初期的本地監(jiān)測，數(shù)據采集的首次嘗試

真正意義上的數(shù)據監(jiān)測應該從本地監(jiān)測開始。通過有線網絡將設備總控和 PLC或者 HMI連接起來，進行本地的人機交互和信息交換，設備上的數(shù)據比如設備軸承溫度、轉速等數(shù)據直接顯示在 PC或者 HMI上面。

而顯示器需要近距離地安裝在設備總覽旁邊，同時需要人員一天24小時的監(jiān)控以及反饋。此時，人工的力量還是占了主導地位，如果依靠肉眼監(jiān)測終端顯示的數(shù)據并且要做出比較及時的反饋，工人需要輪班制不說，數(shù)據的反饋其實還是非常滯后和不精準的。作為管理人員也無法及時了解工廠的數(shù)據，給出相應的決策判斷。

由此可以看出本地監(jiān)測的實際意義不大，只是停留在簡單的數(shù)據統(tǒng)計工作上。

以太網出現(xiàn)，延伸物理傳輸距離

由于本地監(jiān)測局限性太大，人們開始把以太網等有線寬帶技術運用在數(shù)據采集、傳輸上，數(shù)據的傳輸在范圍上有了一定的延伸。當工業(yè)設備節(jié)點接入傳感器，通過一定的轉換到達以太網，再到達終端顯示。就傳輸范圍而言，在原有范圍基礎上是有了一定的拓展。

但是中間存在的協(xié)議標準差異導致通信并不能暢通無阻，且有線網絡的固有限制就是無法遠程監(jiān)測，這又一次給工業(yè)數(shù)據市場提供一個巨大的需求。如何擴大傳輸范圍？如何支持更多的協(xié)議，滿足不同的工業(yè)生產場景？以太網的數(shù)據傳輸顯然不能夠滿足真實生產環(huán)境中對于數(shù)據的遠程監(jiān)測需求。

網關的出現(xiàn)，適配更多協(xié)議標準

真實的生產環(huán)境本身就很復雜，加上實際距離的限制，遠程的數(shù)據傳輸成為了工業(yè)數(shù)據方面亟待解決的痛點。如何讓數(shù)據能夠低成本且高效地傳輸?shù)皆苹蛘哌h程終端，成為行業(yè)重點的研究對象。

伴隨著2G/3G/4G網絡、Wi-Fi、藍牙等無線網絡傳輸技術的出現(xiàn)，數(shù)據的遠程傳輸問題出現(xiàn)轉機，但多種通信協(xié)議的多重協(xié)議標準也阻礙了設備與設備之間的“對話”。此時為了能夠適配更多協(xié)議標準，網關的出現(xiàn)非常及時，在通信協(xié)議和數(shù)據之間，網關是一個翻譯器，與網橋只是簡單地傳達信息不同，網關對收到的信息要重新打包，以適應系統(tǒng)的需求。

網關的轉換能力結合無線通信協(xié)議技術，大大提高了物聯(lián)網延伸距離，但物聯(lián)網技術也面臨一些獨特的挑戰(zhàn)。其中一個挑戰(zhàn)是，受限于系統(tǒng)內存、數(shù)據存儲容量和計算能力，很多物聯(lián)網節(jié)點無法直接連接基于 IP的網絡，這樣就難以做到萬物互聯(lián)。而物聯(lián)網網關可以填補這塊空白，在基于IP的公共網絡與本地物聯(lián)網之間架起一座網絡橋梁，使用在不同的通信協(xié)議、數(shù)據格式或語言，甚至體系結構完全不同的兩種系統(tǒng)之間。

通俗來講，有了工業(yè)網關，所謂的 M2M不再是狹義上機器與機器的對話，而是設備、系統(tǒng)、人之間沒有障礙的溝通。

但是溝通沒有障礙，那溝通的效率如何？有效信息有多少？除了數(shù)據采集、傳輸，能否承擔更多的功能？由于數(shù)據通過網關轉換，再上傳至云端計算分析，中間的時差導致無法及時地反饋實時數(shù)據….這些都是傳統(tǒng)網關做的不夠好的地方，理所當然也成為了工業(yè)網關設計的一個重點突破口。 

