世界各地的行業正在經歷一場重大的數字化轉型。根據一份最新的市場研究報告，到2025年，工業物聯網(IIoT)市場價值將達到1106億美元。從制造和物流，到石油和天然氣以及農業，物聯網為優化、效率、資產管理和工業控制提供了不可否認的好處和機會。

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盡管聽起來很樂觀，但物聯網計劃的實施本身就具有挑戰性。最大的障礙之一就在物聯網開始的地方——在邊緣收集運營數據并將其傳輸到云端。

大多數傳統資產、機器和設備都不是為了連接工業設施之外的設備而設計的，這在整個組織中造成了巨大的數據孤島。這就給公司留下了兩種選擇：使用新的物聯網技術建設全新的綠地工廠，或者更新棕地設施以實現物聯網連接。由于大量的前期投資使得工業物聯網的“拆換”方法變得幾乎不可行，因此從傳統工業傳感器和系統(例如4-20mA傳感器)收集數據的需求將繼續增長。

4-20mA挑戰

4-20mA電流回路是棕場工業傳感器中廣泛采用的通用模擬信號標準。當今的4-20mA傳感器可以跟蹤各種變量，包括溫度、壓力、濕度和水位。在電流回路中，這些過程變量由傳感器收集，然后轉換成4至20mA之間的比例電流值。傳統上，這些信號通過接線發送到過程控制器，以觸發執行器上的響應。例如，配置為測量水箱水位的4-20mA電流回路可能會將空水箱的值指定為4毫安，將滿水箱的值指定為20毫安。在這種情況下，12毫安的電流意味著水箱已經滿了一半。同樣地，從溫度的角度來看，操作員可以將4毫安分配到0攝氏度，20毫安分配到100攝氏度，在這種情況下，10毫安將轉換為37.5攝氏度。低于或高于這些閾值的讀數將向操作員發出信號，表明存在溫度問題。

盡管4-20mA電流回路具有多種功能，并且易于配置用于過程控制，但它們也帶來了巨大的挑戰。來自這些工業傳感器的數據流在閉環內運行，并被鎖定在工廠車間。這會在整個組織內部造成巨大的數據孤島，并使用戶無法全面了解他們的設備、流程和設施的情況。此外，在許多情況下，4-20mA網絡需要復雜的布線才能將輸出信號傳輸到接收設備，例如分布式控制系統、可編程控制系統、數據采集系統、記錄器或指示器。在許多室內和室外工業環境中，鋪設線纜是復雜、繁瑣和昂貴的。

用LPWAN打造“智能棕地”

在2021年及以后，從傳統工業傳感器和系統收集數據的協同努力將成為當務之急。4-20mA傳感器已經并將繼續廣泛用于封閉的工業網絡中，以測量關鍵變量并將其報告給本地控制器以執行自動化和控制任務。因此，為4-20 mA設備添加強大、可擴展和遠程物聯網連接的改造型物聯網解決方案將為實現更好的運營監督和規劃提供巨大的可能性，尤其是在涉及遠程資產和系統時。

特別是，即插即用低功耗廣域網(LPWAN)連接解決方案正在簡化物聯網與傳統設備的集成。例如，嵌入4-20 mA接口的物聯網無線發射器可以從現場傳感器中提取過程數據，并使用LPWAN連接將其發送到遠程基站。除了最大限度地減少基礎設施要求和生產停機時間之外，該解決方案還具有電源獨立性的優勢，因為發射器可以使用電池工作數年。這允許進行簡化的大規模部署，該部署可以從舊資產和設備中收集大量數據，同時可以大大降低成本。此外，下一代LPWAN技術提供了所需的抗干擾能力和深入的室內穿透能力，以克服工業園區的物理障礙和環境復雜性，從而確保這些設備始終進行可靠的數據通信。

如今的LPWAN解決方案還提供了與現有IT基礎設施和業務應用程序的靈活性和互操作性，以進行數據管理、可視化和機器學習，同時確保與未來的設備、系統和應用程序有效集成。

考慮到4-20mA工業傳感器在工業領域的地位，在未來幾年內，它們仍將是工業運行的基本組成部分。隨著即插即用LPWAN連接的出現，為物聯網更新棕地設備不再是一項昂貴而艱巨的任務。通過打破數據孤島并實時獲取前所未有的運營洞察力，增強運營和增強競爭優勢的機會將是無窮無盡的。