隨著物聯網（IoT）和工業物聯網（IIoT）設備的數量持續增長，所產生的資料量和速度也隨之增長，因此需要物聯網閘道器來減輕雲端和資料中心在儲存、處理和分析資料方面所承受的壓力。這篇文章將為您提供所有關於工業物聯網閘道器的必要資訊，以及購買這些產品的最佳來源。
什麼是工業物聯網閘道器？
工業物聯網閘道器是一種工業電腦，部署於本地以收集、儲存、處理和分析網路邊緣的資料，從而減輕雲端和資料中心所承受的壓力。物聯網閘道器通常從感測器、設備和機械收集資料。收集資料後，物聯網閘道器會處理並分析資料，然後將處理後的資料發送到雲端，以進行遠端監控、遠端控制和後續分析。
本質上，工業物聯網閘道器充當著電腦的角色，讓設備和感測器之間能夠相互通訊，並將資訊傳達至雲端。它們類似於大多數家庭中使用的路由器，促進設備之間以及設備與網際網路之間的通訊。然而，物聯網閘道器在處理、記憶體和儲存容量方面具備更強大的功能，並且這些功能位於感測資料的近距離。
部署工業物聯網閘道器最主要的優勢在於，它們減輕了雲端和資料中心處理感測器和工業物聯網設備所產生的大量資料的負擔。它們能夠在本地收集、篩選、處理和分析資料，從而無需將所有收集到的原始資料發送到雲端進行處理和分析。
透過在本地收集和處理資料，部署物聯網閘道器的組織將會節省大量網路頻寬，因為需要傳送到雲端的原始資料量減少了。這對於那些使用計費網路並按使用頻寬付費的組織來說，極為有利。
工業物聯網閘道器有哪些功能？
物聯網閘道器可以執行以下功能：
1. 透過彈性 I/O 促進通訊與控制
工業物聯網閘道器的主要功能是實現新舊設備之間的通訊。Premio 提供的物聯網閘道器配備 USB 3.1 Gen 2 連接埠，使工業閘道器能夠以極快的速度與新設備和感測器進行通訊，並透過 COM 連接埠與傳統技術進行通訊，無需更換舊機器即可實現智慧連線。物聯網閘道器還支援機器對機器 (M2M) 通訊，機器之間可以與其他機器、設備和環境進行互動。
此外，物聯網閘道器可以支援多種不同的工業通訊協定，允許物聯網閘道器與使用不同通訊協定的設備進行通訊。物聯網閘道器支援的主要通訊協定包括 Fieldbus、PROFIBUS、EtherCAT、EtherNET/IP 和 PROFINET 通訊協定。因此，如果組織擁有無法連接到雲端的傳統硬體，工業物聯網閘道器可用於將這些設備與雲端連接，並允許組織安全地遠端控制機械和可程式邏輯控制器。
2. 提高生產力
工業物聯網閘道器能夠提高工廠的生產力。這是透過從工廠部署的各種感測器和設備收集資訊，並利用這些資料調整生產以實現更高的產量。此外，工業物聯網閘道器可用於減少人為錯誤並獲取與製造流程相關的各種資訊，使操作員和組織能夠利用這些資訊來最佳化生產流程。
3. 預測性維護
工業物聯網閘道器能夠協助進行預測性維護。也就是說，透過設備和感測器收集的資料可以用來預測某些元件或設備何時會出現故障，方法是使用預測模型在故障發生前執行維護。生產線通常每週 7 天、每天 24 小時運作，因此機械故障或停機可能會導致生產中斷，從而造成利潤損失。
透過採用來自資料模型的預測性維護，工廠可以在機器發生故障或損壞之前修復它們，從而消除在沒有物聯網閘道器提供的見解的情況下通常會經歷的任何停機時間。這顯著減少或消除了與有害且意外停機相關的成本。
4. 即時資料處理與決策
工業物聯網閘道器可以在資料生成源本地即時處理和分析資料，無需將資料傳輸數千英里到資料中心進行處理和分析。這使得即時資料分析和決策成為可能，這對於處理關鍵本地工作負載的應用程式而言是必要的。