現(xiàn)代物聯(lián)網智能網關，推動設備預測性運維

現(xiàn)代物聯(lián)網智能網關，在物聯(lián)網時代扮演非常重要的角色，它不僅是連接感知網絡與傳統(tǒng)通信網絡的紐帶。作為網關設備，物聯(lián)網智能網關可以實現(xiàn)感知網絡與通信網絡，以及不同類型感知網絡之間的協(xié)議轉換，既可以實現(xiàn)廣域互聯(lián)，也可以實現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網智能網關還需要具備設備管理功能，運營商通過物聯(lián)網智能網關可以管理底層的各感知節(jié)點，了解各節(jié)點的相關信息，并實現(xiàn)遠程控制，特有的物聯(lián)網邊緣計算能力，讓傳統(tǒng)工廠在數(shù)字化轉型的過程中實現(xiàn)了更為快速、精準的數(shù)據采集及傳輸。
 

邊緣計算能力，給工廠設備帶來兩大好處：

首先網關自身的數(shù)據分析計算能力實現(xiàn)數(shù)據到達網關這一層就能完成聚合、優(yōu)化、篩選，通過將采集數(shù)據進行本地預分析，從而讓設備作出直接反應，在此同時將結果和高價值數(shù)據再上傳云端，這樣管理者幾乎可以零時差收到反饋。

其次在網關這一層就將設備的大量狀態(tài)數(shù)據過濾、優(yōu)化掉，減少海量數(shù)據上傳的網絡壓力。這樣工業(yè)網關就不再是狹義的翻譯器，同時也承擔了過濾的作用。

結合數(shù)據的采集、高效傳輸、以及快速分析能力，真正地做到設備的實時狀態(tài)監(jiān)控，以及使用大數(shù)據分析來檢測設備隱患，從而預先判定設備發(fā)展趨勢和可能的故障模式，提前制定預測性維護計劃。

物聯(lián)網智能網關的特點

支持遠程更新維護，這一功能的實現(xiàn)基于軟件開發(fā)的工業(yè)網關。例如 Ruff的物聯(lián)網智能網關可隨時根據軟件的升級，添加支持協(xié)議，對外提供基于 JS語言的開發(fā)接口，只需下載相應的配置應用即完成對硬件產品功能的修改。在網關使用過程中出現(xiàn)了問題，也無需去現(xiàn)場進行維修只需利用 Ruff Explorer遠程管理工具在軟件層面進行修改即可，從遠端提前發(fā)現(xiàn)和解決隱患，使維護更智能，設備運行更穩(wěn)定可靠。

其次，在兼容性方面，現(xiàn)代物聯(lián)網智能網關也具有超強的兼容性，采用即插即用的設計理念，兼容主流廠商的設備和協(xié)議，提供協(xié)議的下載和二次開發(fā)接口使得兼容變得更加容易。由于是在軟件層面控制硬件網關，這樣一來工廠在轉型過程中不需要花費大成本來替換適配網關的設備，簡單修改軟件層面邏輯即可。
 

目前國內一些公司比如華為、Ruff（南潮）生產的邊緣計算網關、物聯(lián)網智能網關已經在真實的生產環(huán)境中有了多次成功的實踐，在人造板行業(yè)、汽車制造業(yè)、木材加工行業(yè)幫助客戶快速高效地接入設備，采集傳輸數(shù)據，并且通過其本身的邊緣計算能力可以就近提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務、數(shù)據優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。對于人力成本、設備維修成本、時間成本的降低是非常有價值的，這也將是很多中小型工廠在工業(yè)4.0轉型之戰(zhàn)中核心競爭力之一。

當然，網關的技術能力及工業(yè)需求目前還沒有到達終點，隨著市場的需求越來越高以及物聯(lián)網技術的不斷提升，相信功能更加全面的工業(yè)網關會不斷更新出現(xiàn)，為物聯(lián)網未來的發(fā)展提供更好的服務。