智能棕地：通过LPWAN将物联网连接引入传统工业传感器

世界各地的行业正在经历一场重大的数字化转型。根据一份最新的市场研究报告，到2025年，工业物联网（IIoT）市场价值将达到1106亿美元。从制造和物流，到石油和天然气以及农业，物联网为优化、效率、资产管理和工业控制提供了不可否认的好处和机会。

尽管听起来很乐观，但物联网计划的实施本身就具有挑战性。最大的障碍之一就在物联网开始的地方——在边缘收集运营数据并将其传输到云端。

大多数传统资产、机器和设备都不是为了连接工业设施之外的设备而设计的，这在整个组织中造成了巨大的数据孤岛。这就给公司留下了两种选择：使用新的物联网技术建设全新的绿地工厂，或者更新棕地设施以实现物联网连接。由于大量的前期投资使得工业物联网的“拆换”方法变得几乎不可行，因此从传统工业传感器和系统（例如4-20mA传感器）收集数据的需求将继续增长。

4-20mA挑战

4-20mA电流回路是棕场工业传感器中广泛采用的通用模拟信号标准。当今的4-20mA传感器可以跟踪各种变量，包括温度、压力、湿度和水位。在电流回路中，这些过程变量由传感器收集，然后转换成4至20mA之间的比例电流值。传统上，这些信号通过接线发送到过程控制器，以触发执行器上的响应。例如，配置为测量水箱水位的4-20mA电流回路可能会将空水箱的值指定为4毫安，将满水箱的值指定为20毫安。在这种情况下，12毫安的电流意味着水箱已经满了一半。同样地，从温度的角度来看，操作员可以将4毫安分配到0摄氏度，20毫安分配到100摄氏度，在这种情况下，10毫安将转换为37.5摄氏度。低于或高于这些阈值的读数将向操作员发出信号，表明存在温度问题。

尽管4-20mA电流回路具有多种功能，并且易于配置用于过程控制，但它们也带来了巨大的挑战。来自这些工业传感器的数据流在闭环内运行，并被锁定在工厂车间。这会在整个组织内部造成巨大的数据孤岛，并使用户无法全面了解他们的设备、流程和设施的情况。此外，在许多情况下，4-20mA网络需要复杂的布线才能将输出信号传输到接收设备，例如分布式控制系统、可编程控制系统、数据采集系统、记录器或指示器。在许多室内和室外工业环境中，铺设线缆是复杂、繁琐和昂贵的。

用LPWAN打造“智能棕地”

在2021年及以后，从传统工业传感器和系统收集数据的协同努力将成为当务之急。4-20mA传感器已经并将继续广泛用于封闭的工业网络中，以测量关键变量并将其报告给本地控制器以执行自动化和控制任务。因此，为4-20 mA设备添加强大、可扩展和远程物联网连接的改造型物联网解决方案将为实现更好的运营监督和规划提供巨大的可能性，尤其是在涉及远程资产和系统时。

特别是，即插即用低功耗广域网（LPWAN）连接解决方案正在简化物联网与传统设备的集成。例如，嵌入4-20 mA接口的物联网无线发射器可以从现场传感器中提取过程数据，并使用LPWAN连接将其发送到远程基站。除了最大限度地减少基础设施要求和生产停机时间之外，该解决方案还具有电源独立性的优势，因为发射器可以使用电池工作数年。这允许进行简化的大规模部署，该部署可以从旧资产和设备中收集大量数据，同时可以大大降低成本。此外，下一代LPWAN技术提供了所需的抗干扰能力和深入的室内穿透能力，以克服工业园区的物理障碍和环境复杂性，从而确保这些设备始终进行可靠的数据通信。

如今的LPWAN解决方案还提供了与现有IT基础设施和业务应用程序的灵活性和互操作性，以进行数据管理、可视化和机器学习，同时确保与未来的设备、系统和应用程序有效集成。

考虑到4-20mA工业传感器在工业领域的地位，在未来几年内，它们仍将是工业运行的基本组成部分。随着即插即用LPWAN连接的出现，为物联网更新棕地设备不再是一项昂贵而艰巨的任务。通过打破数据孤岛并实时获取前所未有的运营洞察力，增强运营和增强竞争优势的机会将是无穷无尽的。

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