目前，這類應用程式無法在雲端上執行，因為資料傳送、處理和將資料傳送回工業環境相關的延遲。由於物聯網閘道器和工業電腦位於本地，因此這類部署幾乎沒有延遲，使得即時資料分析和決策可以在短短一毫秒內完成。
工業物聯網閘道器有何優點？
工業物聯網閘道器在企業基礎架構部署時有兩種不同的類型：無風扇物聯網閘道器和強固型物聯網閘道器。無風扇物聯網閘道器是緊湊型工業電腦，可在極端溫度、頻繁的衝擊和振動、以及灰塵和碎屑等不穩定環境中部署。儘管如此，強固型物聯網閘道器系列更進一步提供了保護，增加了更堅固的外殼以提高耐用性和可靠性。
以下是部署工業物聯網閘道器的一些優點：
1. 精巧設計
無風扇物聯網閘道器和堅固型物聯網閘道器採用緊湊型設計，使其能夠部署在空間受限的環境中，這些環境不足以容納全尺寸的桌上型電腦。緊湊型設計是透過被動散熱物聯網閘道器電腦實現的。被動散熱使得緊湊型無風扇設計成為可能，因為它允許物聯網閘道器製造商將元件彼此靠近放置，並透過散熱片進行散熱。散熱片用於將熱量從內部發熱元件傳導到工業閘道器的外部外殼，然後將熱量散發到周圍空氣中。
2. 寬溫設計
無風扇和堅固型物聯網閘道器具有廣泛的溫度範圍，從 -40⁰C 到 85⁰C，使其能夠部署在極冷和極熱的環境中。因此，無論您是在夏季的拉斯維加斯沙漠中還是冬季的俄羅斯中部部署物聯網閘道器，堅固型物聯網閘道器都能可靠且最佳地運作，無需任何修改或額外冷卻。
3. 寬電壓設計
無風扇和堅固型物聯網閘道器配備了寬輸入電壓，範圍從 9 到 50 VDC，以相容於不同的電源輸入情境。此外，物聯網閘道器還配備了多項電源保護功能，包括過電壓保護、突波保護和反向極性保護。
過電壓保護會在設備偵測到電壓增加超過系統安全水平時關閉系統電源。突波保護會在設備偵測到電壓升高超過安全水平時將電流導入地線。電源極性保護透過切斷系統電源來保護系統免受反向電源極性的影響，以避免損壞敏感的內部元件。
4. 耐衝擊和抗振動
無風扇和堅固型物聯網閘道器具有耐衝擊和抗振動功能，使其能夠部署在頻繁受到衝擊和振動的環境中。堅固型物聯網閘道器設備能夠承受衝擊和振動，這歸功於其一體式設計，減少了系統中使用的接頭、螺絲和電纜數量，使其更加可靠，並且由於活動部件較少，因此能夠更好地處理衝擊和振動。
5. 工業級元件
無風扇和堅固型物聯網閘道器非常堅固，能夠處理在惡劣環境中的部署，因為它們採用工業級組件製造，這些組件經過測試和驗證，可在最惡劣的條件下可靠運行。此外，堅固型物聯網閘道器的外殼由鋼和鋁製成，形成堅固的外殼，保護敏感的內部組件。
6. 能源效率
堅固耐用和無風扇的物聯網閘道器具有能源效率，使其能夠在電源不穩定的環境中部署。物聯網閘道器比普通桌上型電腦消耗更少的電力，因為它們採用低功耗但高效能的 Intel 處理器（例如 TDP 為 10 瓦的 Intel® Celeron® J1900）進行配置，消耗電力少，發熱量低。儘管部署單個低功耗物聯網閘道器的節省微不足道，但如果您部署數十、數百甚至數千個此類設備，您將會顯著節省能源成本。 SoC（片上系統）比插槽式電腦消耗更少的電力，但它們的運算能力也相對較低。SoC 設計的小尺寸為工業應用和需要低功耗運算效能的物聯網部署提供了極大的靈活性。
7. 豐富的連接選項
無風扇和堅固型物聯網閘道器非常適合部署在穩定連線不總是可用的遠端環境中。這是因為物聯網閘道器配備了有線連線選項，以及無線和蜂巢式連線，允許閘道器在各種不穩定的環境中連接到網際網路。
