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無線通訊與定位技術 建構工業物聯網環境資訊

無線通訊與定位技術 建構工業物聯網環境資訊
工業物聯網(IIoT)的興起為製造、運輸、醫療、農業、監控、追蹤等各種垂直應用帶來全新的發展機會。據統計,到2030年,工業物聯網預計將為全球增加14.2兆美元的經濟規模,目前已有35%的製造商在產品中採用智慧感測器,預計到2025年,工業自動化市場將成長至3億美元。

對工業物聯網應用來說,「資料」是最重要的價值。透過全球定位與無線通訊技術,將可提供設備位置與時間戳記等更完整的環境資訊,以持續追蹤重要資產的狀態,因而能簡化供應鏈管理並協助提升營運效率,打造創新的服務模式。

工業物聯網的應用趨勢

無線通訊解決方案包括GSM、UMTS、CDMA、LTE、Bluetooth和Wi-Fi模組,這些模組已內建於各種關鍵的工業應用中,具備高靈敏度、精巧尺寸、低功耗,以及支援寬廣的工業溫度範圍等特性;而透過使用自行開發晶片來掌控核心技術的蜂巢式與定位產品,便毋需依賴第三方供應商,如此即能確保工業應用所需的長期元件供應。隨著工業4.0世代到來,新一代工業物聯網應用將有以下發展:

遠端監控與操作

持續的即時監控可顯著提升工業應用效能,以取得更佳的速度、準確度與效率。透過採用無線通訊技術,無須再派員工親臨現場操作,可縮短維護的時間與成本,還能藉由雲端、連網分析工具,進一步監控效率與生產率。

資產追蹤與人員移動

若要準確追蹤資產與員工狀態,整個工業價值鏈的完整運作可視性與決策制定是重要關鍵。例如在倉儲中心,透過室內短距離無線電技術,可隨時掌握物品上架儲存狀態;而在室外,則可利用GNSS與蜂巢式技術提供的位置與時間戳記來持續追蹤資產。

連網工業設備

利用連網製造機台,工作人員將能從正確的來源取得正確操作機台所需的資訊。舉例來說,在一個汽車工廠內,工作人員若利用連網的工具機台來裝配汽車,則僅會收到與裝配此汽車有關的資料來作業,如此便能減少人為失誤並提升資源的有效運用。進一步來看,在一個建置IIoT技術的工廠中,當一輛裝載著貨物的卡車駛抵時,卡車與貨物都能夠以位置和時間來進行追蹤。卡車所裝設的感測器資料可利用短距離無線網路傳輸,再以蜂巢式無線電網路來傳送與接收,將所有的貨物資料登入到近端的庫存系統,再送到生產線上;此IIoT生態系統包含了各種環境感測器(如溫度、壓力、溼度等),可無線連接至可程式邏輯控制器(PLC),然後再透過乙太網路傳到SCADA系統與中控室。這樣的系統能為所有作業流程提供完整的可視性資料,以掌控資訊、有效運用,進而提升營運效率。

無線通訊 工業物聯網建置關鍵

針對不同的應用需求,新一代的工業閘道器需結合蜂巢式、短距離以及定位等各種無線通訊技術,除了收集與傳輸資料之外,也增加了對位置與時間戳記的需求,才能掌握更完整的環境資訊,以提供適切的服務。資產追蹤、可追溯性、環境監控的重要性,以及企業要求安全、防干擾(tamper-free)的運作方式,使得建構安全的物聯網技術格外重要,包括安全開機、介面安全、API控制及干擾偵測等,妥善管理整個工業物聯網架構,為業主提供完整的掌控能力。

對設計人員來說,要開發新一代的工業物聯網裝置時,必須從其應用需求開始考慮。此外,產品使用壽命、地理網路覆蓋範圍、從2G到3G和4G的未來無線網路升級設計等,全都是重要的設計考量;而不管是蜂巢式、NB-IoT、GNSS定位或藍牙低功耗模組,也應考慮是否具高整合度、高效能等特性,能否支援工業應用要求長達數年的電池壽命,滿足業主一站式購足的解決方案需求。此外,有鑑於行動通訊標準的持續演進,確保產品的前瞻性設計也是至關重要。套疊式設計(Nested Design)概念可提供全系列蜂巢式模組的接腳相容性,包括GSM、UMTS、CDMA以及LTE。透過這種方式,單一的電路板布局可適用於不同版本的終端產品,以確保蜂巢式技術與模組世代間的輕鬆升級,節省開發成本。

工業物聯網在IoT應用中極具重要性,它的設計與建置需符合最嚴格的技術標準以及安全性實務,同時也需具備豐富的環境資訊,才能滿足成本與上市時程的要求。
 
工業物聯網(IIoT) 能協助業者提升營運效率,並打造創新的服務模式


 
新一代的工業閘道器需結合蜂巢式、短距離以及定位等各種無線通訊技術
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