随着 IoT（物联网）和 IIoT（工业物联网）设备的数量不断增长，正在生成的数据量和速度也在不断增长，因此需要物联网网关来减轻一些压力云和数据中心来存储、处理和分析数据。这篇文章将为您提供您需要了解的有关工业物联网网关的所有信息以及购买它们的最佳来源。
什么是工业物联网网关？
工业物联网网关是一种工业计算机，部署在本地，用于收集、存储、处理和分析网络边缘的数据，减轻云和数据中心的压力。物联网网关通常从传感器、设备和机器收集数据。收集数据后，物联网网关对数据进行处理和分析，将处理后的数据发送到云端进行远程监控、远程控制和后期分析。
从本质上讲，工业物联网网关充当计算机，允许设备和传感器相互通信，以及将信息传递到云端。它们类似于大多数家庭中的路由器，促进设备之间以及设备与互联网之间的通信。然而，物联网网关在处理、内存和存储容量方面的能力要远超感知数据。
部署工业物联网网关的主要优势在于，它们减轻了云和数据中心处理传感器和工业物联网设备产生的大量数据的负担。他们能够在本地收集、过滤、处理和分析数据，无需将收集到的所有原始数据发送到云端进行处理和分析。
通过在本地收集和处理数据，部署物联网网关的组织将看到互联网带宽的显着节省，因为必须将更少的原始数据发送到云端。这对于计量互联网的组织非常有利，需要为他们使用的带宽付费。
1. 灵活的 I/O 促进通信和控制
工业物联网网关的主要功能是支持新旧设备之间的通信。Premio 提供的物联网网关配备 USB 3.1 Gen 2 端口，使工业网关能够以极快的速度与新设备和传感器通信，以及用于与传统技术通信的 COM 端口，无需用新机器替换旧机器智能连接设备。物联网网关还支持机器对机器 (M2M) 通信，其中机器与其他机器、设备和环境进行交互。
此外，物联网网关可以支持各种不同的工业协议，允许物联网网关与使用不同协议的设备进行通信。物联网网关支持的主要协议包括现场总线、PROFIBUS、EtherCAT、EtherNET/IP和PROFINET协议。因此，如果组织拥有无法连接到云的旧硬件，则可以使用工业物联网网关将此类设备与云连接，并允许组织安全地远程控制机械和可编程逻辑控制器。
2. 提高生产
工业物联网网关能够改善工厂的生产。这是通过从工厂部署的各种传感器和设备收集信息并使用该数据调整生产以获得更高的产量来完成的。此外，工业物联网网关可用于减少人为错误并获得与制造过程相关的各种信息，从而允许运营商和组织使用这些信息来优化生产过程。
3. 预测性维护
工业物联网网关能够协助进行预测性维护。也就是说，设备和传感器收集的数据可用于预测某些组件或设备通常何时发生故障，方法是使用预测模型在故障或故障发生之前执行维护。生产线通常每周 7 天、每天 24 小时运行，因此机器出现故障或故障会导致生产停止，从而造成利润损失。
通过采用数据模型的预测性维护，工厂可以在机器发生故障或故障之前修复机器，从而消除任何停机时间，如果没有物联网网关提供的洞察力，他们通常会经历。这显着降低或消除了与有害和意外停机相关的成本。
4. 实时数据处理和决策
工业物联网网关可以在数据生成源本地实时处理和分析数据，无需数据传输数千英里到数据中心进行处理和分析。这支持实时数据分析和决策制定，这对于处理关键本地工作负载的应用程序来说是必要的。
目前，由于与发送、处理和将数据发送回工业环境相关的延迟，此类应用程序无法在云上运行。由于物联网网关和工业计算机位于本地，因此这种部署几乎没有延迟，因此可以在短短一毫秒内进行实时数据分析和决策。
工业物联网网关有什么好处？
在为企业基础设施部署时，工业物联网网关有两种不同的风格：无风扇物联网网关和坚固耐用的物联网网关。无风扇物联网网关是紧凑型工业计算机，可以部署在易变环境中，这些环境会暴露在极端温度下、频繁暴露于冲击和振动以及暴露于灰尘和碎屑中。也就是说，坚固耐用的物联网网关系列更进一步，增加了更坚固的外壳以增加耐用性和可靠性。