無風扇和堅固型物聯網閘道器可以使用有線連線透過至少 2 個 GbE RJ45 連接埠連接到網際網路，這些連接埠支援 Wake-on-LAN 和 PXE。此外，Premio 提供的一些物聯網閘道器可以擴展以增加 RJ45 和 M12 LAN 乙太網路連接埠，其中包括 PoE+ (IEEE 802.3at)，在單條電纜上提供電源和乙太網路。
此外，工業級物聯網閘道器能夠透過 Wi-Fi 6 連接到網際網路，提供可靠、低延遲的通訊。Wi-Fi 提供了極大的靈活性，允許組織根據其特定要求配置 Wi-Fi 的範圍和功耗。
此外，物聯網閘道器配備了蜂巢式連接功能，如果 Wi-Fi 和有線連接不可用，物聯網閘道器可以連接到網際網路。蜂巢式連接選項 4G、LTE 和最終的 5G，提供超快的蜂巢式連接。4G 的理論速度最高可達 100Mbps，而 5G 的理論速度最高可達 10Gbps。
我們了解蜂巢式連線對於那些希望在穩定網路連線不總是可用的遠端環境中部署物聯網閘道器的組織來說至關重要。此外，物聯網閘道器配備雙 SIM 卡插槽，允許閘道器連接到兩個不同的網際網路服務供應商以實現冗餘（如果需要）。
此外，物聯網閘道器還配備藍牙連接功能，可與低功耗藍牙設備進行快速簡單的連接。雖然藍牙無法提供 Wi-Fi 和蜂巢網路那樣的速度和範圍，但它確實為一對一或多對多設備提供了可靠且簡單的連接。
8. 安全性
物聯網閘道器主要目的是在感測器之間傳輸資料；因此，工業物聯網閘道器配備了增強的安全功能，採用 TPM 2.0。TPM 2.0 是一種安全的加密處理器，提供基於硬體的安全性，使物聯網閘道器具有防竄改功能。
工業物聯網閘道器的應用案例有哪些？
以下是一些真實世界中工業物聯網閘道器部署的範例：
1. 智慧農業
工業物聯網閘道器應用於智慧農業，用於收集來自物聯網感測器的資訊並管理其部署，這些感測器用於收集天氣狀況、土壤品質和作物生長進度等資訊。所有這些資訊都由物聯網閘道器收集、處理和分析，為農民提供寶貴的見解，以便他們能夠做出明智的決策，例如需要使用多少肥料才能使作物以最佳效率生長，以及改善其營運的其他方面以確保作物最佳生長。
此外，物聯網閘道器可用於預測和預見生產產量，讓種植者能夠更好地規劃產品分銷，因為他們將對能夠收穫的作物數量有一個相當不錯的估計。此外，物聯網閘道器處理和分析各種物聯網感測器收集的大量資料，使農民能夠生產出品種更優質的作物。
智慧農業中最常用的物聯網設備包括氣象站，這些氣象站利用遍布田野的農業感測器，收集各種天氣資訊並進行分析，以獲得如何改善作物的寶貴見解。
此外，物聯網設備和物聯網閘道器通常用於溫室，以即時收集生長條件的資訊，例如光照、溫度、土壤狀況和濕度，讓農民能夠調整條件以實現最佳作物生長。
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2. 智慧交通
物聯網閘道器經常用於實現智慧交通系統。物聯網閘道器將電腦、電子設備和其他感測器相互連接，並連接到雲端。物聯網閘道器收集的資訊包括車輛資訊、車輛位置、道路資訊以及許多其他類型的資訊，從而建立即時交通系統，提供關於如何改善交通系統效能的寶貴見解。
舉例來說，如果工業電腦預測某條道路在特定時間經常封閉或交通擁堵，系統便可調整車輛路線以避開交通，從而提高系統效率，節省寶貴的時間和資源，例如燃料。此外，物聯網閘道器收集的資料可用於預測性維護。
