打造面向工業物聯網的創新應用平臺

　　在過去的十年里，我們的社會變得越來越依賴最新的電子與通信技術，例如從移動設備到智能車輛再到家居自動化。通過將這些物品或“物”嵌入在電子產品、軟件和傳感器中并利用連接技術將其聯在一起，便構成了物聯網 （IoT）。物聯網概念由技術先驅 Kevin Ashton 于 1999 年提出，指人、機器和基礎設施之間連接技術的發展將提升智能、業務洞察力、效率和創新水平。

　　圖 1 - 智能系統和物聯網的三大基本支柱：智能邊緣系統、多個系統中的單個系統和端到端分析。設備將變得越來越智能，并由軟件進行定義。

　　IoT 潛力巨大，將給我們的生活帶來深遠的影響。國家儀器的客戶在開發、部署和優化物聯網核心部件（如消費類/工業產品與系統）以及將這些產品與系統連接在一起的有線和無線基礎設施方面發揮著關鍵作用。

　　國家儀器和賽靈思長達十多年的技術合作推出了眾多強大工具，助力工程師和科研人員開拓創新、重塑世界。從 NI FlexRIO 模塊到 CompactRIO 控制器，以及 NI 模塊上系統（SoM） 和 myRIO 設備，國家儀器已經在其連續數代最先進的產品上采用了賽靈思最新幾代器件。對幫助創新人員使用一體化軟硬件平臺設計、構建和測試這些智能化設備，國家儀器深感自豪。

　　物聯網面臨的重重挑戰

　　據 Gartner 公司提供的數據來看，2015 年估計將有 49 億聯網設備投入使用，到 2020 年將增至 250 億。這些聯網系統的覆蓋范圍廣，從智能工廠的機械設備、汽車中的高級駕駛輔助系統 （ADAS），到智能城市中的電網以及有助于延年益壽的保健可穿戴設備，無所不有。工業物聯網的特征可描述為大量彼此通信，協調數據分析和行為，以提升工業績效、造福整個社會的聯網工業系統。

　　圖 2 - NI LabVIEW 的可重配置 I/O（RIO） 架構基于四大組件之上：如處理器、可重配置FPGA、模塊化 I/O 硬件和圖形設計軟件。

　　通過傳感器和執行器解決復雜的控制問題，實現數字世界與物理世界對接的工業系統，即為常說的信息物理系統。這些系統正結合使用大模擬數據 （Big Analog Data） 解決方案，并通過數據和分析掌握更深度信息。試想工業系統能夠調整自己的環境乃至自己的健康狀況。機械設備不會一直使用到出現故障，而是調度自己的維護工作，甚至是動態調整自己的控制算法以彌補磨損部件，然后將該數據通告給其他機器設備和使用這些機器設備的操作人員。

　　在此基礎上，圖1所示的物聯網領域還可以進一步細分為三個部分：智能邊緣（傳感器/執行器）、System of Systems （SoS），以及在滿足時延、同步和可靠性要求的同時支持所有連接和數據分析的端對端分析功能。通常，這些智能產品由不同廠商生產，因此所使用的嵌入式處理器、協議和軟件各不相同。貫穿整個設計周期直到最終部署過程的產品集成是一項關鍵挑戰實現全聯網的世界需要采用基于平臺的方法。

　　基于平臺的設計

　　基于平臺設計概念源于形式化建模技術、明確定義的抽象層次和關注點分離，以實現有效的設計流程。所有這些因素對設計和構建 IoT 系統至關重要。其旨在為工程師提供合適的抽象層次，以及到其他采用不同軟件語言（或框架）和不同硬件協議的元件和子系統的連接。在過去四十年里，國家儀器提供了眾多強大靈活的技術解決方案，助力工程師和科研人員提升生產力、創新及開發能力。國家儀器大力投資開發一體化軟硬件平臺，以幫助醫療保健、汽車、消費類電子、粒子物理等領域的廣大客戶降低設計復雜性。

　　具體而言，圖 2 所示的 NI LabVIEW 可重配置I/O（RIO） 架構充分發揮開放性 LabVIEW 軟件和商用現成 （COTS） 硬件的優勢，為設計和構建 IoT 系統提供通用架構。近期 LabVIEW RIO 再度融合賽靈思 Zynq?-7000 All Programmable SoC 平臺。這樣通過引入 Linux 實時操作系統 （RTOS） 以及采用相同芯片組創建同時覆蓋學術界和工業界的平臺，將不斷促進開放性和可擴展性。將 LabVIEW RIO 架構與 NI DIAdem 和 NI InsightCM 等技術結合用于數據管理和數據匯聚，客戶可以在整個產品設計周期中設計、構建和測試 IoT 設備，運用通用平臺和架構開展預防性維護工作。
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