什么是物联网？物联网连接、优势和建筑业物联网介绍

由技术支持工程师Stephen Bettles审阅（2024年2月）

我们生活在一个数据不断流动的互联世界。制造业也不例外，它们正越来越多地将业务互联以取得成功。这种工业互联是物联网（IoT）和工业4.0的一部分。制造业中的物联网在存货、质量控制、维护、能源效率、供应链等方面的改进潜力巨大。

物联网连接指的是设备连接到互联网以发送或接收有用的运营信息的能力。这可以指熟悉的东西，如手机和智能电视，也可以指装配线和数字化仓库管理等工业技术。工业物联网（IIoT）是物联网的一个工业子集，它在工业 4.0 中发挥着重要作用，能让企业更好地了解机器的运行、健康状况、性能和业务成本。

在物联网连接中需要考虑的一些关键因素和概念包括：

• 速度：我们都要求从互联网获取即时结果，而工业连接也需要同样快速。IIoT设备的数据传输速度以比特或千兆比特/秒为单位，这些等级会影响它们的成本和功耗。在为工业物联网解决方案选择设备时，请考虑你需要发送的数据包大小
• 范围：设备能够传输数据的距离将决定它们是否适合你的运营以及你将如何布置连接设备
• 成本：IIoT技术在价格和功耗方面各不相同，请注意它们所代表的财务义务
• 网络类型：物联网通信是通过各种网络进行的，包括LAN（蓝牙和Wi-Fi）、LPWAN、蜂窝网络（LTE、5G）和网状网络。研究IIoT设备的连接能力，确保它们能够连接到更广泛的系统
• 机器对机器连接（M2M）：M2M连接是指机器在无需人工输入的情况下连接并自动选择和执行操作

将IIoT应用引入制造业运营可以带来许多好处：

• 供应管理：通过在物料供应上应用射频识别（RFID）标签并在数字库存系统中跟踪它们来控制库存。当库存低于既定水平时，系统会自动订购材料，从而避免由于缺料而导致工作停滞
• 设备跟踪：物联网连接可以让你了解你的车辆部署在何处，以及它们的运行状况是否需要维护。同样，RFID标签和工具管理软件可以跟踪谁在使用个别工具以及在哪里使用，从而防止因物品丢失而产生混乱和替换成本
• 质量控制：自动化测量生产零件和记录这些数据。这减少了人工检验的需要，并允许更及时地采取行动来处理有缺陷的产出
• 能源效率：追踪你的机器实时性能与消耗的能源之间的关系。这有助于识别浪费资源的领域和需要解决的问题
• 预测性维护：使用IIoT连接传感器监控机器运行情况。IIoT平台可以分析异常的设备行为（特别是振动），模拟何时可能导致重大故障，并相应安排预防性维护。这减少了故障，并让你控制维护及其成本

制造业中的物联网延伸至所有分支，包括建筑、采矿、供应链和汽车等。

建筑业包含大量的工业技术，其中许多正在通过IIoT解决方案进行改进。

• 燃料：建筑机器不断燃烧大量燃料。利用具有物联网连接的燃油液位传感器，你可以有效管理加油、监控燃油开支并收集数据，以便根据能源效率安排维护工作
• 混凝土：具体来说，通过使用嵌入在新鲜混凝土中的工业物联网连接传感器来监测混凝土的固化进度，这意味着只需等待所需的时间，以便更好地规划作业
• 数字孪生：在建筑物建造过程中，物联网连接让工程师将建筑物的进展与其“数字孪生”模型进行比较。这有助于及早发现和诊断问题，并生成设施的数字化竣工图

用户越来越要求将物联网连接内置到他们的家庭和工作场所，因此这影响了建筑行业需要提供的基础设施。

在采矿行业的大规模和复杂性情况下，可以应用工业物联网技术。

• 竖井稳定性：通过在竖井安装工业物联网传感器来监测其稳定性，可以避免竖井坍塌。如果矿井发生事故，工业物联网解决方案可以帮助您快速确定工人部署的位置并制定救援计划
• 远程控制：利用物联网连接远程操作采矿设备，从而将人员安全地与危险区域隔离。物联网连接甚至可以实现全球范围内的远程控制
• 减少浪费：通过使用工业物联网传感器和数字库存管理来更好地管理可消耗资源，如设备燃料和建筑材料
• 环境：通过监测工地的地面、水和空气条件，您可以实时了解运营对环境的影响。这让您可以在问题发展成灾难之前调整采矿工作

作为互联行业的典型例子，供应链管理有从物联网连接中获益的巨大潜力。

• 库存了解：仓储工业物联网平台可以播报实时库存水平。确切地知道您拥有的材料及其位置是管理将这些物品发送到何处的良好基础
• 追踪货物：通过将RFID标签附加到产品并进行GPS跟踪，您可以准确地定位运输中货物的位置。这避免了损失成本以及运输到错误地点的浪费和延迟
• 预测到达时间：通过了解物料何时启程并跟踪其行程，您可以自信地预测它们抵达目的地的时间。因此，您可以同步依赖于这些货运的操作，随后的依赖操作等等
• 客户满意度：利用同样的物联网连接来追踪货物，客户可以更好地了解何时会收到订单，从而避免延迟物料带来的不满

汽车工业互联已经非常普遍，工业物联网解决方案可以进一步加强这种互联。

• 追踪构建：汽车行业通过工业物联网解决方案实现了许多改进。装配线需要为多种车辆提供特定的工作，这需要清晰的跟踪。手写跟踪存在重大错误的可能性，条形码很容易磨损，但随车行驶的RFID标签可以回避所有这些问题。它们提供即时的、无接触的信息传输，除了车辆识别码外，还可携带大量有关车辆的详细信息。
• 机器人指令：对于基于车辆的焊接和涂装等自动化过程，RFID 标签可确保为涉及的机器人设备提供正确的输入。这些标签可以携带每辆车的详细焊接和涂装指令，一旦车辆到达自动化设备，就可以通过 M2M 连接快速读取并输入到机器人设备中。这可避免错误执行错误工作所带来的昂贵后果
• 联网汽车：与建筑行业类似，汽车行业越来越需要在其成品中加入物联网连接，以满足客户需求。这包括以下特性：
• 自动驾驶功能
• GPS 和手机连接
• 为保险目的对驾驶员进行监控
• 预测性维护

这些特性反过来需要在车辆组装过程中制造和包含。

利用这些技术，RS 可帮助您在制造业中实施物联网，并享受工业互联带来的商业利益。