如何通过最大限度地发挥嵌入式系统的潜力来获得IIoT解决方案的最大收益
在这篇文章中，我们重点讨论了使嵌入式物联网生态系统能够提高业务效率所需注意的要点。
在最近的十年里，物联网已经显示出它是一个突破性的解决方案，可以提供更明智的商业策略，改善客户的体验，管理资产，自动化流程，执行预测性维护等等。在这里，嵌入式解决方案发挥了很大的作用--硬件和软件系统为整个物联网生态系统的高性能做出了贡献。然而，在组织和部署嵌入式 物联网系统 方面，没有通用的方法来保证其完全成功。在个案的基础上，嵌入式IIoT解决方案供应商、制造商、开发商和企业主必须决定装备哪些 "东西"，如何定制解决方案，以及如何在不造成伤害的情况下保存。然而，未来似乎是属于嵌入式物联网的。
正如麦肯锡的报告，到2030年，5G物联网嵌入式模块的总收入将增加50倍以上！这将是一个巨大的进步。这部分是由于深度学习处理器和神经处理器促进了嵌入式计算系统的性能和能源效率的指数级增长。然而，为了使之成为现实，现成的解决方案的制造商必须深入研究需求，为客户的具体需求生产现成的模块。尽管今天市场上有大量的现成的嵌入式系统，但它们并不总是严格遵守客户的商业目标。在某些时候，可能会出现在大规模生产中降低解决方案的成本，以及独特的外形尺寸或最小化设备的尺寸的问题。所有这些因素加强了对定制嵌入式硬件和软件开发的需求。本文重点介绍在IIoT解决方案中设计嵌入式系统时需要考虑的要点，以使其能够改善业务。
IIoT解决方案的嵌入式系统。特点和实例
谈到物联网的发展，从技术上讲，我们谈论的是连接到互联网的嵌入式系统。嵌入式解决方案的例子是传感器、执行器、边缘设备、特定应用硬件、智能设备、路由器和用于嵌入式网络的交换机--以及其他某些设备可以从环境中收集数据或对目标对象产生智能反应。从理论上讲，任何物体，从汽车和货物到企业的技术人员，都可以配备传感器。从物联网生态系统来看，这里的主要目标是确保内部所有事物的 "协作"，提供不间断的数据流通。必须添加一层信息和通信技术，将嵌入式系统连接到物联网生态系统。
像任何有利于商业的解决方案一样，物联网生态系统的创建是为了最大限度地提高其性能，这应该导致公司的收入增加或成本下降。这就是开发者从一开始就应该考虑的问题。总的来说，嵌入式系统的高效性在很大程度上推动了物联网生态系统在企业范围内的全球部署。
嵌入式系统可以通过以下功能满足企业的要求：
- 实时计算
- 低功耗
- 体积小
- 高可用性
- 可负担的开发费用
因此，在生产的同时实现最大的性能是可能的，而开发成本是最低的。这允许构建大型和多功能的嵌入式系统，能够增强整个物联网生态系统。然而，如果不考虑具体的需求和趋势，按照一些模板来构建具体的系统，即使是如此显著的好处也会被拉低。下面我们将介绍如何将这些好处最大化。
如何在IIoT解决方案中构建嵌入式系统
如何从嵌入式系统中获得最大利益的问题通常归结为如何正确设计整个物联网生态系统，因为它的所有组件都是相互依赖的。因此，企业物联网（EIoT）内的嵌入式系统的开发必须在高水平上严格协调，旨在找到最佳的设计方案，以解决特定的业务问题，优化或自动化企业的流程，并提高安全性。
连接战略设计思维
仔细思考架构。一个因素是要在PoC阶段证明系统的可操作性。另一个因素是要证明特定系统的配置和所选择的IIoT解决方案是提高企业目标流程效率的最佳方式。由于嵌入式系统的创建是为了与环境互动，在这里，我们必须考虑所有可用的传感器、网络和处理器解决方案，确定最有效和最经济的互动方式。想一想你需要什么信息来做决策，如何收集这些信息，用什么传感器和工具。例如，监测仓库可以使用无人机和传感器，它们可以提供温度测量。考虑在边缘和云层上要做出的决定，以及设备在系统中如何互动。
考虑物联网生态系统的可能扩展
经常发生的情况是，启动嵌入式设备后，由于计算能力不足，它开始变慢。这迫使开发者通过重新设计架构或用更强大的处理器来改变工作系统。这需要额外的人力和时间资源。为了实现更高的性能，并在连接、图形显示和云计算方面有更多的选择，最好的解决办法是从一开始就实施更强大的控制器。计算你需要多少内存，你需要什么计算，以及这些计算的速度。另外，新的嵌入式设备连接会影响到连接性，这在实时数据分析方面造成了差距。为了防止这种情况，例如，公司可以考虑网状网络，通过增加新的设备而变得更强大。
