蓝牙技术在工业物联网 (IIoT)中的应用

物联网 (IoT) 正在通过托管和可扩展的数字解决方案帮助全球各行各业提高效率。 更具体地说，工业物联网 (IIoT) 侧重于连接石油和天然气、水电以及制造业等关键行业的机器和设备。 在工厂中，连接传感器在机器上的应用被用来收集有价值的数据，用于状态监测和预测性维护。 目标是使用这些数据来改善整体运营并更快、更准确地做出业务决策。 状态监测的一个组成部分是提供可用于预测性维护的数据。 但是，要使预测性维护在工业环境中有效，需要以下组件：

机器传感器

通信协议/网关

资料库

预测分析工具

使用传感器来监控机器的想法并不是特别新鲜。 多年来，工厂一直在测量和跟踪设备性能参数，并评估了从设备效率到维护以及整体运营的所有方面。 IIoT 的不同之处在于，由于智能传感器的激增、无线网络选项的采用以及数据分析应用程序的增加，现在可以大规模采用。

IIoT 中智能传感器激增的部分原因是使用低功耗蓝牙。 我们中的许多人都认为蓝牙是一种面向消费者的技术，但该技术现已广泛应用于 IIoT。

这样做的几个原因包括低功耗、低成本、普遍性和互操作性。 然而，尽管它在 IIoT 中得到广泛采用，但仍然存在一些挑战。

让我们来看看蓝牙技术在 IIoT 中当前面临的挑战、克服这些挑战的可能解决方案，以及使用远程网关和蓝牙集中管理系统提高可扩展性、灵活性、安全性和易管理性的好处。

蓝牙 IIoT 挑战

在不断努力改善制造运营和绩效的过程中，许多工业企业已将状态监测和预测性维护方法作为其运营战略的一部分。

该策略的一个重要组成部分是选择无线协议。 有许多连接选项可供选择，每个选项都有其优点和局限性，但蓝牙低功耗的无处不在提供了巨大的竞争优势。

对于使用低功耗蓝牙作为其运营战略一部分的工业企业，有一些限制因素阻止工厂人员获得缓解任何设备问题所需的实时可见性。 以下是工业企业持续面临的几项蓝牙技术挑战。

数据收集是一个耗时的过程

大多数蓝牙设备都受到短距离连接的限制； 因此，只有当有人在现场并在附近检查、监控设备并从设备收集数据时，才会进行数据捕获。

这种手动数据收集方法成为一个耗时的过程。 此外，在离线时间，有价值的数据没有以连续和自动化的方式收集，这可能会产生问题，因为错过故障的可能性很高。

麦肯锡公司进行的一项研究表明，无论是维修、故障还是维护造成的停机时间，都会使机器在 40% 或更多的时间内无法使用。 财务影响可能会损害组织的底线以及对客户满意度的长期负面影响。

短程连接的局限性

使用蓝牙低能耗等协议的廉价短程无线设备的增长以及物联网网关的兴起，使全球各行业都能从更低的部署成本和更好的运营中受益。

然而，关于范围和连接性的限制仍然存在。大多数蓝牙网关受到短距离和一对一连接的限制。在有数千台机器同时运行的工厂环境中，必须有大量的网关来提供必要的覆盖。

释放蓝牙在 IIoT 中的潜力

为了让行业充分利用状态监控和预测性维护的能力，必须考虑一种全面的方法。转向无线连接解决方案可能会很复杂，涉及到一系列的考虑因素，包括重新设计现有的业务流程、重新培训人员以及投资新的工具和技术。

但是，部署更具可扩展性和灵活性的无线解决方案的好处是可以显着节省成本。 出于多种原因，蓝牙技术不断发展，现在已被全球各行业公认为一种经济高效且灵活的无线解决方案。

低功耗和长电池寿命

与 Wi-Fi 相比，Bluetooth Low Energy 消耗的电量少得多，因此电池寿命更长。 例如，低功耗 Wi-Fi 和标准 Wi-Fi 设备的传输功率通常在 11mw 到 100mw 左右，Bluetooth Low Energy 的传输功率通常在 1mw 左右。

因此，与 Wi-Fi 传感器的电池寿命相比，蓝牙传感器的电池寿命可以持续更长的时间。 这对于使用依靠电池供电的无线传感器的企业来说至关重要。

显著节约成本

传统上，企业使用有线解决方案来解决连接难题。然而，为整个工厂重新布线和修复任何损坏的电缆所带来的高成本和复杂性并没有产生积极的投资回报，更不用说在有线解决方案完全投入使用之前所需要的大量规划、资金和时间了。

此外，有线解决方案非常复杂，无法提供工业环境所需的灵活性。例如，如果工厂的布局改变，重新布线每个传感器的过程不仅非常昂贵，而且非常耗时。因此，许多企业将蓝牙技术视为其无线解决方案的低成本替代方案。

蓝牙技术的另一个显著的成本优势是其芯片和模块具有竞争力的价格。预计到2023年，每年将有近16亿部蓝牙低能耗设备出货。其中一个原因是因为蓝牙芯片和模块的成本非常低。与包括Wi-Fi在内的其他无线芯片和模块相比，芯片和模块的总成本(包括支持组件)要低得多。

互操作性和普遍性

蓝牙协议非常开放。所有经过认证的蓝牙设备都保证能够相互操作。如今市场上有成千上万种不同类型的蓝牙传感器和设备，并广泛用于许多不同的应用。

此外，蓝牙操作的2.4GHz免执照频带是全球可用的。因此，没有必要为每个国家制造不同类型的蓝牙传感器。

做好准备

为了成功地为IIoT做好准备，并从状态监控和预测性维护提供的优势中获益，设备制造商和系统集成商在设计最终解决方案时必须采取全面的方法。

关键考虑因素应包括传感器选择、正确的无线协议和网关，以及便于管理、分析和数据安全的管理平台。

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文章来源：//www.profoottalk.com/2023/0407/5940.shtml