世界各地的行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)重大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。根據(jù)一份最新的市場(chǎng)研究報(bào)告，到2025年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到1106億美元。從制造和物流，到石油和天然氣以及農(nóng)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)為優(yōu)化、效率、資產(chǎn)管理和工業(yè)控制提供了不可否認(rèn)的好處和機(jī)會(huì)。

盡管聽起來很樂觀，但物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃的實(shí)施本身就具有挑戰(zhàn)性。最大的障礙之一就在物聯(lián)網(wǎng)開始的地方——在邊緣收集運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)皆贫恕?/p>

大多數(shù)傳統(tǒng)資產(chǎn)、機(jī)器和設(shè)備都不是為了連接工業(yè)設(shè)施之外的設(shè)備而設(shè)計(jì)的，這在整個(gè)組織中造成了巨大的數(shù)據(jù)孤島。這就給公司留下了兩種選擇：使用新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)全新的綠地工廠，或者更新棕地設(shè)施以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接。由于大量的前期投資使得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“拆換”方法變得幾乎不可行，因此從傳統(tǒng)工業(yè)傳感器和系統(tǒng)（例如4-20mA傳感器）收集數(shù)據(jù)的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。

4-20mA挑戰(zhàn)

4-20mA電流回路是棕場(chǎng)工業(yè)傳感器中廣泛采用的通用模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今的4-20mA傳感器可以跟蹤各種變量，包括溫度、壓力、濕度和水位。在電流回路中，這些過程變量由傳感器收集，然后轉(zhuǎn)換成4至20mA之間的比例電流值。傳統(tǒng)上，這些信號(hào)通過接線發(fā)送到過程控制器，以觸發(fā)執(zhí)行器上的響應(yīng)。例如，配置為測(cè)量水箱水位的4-20mA電流回路可能會(huì)將空水箱的值指定為4毫安，將滿水箱的值指定為20毫安。在這種情況下，12毫安的電流意味著水箱已經(jīng)滿了一半。同樣地，從溫度的角度來看，操作員可以將4毫安分配到0攝氏度，20毫安分配到100攝氏度，在這種情況下，10毫安將轉(zhuǎn)換為37.5攝氏度。低于或高于這些閾值的讀數(shù)將向操作員發(fā)出信號(hào)，表明存在溫度問題。

盡管4-20mA電流回路具有多種功能，并且易于配置用于過程控制，但它們也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。來自這些工業(yè)傳感器的數(shù)據(jù)流在閉環(huán)內(nèi)運(yùn)行，并被鎖定在工廠車間。這會(huì)在整個(gè)組織內(nèi)部造成巨大的數(shù)據(jù)孤島，并使用戶無法全面了解他們的設(shè)備、流程和設(shè)施的情況。此外，在許多情況下，4-20mA網(wǎng)絡(luò)需要復(fù)雜的布線才能將輸出信號(hào)傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備，例如分布式控制系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、記錄器或指示器。在許多室內(nèi)和室外工業(yè)環(huán)境中，鋪設(shè)線纜是復(fù)雜、繁瑣和昂貴的。

用LPWAN打造“智能棕地”

在2021年及以后，從傳統(tǒng)工業(yè)傳感器和系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的協(xié)同努力將成為當(dāng)務(wù)之急。4-20mA傳感器已經(jīng)并將繼續(xù)廣泛用于封閉的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，以測(cè)量關(guān)鍵變量并將其報(bào)告給本地控制器以執(zhí)行自動(dòng)化和控制任務(wù)。因此，為4-20 mA設(shè)備添加強(qiáng)大、可擴(kuò)展和遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)連接的改造型物聯(lián)網(wǎng)解決方案將為實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)營(yíng)監(jiān)督和規(guī)劃提供巨大的可能性，尤其是在涉及遠(yuǎn)程資產(chǎn)和系統(tǒng)時(shí)。

特別是，即插即用低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）連接解決方案正在簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)設(shè)備的集成。例如，嵌入4-20 mA接口的物聯(lián)網(wǎng)無線發(fā)射器可以從現(xiàn)場(chǎng)傳感器中提取過程數(shù)據(jù)，并使用LPWAN連接將其發(fā)送到遠(yuǎn)程基站。除了最大限度地減少基礎(chǔ)設(shè)施要求和生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間之外，該解決方案還具有電源獨(dú)立性的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榘l(fā)射器可以使用電池工作數(shù)年。這允許進(jìn)行簡(jiǎn)化的大規(guī)模部署，該部署可以從舊資產(chǎn)和設(shè)備中收集大量數(shù)據(jù)，同時(shí)可以大大降低成本。此外，下一代LPWAN技術(shù)提供了所需的抗干擾能力和深入的室內(nèi)穿透能力，以克服工業(yè)園區(qū)的物理障礙和環(huán)境復(fù)雜性，從而確保這些設(shè)備始終進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)通信。

如今的LPWAN解決方案還提供了與現(xiàn)有IT基礎(chǔ)設(shè)施和業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的靈活性和互操作性，以進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、可視化和機(jī)器學(xué)習(xí)，同時(shí)確保與未來的設(shè)備、系統(tǒng)和應(yīng)用程序有效集成。

考慮到4-20mA工業(yè)傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的地位，在未來幾年內(nèi)，它們?nèi)詫⑹枪I(yè)運(yùn)行的基本組成部分。隨著即插即用LPWAN連接的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)更新棕地設(shè)備不再是一項(xiàng)昂貴而艱巨的任務(wù)。通過打破數(shù)據(jù)孤島并實(shí)時(shí)獲取前所未有的運(yùn)營(yíng)洞察力，增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的機(jī)會(huì)將是無窮無盡的。