以下是部署工业物联网网关的一些优势：
1. 紧凑的设计
无风扇物联网网关和坚固耐用的物联网网关具有紧凑的设计，使它们能够部署在空间有限的环境中，这些环境不足以容纳全尺寸台式计算机。通过被动冷却物联网网关计算机，使紧凑型设计成为可能。被动冷却使紧凑的无风扇设计成为可能，因为它允许物联网网关制造商将组件彼此靠近放置，并通过使用散热器对其进行冷却。散热器用于将热量从内部发热组件转移到工业网关的外壳，然后将热量散发到周围的空气中。
2.宽温设计
无风扇和坚固型物联网网关的温度范围很广，从 -40⁰C 到 85⁰C，允许它们部署在极冷和极热的环境中。因此，无论您是在夏季在拉斯维加斯沙漠中部部署物联网网关，还是在冬季在俄罗斯中部部署物联网网关，坚固耐用的物联网网关都将可靠且最佳地运行，无需任何修改或额外冷却。
3. 宽功率设计
无风扇和坚固的物联网网关配备了从 9 到 50 VDC 的宽输入电压，以兼容不同变化的电源输入场景。此外，物联网网关配备了许多电源保护功能，包括过压保护、电源浪涌保护和反极性保护。
当设备检测到电压升高超过系统的安全水平时，过压保护会关闭系统电源。当设备检测到电压升高超过安全水平时，电源浪涌保护会将电流转移到地面。电源极性保护通过切断系统电源来保护系统免受电源极性反接，以避免损坏敏感的内部组件。
4. 抗冲击和抗振动
无风扇和坚固的物联网网关具有抗冲击和抗振动能力，使它们能够部署在经常受到冲击和振动的环境中。坚固耐用的物联网网关设备能够应对冲击和振动，这要归功于其单件式设计，这消除了系统中使用的接头、螺钉和电缆的数量，使其更可靠并且能够更好地应对暴露于冲击和振动，因为可能发生故障的运动部件较少。
5.工业级组件
无风扇和坚固型物联网网关非常坚固，能够处理恶劣环境中的部署，因为它们是使用经过测试和验证的工业级组件制造的，可以在最恶劣的条件下可靠运行。此外，坚固的物联网网关的外壳由钢和铝制成，形成坚固的外壳，保护敏感的内部组件。
6. 能源效率
坚固耐用且无风扇的物联网网关具有高能效，使其可以部署在并非始终存在稳定电源的环境中。物联网网关的功耗比普通台式电脑低得多，因为它们使用低功耗但高效的英特尔处理器进行配置，例如英特尔®赛扬® J1900，其 TDP 为 10 瓦，功耗低且产生的热量少。尽管部署单个低功耗物联网网关所节省的成本可以忽略不计，但如果您要部署数十、数百甚至数千个此类设备，您会发现能源成本显着节省。SoC（片上系统）比插座 PC 使用更少的功率，但可以理解的是，它们具有更少的计算能力。
7. 丰富的连接选项
无风扇和坚固的物联网网关非常适合部署在稳定连接并不总是可用的远程环境中。之所以如此，是因为物联网网关配备了有线连接选项以及无线和蜂窝连接，允许网关在所有类型的不稳定环境中连接到互联网。
无风扇和坚固型物联网网关可以使用有线连接通过至少 2 个 GbE RJ45 端口连接到互联网，这些端口支持 LAN 唤醒和 PXE。此外，Premio 提供的一些物联网网关可以扩展为额外的 RJ45 和 M12 LAN 以太网端口，包括 PoE+ (IEEE 802.3at)，通过单根电缆提供电源和以太网。
此外，工业级物联网网关能够通过使用 Wi-Fi 6 连接到互联网，提供可靠、低延迟的通信。Wi-Fi 提供了极大的灵活性，允许组织根据其特定要求配置 Wi-Fi 的范围和功耗。
此外，物联网网关配备蜂窝连接，如果 Wi-Fi 和有线连接不可用，则允许物联网网关连接到互联网。蜂窝连接选项 4G、LTE 和最终的 5G 提供超快的蜂窝连接。4G 的理论速度为 100Mbps，而 5G 的理论速度为 10Gbps。
