邊緣運算可在現場提供快速、即時的決策。透過消除連接到雲端的需求，邊緣電腦可以即時處理各種資料輸入。隨著物聯網 (IoT) 和工業物聯網 (IIoT) 設備的數量持續增加，這變得越來越重要。話雖如此，物聯網設備往往部署在戶外，這推動了對耐用可靠的戶外電腦的需求，以透過收集和分析來自設備的資料來管理它們。因此，邊緣運算為電腦製造商創造了巨大的機會，使其得以利用該產業並為各種工業應用提供解決方案。本部落格文章將討論選擇最佳戶外電腦時要考慮的 7 件事。
1. 氣候和放置
選擇戶外電腦時要考慮的第一件事是電腦部署的環境和位置。遠端採礦設備、牲畜管理、數位看板和資訊站等戶外部署需要戶外電腦，這些電腦能夠在不斷變化的氣候條件下保持高效能。這些環境可能會經歷極低的熱量和高熱量。因此，您需要一台能夠承受寬廣溫度範圍的戶外電腦。另一方面，對於放置位置，戶外部署通常放置在充滿微小灰塵顆粒、污垢和泥土的髒污位置，例如在採礦業中。因此，您還應該選擇一個適當的外殼來保護您的戶外 PC。
耐溫性
根據溫度和降水，主要有五個氣候區：熱帶、乾燥、溫帶、寒冷和極地。這些主要的氣候威脅通常會導致電腦在戶外部署時發生故障。這是因為電腦並非處於受控環境中，例如辦公室或家中。戶外電腦通常部署在室內工廠，在那裡它們會經歷極端溫度。因此，您需要確保您的電腦能夠抵抗寬廣的溫度範圍。一些出色的戶外電腦操作溫度範圍可以從最低溫度 -40℃ 到最高溫度 85℃。寬廣的溫度抵抗力表示電腦在寒冷的冬季或炎熱的夏季氣候條件下具有出色的耐用性。
無風扇設計
無風扇設計對於戶外電腦來說非常有益。被動散熱的 PC 允許設計師建立沒有通風孔或開口的系統，讓設備的 IP 等級從 IP65 到 IP69K。IP69K 是 IP 等級系統中的最高分數，它可以保護微小灰塵顆粒和強大的高壓高溫水射流的侵入。當設備部署在需要頻繁清洗的污染區域時，此 IP 等級對於電腦的相容性非常重要且有用。
NEMA 外殼
NEMA 外殼與 IP 等級同樣重要，在戶外部署戶外電腦時應予以考慮。NEMA 外殼是一種流行的解決方案，可保護電腦和電子設備，確保電腦的敏感元件免受外部異物顆粒和水的侵害。NEMA 4 外殼是戶外電腦的一個非常受歡迎的選擇。NEMA 4 可用作具有較低 IP 等級或沒有任何 IP 等級的電腦的解決方案。NEMA 4 主要提供額外的保護，以防止灰塵、雨水、雨夾雪、風吹灰塵、結冰和濺水。
資料來源：Northwest Tech-Con Systems「Hoffman NEMA 4 外殼」
此外，NEMA 外殼還配有可選的防腐蝕材料或環氧樹脂塗層，以增加防銹保護。儘管提供異物防護外殼，但需要注意的是，NEMA 外殼不能完全保護電腦免受極端溫度的影響。此外，由於電腦被封閉在一個密閉的隔間內，熱量可能會在內部滯留，導致風扇冷卻系統過熱。因此，被動冷卻的無風扇戶外電腦是最佳解決方案，因為它們功耗低且產生熱量少，使其成為部署在 NEMA 外殼中的理想選擇。
2. 尺寸和外型規格
在戶外環境中部署工業 PC 也會帶來尺寸和外型規格方面的挑戰。有些應用可能需要具有各種擴充槽的工業 PC，以便新增更多元件以滿足其運算能力需求。其他應用可能需要小型外型規格的工業 PC，以便在狹小空間內安裝，同時仍保持強大的效能。因此，您可以根據戶外應用在部署過程中可用的空間來匹配外型規格。用於戶外部署的工業 PC 線路在重量和尺寸方面與強大的工業電腦有所不同。市場上一些最緊湊但功能強大的小型外型規格 PC 的體積可達 0.58 公升，重量僅為 0.85 公斤。它被稱為堅固耐用的迷你 PC，比普通桌上型 PC 小 77 倍，比標準桌上型 PC 輕 10 倍。
3. 可靠性和耐用性
戶外部署通常發生在偏遠地區。因此，您真正需要的是可靠耐用的電腦，可以信任其 24/7 運作，因為對於某些工作負載而言，停機是不可接受的。系統故障可能會讓公司損失慘重，尋找維護團隊並將他們派遣到偏遠地區解決問題既困難又耗時。因此，這將使問題升級並造成更大的損失。確保您選擇市場上最可靠耐用的 PC 是選擇戶外電腦時的一個重要因素。
一體式設計 – 抗震抗振
工業 PC 採用一體式設計機箱，可實現無纜線設計，由於較少的接合部件和螺絲，因此可產生堅固的結構。一體式設計由重型金屬擠壓鋁製成。憑藉這種堅固耐用的設計，PC 可以承受更高的振動和衝擊影響。PC 符合軍用標準 (MIL-SPEC-810G)，可確保抗震能力達到 50G、半正弦波、11 毫秒（帶 SSD），以及抗振能力達到 5 Grms、5-500Hz、0.5 小時/軸（帶 SSD）。也就是說，無纜線設計提供了更輕鬆的組裝、拆卸和維護選項。
額外保護
