世界各地的行業(yè)正在經(jīng)歷一場重大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。根據(jù)一份最新的市場研究報告，到2025年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場價值將達到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的好處和機會。

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

大多數(shù)傳統(tǒng)資產(chǎn)、機器和設備都不是為了連接工業(yè)設施之外的設備而設計的，這在整個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)技術建設全新的綠地工廠，或者更新棕地設施以實現(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。

4-20mA挑戰(zhàn)

4-20mA電流回路是棕場工業(yè)傳感器中廣泛采用的通用模擬信號標準。當今的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。例如，配置為測量水箱水位的4-20mA電流回路可能會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，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)運行，并被鎖定在工廠車間。這會在整個組織內(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備、流程和設施的情況。此外，在許多情況下，4-20mA網(wǎng)絡需要復雜的布線才能將輸出信號傳輸?shù)浇邮赵O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，鋪設線纜是復雜、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)同努力將成為當務之急。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)絡中，以測量關鍵變量并將其報告給本地控制器以執(zhí)行自動化和控制任務。因此，為4-20 mA設備添加強大、可擴展和遠程物聯(lián)網(wǎng)連接的改造型物聯(lián)網(wǎng)解決方案將為實現(xiàn)更好的運營監(jiān)督和規(guī)劃提供巨大的可能性，尤其是在涉及遠程資產(chǎn)和系統(tǒng)時。

特別是，即插即用低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）連接解決方案正在簡化物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)設備的集成。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)送到遠程基站。除了最大限度地減少基礎設施要求和生產(chǎn)停機時間之外，該解決方案還具有電源獨立性的優(yōu)勢，因為發(fā)射器可以使用電池工作數(shù)年。這允許進行簡化的大規(guī)模部署，該部署可以從舊資產(chǎn)和設備中收集大量數(shù)據(jù)，同時可以大大降低成本。此外，下一代LPWAN技術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)境復雜性，從而確保這些設備始終進行可靠的數(shù)據(jù)通信。

如今的LPWAN解決方案還提供了與現(xiàn)有IT基礎設施和業(yè)務應用程序的靈活性和互操作性，以進行數(shù)據(jù)管理、可視化和機器學習，同時確保與未來的設備、系統(tǒng)和應用程序有效集成。

考慮到4-20mA工業(yè)傳感器在工業(yè)領域的地位，在未來幾年內(nèi)，它們?nèi)詫⑹枪I(yè)運行的基本組成部分。隨著即插即用LPWAN連接的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)更新棕地設備不再是一項昂貴而艱巨的任務。通過打破數(shù)據(jù)孤島并實時獲取前所未有的運營洞察力，增強運營和增強競爭優(yōu)勢的機會將是無窮無盡的。