投资于定制的嵌入式软件
虽然嵌入式系统设计中的重点是软件开发，但由于嵌入式编程和测试的特殊性，即使是复杂的嵌入式解决方案，例如为航空电子设备设计的，也常常有软件方面的缺陷。嵌入式软件不像应用软件那样灵活，因为每一行代码都直接影响到硬件。因此，如果嵌入式硬件开发可以低价生产哪怕是一个单元，我们建议不要节省定制软件，在开发阶段要特别注意。虽然你可以在市场上找到现成的嵌入式系统，其中包括专门针对特定微控制器的软件，但现成的嵌入式解决方案大大缩小了其应用领域。
考虑使用嵌入式IIoT解决方案的机器学习方法
通过在嵌入式系统内连接神经网络解决方案，一个公司不仅可以加速操作，还可以节省其他系统组件。例如，通过利用机器学习算法在企业的视觉质量保证过程中，可以节省高分辨率的相机。来的数据越多，系统就越智能，允许责任方将设备用于更负责任的任务。此外，在嵌入式设备内应用机器学习算法，无需将数据传输到云端，并由此提高安全级别。
遵循嵌入式物联网发展的趋势
虽然系统本身效率很高，但正在采取措施进一步降低功耗，同时将电池容量提高几十倍。例如，NB-IoT--是一种低功率和广域网络，在嵌入式设备之间提供可靠的通信。对于提供视觉传感的嵌入式系统，也有一些尖端的解决方案，如Etacamera，它是目前最节能的图像捕捉系统。即使是嵌入式计算机也在变得更加高效和强大：新版本的Raspberry Pi大大超过了以前的版本。
让你的设备在没有互联网的情况下进行通信
在多层物联网生态系统中，设备一般可以在本地交换数据并将其传输到云端。嵌入式设备可以支持各种协议，允许它们在没有中央单位指令的情况下进行通信。为了在边缘计算内提供智能反应，最好是实施无互联网协议，如Zigbee或Thread。这使得系统更加自主，不受互联网关闭的影响。
IIoT解决方案的嵌入式系统的趋势
当制造商正在寻找改进嵌入式系统组件的方法时，物联网生态系统的设计者和开发者被迫预测该领域在不久的将来可能面临的问题。就目前而言，未来是这样的：
- 人工智能的广泛引入。今天，实施了机器学习的系统正变得越来越普遍。很快就会有足够的经验在物联网系统中使用人工智能，在全球范围内进行分析，并勾勒出进一步的发展方式。因为今天它继续证明其在各个领域的价值，从工厂到医学；而人工智能实施的解决方案正变得越来越实惠，我们可以期待每一个物联网解决方案都有基于人工智能的嵌入式系统。
- 无线连接的增长。由于我们期待未来互联网无处不在，无线连接应该在嵌入式系统中显著增加。因此，尽管有大量的有线连接，嵌入式系统应该适应新的连接时代。
- 增加嵌入式安全解决方案。随着物联网设备的指数级增长，黑客的攻击点似乎也由此增多。因此，我们可以期待嵌入式设备内的安全解决方案的相应增长。例如，英飞凌、微芯片、意法半导体、美光、温邦等公司的内置安全芯片在嵌入式硬件设计中变得越来越频繁。
- 超速计算。最有可能的是，量子计算的普及还需要一点时间。但当它发生时，计算能力将大大增加，这将导致处理器的速度大大增加，整个系统也是如此。
物联网生态系统实施背后的想法属于对未来的投资，公司并不期望立即看到投资回报。大多数解决方案的主要目标是进行深度数据分析，以做出准确的预测。因此，考虑这些趋势的嵌入是有意义的，以便为不久的将来做好准备。
结论
由于嵌入式系统的目标是与环境互动，它们需要被设计成执行特定的功能，考虑低功耗因素、安全架构、可靠的处理器等等。为了提供一个高效的嵌入式物联网生态系统，一个公司应该考虑以下问题：
- 市场上有很多物联网的嵌入式解决方案。然而，为了使其与业务需求相匹配，公司必须投资于定制。
- 尽管嵌入式系统一般都是低功率和低成本的，但公司应该在整个物联网生态系统中考虑它们，以创建最佳的架构解决方案。
- 如果你认为你找到了具有最高性能潜力的最具成本效益的IIoT解决方案，请再次查看趋势。
- 关注物联网市场。新的组件、设备和连接解决方案不断出现在市场上。在任何时候，一个解决方案都可能出现，并被认为是你的物联网生态系统内的一个理想匹配。