電源輸入在不同地區和不同應用中可能會有所不同。邊緣運算的基礎設施正在推動邊緣運算解決方案的效能和能力。在工業和戶外應用中，戶外電腦需要能夠在電源供應可能不穩定的情況下運作，以及在電源輸入可能較弱的偏遠地區運作。也就是說，戶外 PC 具有節能和解決這些問題的功能。配備過壓保護 (OVP)、過流保護 (OCP) 並具有寬廣的電壓輸入，使 PC 在戶外部署期間具有靈活性，在戶外部署中電源輸入可能不穩定。它具有超過 55V 的輸入電壓保護和 9V-48V 的寬廣輸入，以增加在不同地區的靈活性。
EMI 合規性和壓力測試
選擇戶外電腦時應考慮的另一件事是檢查系統是否符合 EMI 標準。EMI 是電子設備可能產生的電磁干擾。每個設備都有一定程度的 EMI，但如果 EMI 低於限制水準，政府將會進行測試並授權設計。您需要經過預合規性測試的 PC，以符合歐洲和美國的 EMI 標準。此外，它還需要獲得 CE 和 FCC 認證。您希望您的 PC 製造商也能進行進一步的壓力測試，以確保 PC 的耐用性和可靠性。組織必須在先進的測試設施中使用 1500 KGF 振動測試儀、熱衝擊斜坡室、溫度和濕度室、訊號完整性測試儀等技術來測試和測量設備。透過檢查這兩個要素，確保您的戶外電腦的相容性和使用壽命。
4. 運算能力和擴展性
接下來，您需要確保您的戶外電腦不僅堅固耐用，而且還具有強大的運算能力，能夠快速完成繁重的工作負載。邊緣運算需要能夠計算即時數據輸入。即時決策對於不穩定環境中的應用至關重要。一個例子是自動駕駛汽車產業。此外，如果戶外電腦具有擴展功能，則效率更高。一些涉及繁重工作負載的應用需要具有各種擴展槽（例如 mini PCIe 槽）的工業 PC，以升級運算能力。添加 GPU 或 SSD 等組件可以提高 PC 運行 AI、機器學習和深度學習等繁重程式的能力。也就是說，戶外 PC 的擴展性使其更容易升級系統而無需更改整個設備本身，從而允許組織透過簡單地升級組件而不是購買全新的硬體來節省資金。
超高速 – PCIe 4.0 和 NVMe 協議
來源：訊號完整性期刊；NVM Express 組織
PCIe 4.0 的速度是其前身 PCIe 3.0 協定的兩倍。周邊元件互連高速 (PCIe) 4.0 具有 64GB/s 頻寬速度和 16GT/s 的每秒千兆傳輸速度的超高速連接。將 PCIe 4.0 與 NVMe (非揮發性記憶體高速) 結合使用將釋放 SSD 的全部潛力。例如，M.2 PCIe NVMe SSD 外形緊湊，但在讀寫資料時速度也極快。目前市場上最快的 SSD 之一可以達到 5000MB/s 的最大循序讀取速度和 4400MB/s 的寫入速度。也就是說，最好的戶外 PC 也需要具有快速的儲存和連接速度。
5. 多功能性和無線網路連接
在偏遠地區部署戶外電腦時，具備多功能的 I/O 和無線網路連線能力非常重要。當您需要在遠端環境中更改功能時，多功能 I/O 可提供便利。此外，無線網路連線在遠端部署中扮演著重要的角色，因為遠端位置通常不提供用於網路連線的 LAN 纜線。
多功能 I/O
與各種 I/O 相容的工業 PC 更方便連接其他支援設備和連接。您需要確保包含的一些 I/O 是各種串列埠、USB 埠、視訊埠、DIO/GPIO、RJ45 LAN 埠、M12 連接器、PCIe 槽、M.2 槽、USB 3.1 等，具體取決於您的應用程式需求。
無線網路連線
當您無法透過 LAN 連線連接到雲端和網際網路時，無線連線是將您的裝置連接到網際網路的絕佳解決方案。您希望戶外電腦具備的一些無線連線功能包括藍牙、4G LTE、5G 和 Wi-Fi 6（或 Wi-Fi 5）。通常，如果您的電腦支援這些功能，您可以尋找 SIM 卡插槽、M.2 NVMe Wi-Fi 卡插槽和藍牙卡插槽。這些規格可以將強大的 CPU 和 GPU 運算能力連接到雲端、網路系統和物聯網裝置，以執行各種戶外應用程式。
6. TPM 2.0 安全性
戶外電腦容易受到惡意網路攻擊，並可能導致攻擊造成的損壞和損失。無論是來自雲端的攻擊還是實體儲存竊盜，您都需要保護儲存驅動器中儲存的資料。因此，TPM 2.0（受信任平台模組 2.0）可以使用 TPM 加密處理器完全保護儲存的資料。它包括多個實體安全協議，使系統具有防篡改功能。此外，惡意軟體將無法篡改 TPM 晶片的安全性功能。
7. 作業系統 – Windows IoT Enterprise
最後，您需要為您的戶外電腦選擇正確的作業系統。微軟推出了一款作業系統，專門針對物聯網產業，並為安全可靠的物聯網解決方案提供企業級管理。它是 Windows 10 的完整版本，但具有額外功能，可支援物聯網應用程式，例如鎖定控制。鎖定控制非常適合像自助服務機這樣的戶外部署。它可以讓您的電腦只執行一個自助服務機應用程式，但限制使用者存取非應用程式預期的其他功能。Windows IoT Enterprise 非常適合根據您的特定戶外應用程式自訂功能和系統。