供應(yīng)商可以制造硬化的芯片，能夠承受極端環(huán)境，如高/低溫、水暴露或浸泡，以及跌落物理影響。

完整的數(shù)據(jù)存儲歷史將包括磁帶、穿孔卡和磁盤，但對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)注將重點縮小到現(xiàn)代硬盤驅(qū)動器、閃存和固態(tài)磁盤。這三種技術(shù)的現(xiàn)代衍生產(chǎn)品使存儲幾兆位字節(jié)的數(shù)據(jù)成為可能，這些數(shù)據(jù)的大小從大約一角硬幣大小到一副薄薄的撲克牌大小不等——所有這些的成本都不到每兆位字節(jié)150美元左右。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器和執(zhí)行器

講述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)故事的第三個技術(shù)流是傳感器和執(zhí)行器。傳感器檢測事物，如溫度、光線、位置、觸摸、運動或聲音。執(zhí)行器移動或控制事物。執(zhí)行器可以觸發(fā)門鎖的打開或關(guān)閉、機械臂的收緊或松開、機器部件的移動，或加熱或冷卻系統(tǒng)的激活。

要了解傳感器在過去幾十年里是如何進步的，不妨考慮一下數(shù)碼相機技術(shù)。1994年，Apple推出QuickTake數(shù)碼相機，最大分辨率為640 x 480像素，略高于307萬像素。到2022年，iPhone 14 Pro相機可以拍攝8064 x 6048像素的圖像，或超過4800萬像素，總像素數(shù)約為158倍。簡單的像素數(shù)比較甚至沒有考慮到光或顏色敏感度、速度、多相機傳感器的使用或計算攝影的進步方面的變化。

機械臂可以抓住和操縱各種各樣的物體，如一張紙、葡萄、酒杯或磚頭——這體現(xiàn)了執(zhí)行器的許多進步。現(xiàn)代系統(tǒng)不僅有能力感知這些不同的物體，還能適當調(diào)整壓力。同時使用多個傳感器的能力也擴展了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的能力。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)和機遇

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的兩個最重要的當代挑戰(zhàn)，即安全性和互操作性，是上述一系列技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。在早些時候，連接到互聯(lián)網(wǎng)的人和物品都很少，因此安全不是一個大問題。同時，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的制造商也沒什么經(jīng)濟動力使其系統(tǒng)與競爭對手的產(chǎn)品廣泛兼容:為什么要易于轉(zhuǎn)換?好在，客戶的集體關(guān)注引起了對安全性和互操作性的日益重視。