我们了解，对于希望在不总是存在稳定互联网连接的远程环境中部署物联网网关的组织而言，蜂窝连接极为重要。此外，物联网网关配备双 SIM 卡插槽，允许网关在需要时连接到两个不同的互联网服务提供商以实现冗余。
此外，物联网网关配备了蓝牙连接，可以快速、简单地与低功耗蓝牙设备连接。尽管蓝牙不提供 Wi-Fi 和蜂窝连接的速度和范围，但它确实为一对一或多对多设备提供了可靠和简单的连接。
8. 安全
物联网网关的主要目的是从传感器来回移动数据；因为此类工业物联网网关配备了增强的安全性，采用 TPM 2.0。TPM 2.0 是一种安全加密处理器，可提供基于硬件的安全性，使物联网网关具有防篡改功能。
了解有关 TPM 2.0 硬件安全性优势的更多信息
以下是实际工业物联网网关部署的一些示例：
1. 智慧农业
工业物联网网关用于智能农业中收集信息并管理物联网传感器的部署，这些传感器用于收集信息，例如作物环境中的天气状况、土壤质量和作物生长进度. 所有这些信息都由物联网网关收集、处理和分析，为农民提供有价值的见解，以便他们做出明智的决定，例如他们需要使用多少肥料才能让作物以最佳效率生长，以及改善其他方面他们的运作，以确保作物的最佳生长。
此外，物联网网关可用于预测和预测生产的产出，使种植者能够更好地规划产品分配，因为他们将对能够收获的作物数量有相当不错的估计。此外，物联网网关处理和分析各种物联网传感器收集的大量数据，使农民能够生产出更高质量的农作物。
智能农业中最流行的物联网设备包括气象站，这些设备利用遍布整个农田的农业传感器，收集有关天气的各种信息并对其进行分析，以获得有关如何改善农作物的宝贵见解。
此外，物联网设备和物联网网关通常用于温室中收集有关生长条件的实时信息，例如光照、温度、土壤条件和湿度，从而使农民能够调整条件以实现最佳作物生长。
2. 智慧交通
物联网网关通常用于启用智能交通系统。物联网网关将计算机、电子设备和其他传感器以及云相互连接起来。物联网网关收集的信息包括车辆信息、车辆位置、道路信息和许多其他类型的信息，创建实时交通系统，为如何提高交通系统性能提供有价值的见解。
例如，如果工业计算机预测在一天中的某个时间道路经常关闭或充满交通，系统可以调整车辆的路线以避开交通，从而提高系统的效率，节省宝贵的时间和资源比如燃料。此外，物联网网关收集的数据可用于预测性维护。
也就是说，物联网网关可以预测运输系统的某个部件或组件何时会出现故障，并在发生故障或故障之前提醒操作员执行维护和/或更换部件，从而消除与执行意外维修相关的任何停机时间。
3. 工厂自动化
工业物联网网关在工厂自动化方面发挥着重要作用，因为它们可以促进数十、数百或数千个物联网设备、工厂机械和工厂设备之间的通信，以及这些设备与云之间的通信。物联网网关支持远程监控工厂资产以及控制此类资产。
工业物联网网关能够连接使用现代协议的新机器，以及使用旧协议的旧机器。物联网网关支持的协议包括现场总线协议、PROFINET 协议、EtherNET/IP 和 EtherCAT 协议。物联网网关还能够从这些设备收集信息，对其进行处理、分析，提供有价值的见解，使工厂运营商能够最大限度地提高运营效率，并通过工厂设备的预测性维护最大限度地减少停机时间。
4. 露天和地下采矿
工业物联网网关也很重要，为采矿业提供了巨大的好处，使矿山运营商能够优化采矿过程并产生更好的结果。物联网网关非常适合收集、处理和分析通过传感器收集的信息，并对其进行实时分析，以允许运营商采取最佳行动。
此外，物联网网关使采矿运营商能够使用数据战略性地部署工人和设备以提高效率。此外，物联网网关通过预测组件和车辆何时发生故障来实现预测性维护，以便矿山运营商可以执行预防性维护，减少因意外车辆故障导致的停机时间。
此外，物联网网关有能力提高采矿员工的安全性。之所以如此，是因为物联网传感器可以连接到物联网网关，该网关可以监控矿井中的不稳定区域，在竖井坍塌或变得极其不稳定的情况下向矿工发出警报。