也就是說，物聯網閘道器可以預測交通系統的某個零件或元件何時會故障，並提醒操作員在故障發生前進行維護和/或更換零件，從而消除因執行意外維修而造成的任何停機時間。
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3. 工廠自動化
工業物聯網閘道器對於工廠自動化至關重要，因為它們可以促進數十、數百甚至數千個物聯網設備、工廠機械和工廠設備之間的通訊，以及這些設備與雲端之間的通訊。物聯網閘道器能夠遠端監控工廠資產，並控制這些資產。
工業物聯網閘道器能夠連接使用現代通訊協定的新機械，以及使用舊通訊協定的傳統機械。物聯網閘道器支援的通訊協定包括 Fieldbus Protocol、PROFINET protocol、EtherNET/IP 和 EtherCAT Protocols。物聯網閘道器還能夠從這些設備收集資訊、處理、分析，提供寶貴的見解，使工廠操作員能夠最大化其營運效率，並透過工廠設備的預測性維護來最小化停機時間。
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4. 地表和地下採礦
工業物聯網閘道器也同樣重要，並為採礦業帶來巨大的好處，讓礦場營運商能最佳化採礦流程並產生更好的結果。物聯網閘道器非常適合收集、處理和分析透過感測器收集的資訊，並即時分析以讓營運商能夠採取最佳的行動方案。
此外，物聯網閘道器讓採礦營運商能夠使用資料來策略性地部署員工和設備，以提高效率。此外，物聯網閘道器透過預測組件和車輛何時會故障來實現預測性維護，從而讓礦場營運商可以執行預防性維護，減少因意外的車輛故障而造成的停機時間。
此外，物聯網閘道器能夠提高採礦員工的安全性。這是因為物聯網感測器可以連接到物聯網閘道器，監測礦井中不穩定的區域，在豎井倒塌或變得極不穩定時向礦工發出警報。
深入了解 Premio 的工業級運算解決方案如何用於提高採礦作業的安全性與效率。
購買工業物聯網閘道器最佳的來源是什麼？
Premio 提供各種不同的工業物聯網閘道器，範圍從用於入門級資料處理和分析的低功耗但高效能的閘道器，以及適用於需要強大效能的更複雜工作負載的更強大、更堅固的物聯網閘道器。Premio 在美國製造頂級工業級物聯網閘道器已有 30 多年的歷史，提供經過測試和驗證的頂級產品，確保在世界上最不穩定的環境中可靠運作。堅固的物聯網閘道器可以部署在經歷極端溫度、衝擊、振動、灰塵、碎屑甚至水的環境中。如需協助選擇適合您特定工作負載的物聯網閘道器設備，請聯絡我們的工業物聯網閘道器專業人員，他們將很樂意為您提供協助。
常見問題 (FAQ)
1. 物聯網閘道器的主要功能是什麼？
物聯網閘道器的主要功能是將裝置和機器彼此連接，並將其連接到網際網路。物聯網裝置和其他裝置產生的所有資料都會在閘道器本身處理，或傳送到雲端進行處理和分析。
2. 是什麼讓物聯網資料具有價值？
從物聯網閘道器收集的資料中衍生的洞察極具價值。這是因為資訊可以用來改進流程、提高效率並降低成本。
3. 物聯網閘道器可以與雲端通訊嗎？
是的，物聯網閘道器具有多種連接選項，可讓物聯網閘道器連接到網際網路，將資料卸載到雲端。確保資料互通性以及資料遙測到雲端的最佳方式是確保它與主要的雲端供應商及其工具一起運作。 Microsoft 的 Azure 和 Amazon 的 AWS Greengrass 提供用於控制和管理物聯網閘道器的儀表板。
