★ 使用工業物聯網實現工業安全的 9 種方法

基於物聯網的工業安全系統

不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測

物聯網，簡稱物聯網，是第四次工業革命的一個非常重要的趨勢。除了提高便利性和生產力外，在工業中使用物聯網或工業物聯網不僅可以使企業受益，還能惠及個人 —— 比如實現工業安全！加入我們今天的報導，討論物聯網和使用物聯網，進行工業安全的 9 種方法！

什麼是工業物聯網？

物聯網描述了一個實體裝置的無線網路，該網路配備了感測器和計算功能，可以相互通訊。這些裝置嵌入在各種邊緣應用程式中 —— 例如，現代智慧手機、手錶、冰箱或自動駕駛汽車，都被認為是物聯網裝置。

反過來，工業物聯網是物聯網在製造業、農業、物流等行業轉型背景下的應用。

從技術意義上講，工業物聯網與消費者物聯網應用程式沒有很大區別，致力於類似的無線互連性原則。因此，看到技術重疊並不罕見。儘管如此，工業物聯網作為最大的成長市場之一脫穎而出，預計 2021 年全球物聯網市場將達到 1230 億美元的驚人價值。

更安全行業的 IIoT

物聯網的力量在於其龐大的互連感測器、儀器和計算裝置網路，現在允許我們前所未有地收集、監控和分析資料。這導致了監控系統、監控系統、控制系統可以進行各種改進，使工業流程更加可靠、更安全！

不用再多說法了，讓我們深入瞭解使用 IIoT 促進工業安全的 9 種方法！

1. 檢測環境危害

也許改善物聯網裝置工業安全的最直接方法，是使用它們來檢測有毒氣體或物質等環境危害。例如，透過佈署氣體感測器，操作人員可以輕鬆、及時地提醒工作環境中存在有害氣體。在此過程中，可以採取行動，透過疏散來減輕工人健康的風險，或者可以迅速辨識和消除危害的來源。

Seeed 透過 SenseCAP 系列，提供廣泛的工業級無線環境感測解決方案。從智慧農業、精準農業到智慧城市，SenseCAP 提供硬體（感測器、資料記錄器、閘道器）、軟體（SenseCAP 門戶、行動應用 app、API），以及與不同通訊協議的多功能相容性，包括 LoRa、4G、NB-IoT！

2. 維護操作條件

在工業中，偏離建議的操作條件可能對工人構成重大安全風險。這對於使用高效能裝置的行業尤為重要，例如在精密製造或處理危險物質和產品時。與檢測環境危害類似，配備感測器的物聯網裝置允許遠端即時監控工業過程的操作條件。透過這種方式，在發現異常操作條件時，可以迅速採取行動以減輕安全危害。

3. 預防性維護

推而廣之，監控操作條件也可以在維護中發揮重要作用，特別是預防性維護。當資料顯示操作條件未得到滿足時，可能會表明需要對該裝置採取維護行動。使用物聯網解決方案進行近距離監控，可以及時採取行動，避免不可預測的安全危害，以及完全故障可能帶來的成本。

4. 使用故障保險箱

然而，在某些情況下，監控和警報可能不夠。例如，可能沒有足夠的時間對檢測到的風險採取有效行動。人類對給定情況的反應，暫時失誤也可能導致系統故障。

幸運的是，物聯網能夠大規模實現所謂的機器對機器（M2M）通訊，不同的裝置可以相互通訊，並在沒有人為干預的情況下在合作關係中工作。M2M 通訊允許使用物聯網系統開發故障保險箱，其中可以在網路中的警報中自動觸發解決操作。透過這種方式，系統可以立即關閉被發現執行的裝置，並自動將其工作負載重新路由到其他機器。

注意：M2M 傳統上是指如上所示的簡單裝置對裝置通訊，因此通常與物聯網網路形成對比。然而，更準確的是，由於無線傳輸技術的改進，物聯網是一種從M2M演變而來的新正規化 —— 實現了以前已經實現的可能，但規模更大，效用更大。

5. 執行操作程式

帶有物聯網的 M2M 還可以透過執行操作程式，來提高工業安全。你的工業流程可能帶有必須遵循的標準操作程式 —— 通常出於安全原因。然而，由於人為錯誤，這些程式可能並不總是被遵循，這可能是由於疏忽或疲勞造成的。毋庸贅言，完全消除人為錯誤是不可能的。

與物聯網的 M2M 通訊允許獨立系統相互整合，以確保在工業流程中遵循程式。例如，如果流程 B 僅在流程 A 之後執行，我們可以設計系統，僅允許流程 B 在收到機器 A 的批准後繼續進行，其中過程 A 本應已完成。

6. 遠端監控：物流和運輸

藉助 NB-IoT 和 LoRa / LoRaWAN 等 5G 無線傳輸技術，遠端、低功耗傳輸現在為許多行業的新應用提供了許多可能性。然而，其中，物流和運輸部門可能從道路安全的改善中受益最多。

運輸業者每天在路上停留數小時，不斷面臨道路交通傷害的風險。有了物聯網，現在可以實現遠端監控，定期跟蹤車輛移動和駕駛員狀況。另一方面，透過監控駕駛行為和模式，也可以阻止魯莽駕駛。這種監控可以透過只佈署那些身體和精神上，適合駕駛的人來做出更好、更安全的車隊管理決策。

7. 聚合監控：高效管理

從管理的角度來看，保持對工業流程和工人條件的整體看法極具挑戰性。幸運的是，物聯網可以透過聚合監控來解決其中一些挑戰 —— 在人機介面的幫助下。

從廣義上講，HMI 是工業系統的組成部分，通常透過圖形使用者介面，允許人類方便地與之互動。物聯網中精心設計的 HMI 在全面的儀表板中呈現操作資料，允許整體檢視正在進行的流程。此外，它還提供警報並指導工廠經理採取糾正措施。

例如，Seeed 的 ReTerminal 設計為迄今為止最全面、最友好的 HMI，其 5 英吋液晶顯示屏，允許透過計算機視覺、觸控、手勢和語音進行各種自然互動。ReTerminal 由強大的樹莓派計算模組 4 提供支援，是一個多功能平台，可以構建您的HMI應用程式來保持

為了瞭解更多關於物聯網中的 HMI 的資訊，我強烈建議您閱讀我之前的文章！

8. 資料分析和機器學習

如果「資料是新的黃金」，那麼物聯網網路幾乎就是金礦。隨著物聯網連線裝置的數量，預計到 2025 年將翻一番，達到近 400 億，物聯網行業正在改善我們在幾乎所有工業流程中對大量資料的訪問！藉助先進的資料分析，甚至機器學習，我們可以利用資料做出更好的業務決策，甚至裝備我們的物聯網裝置進行預測，處理複雜資料和管理解決方案！

但這與工業安全有什麼關係？好吧，用智慧功能增強我們的裝置將使安全系統更上下一個水準。例如，我們可以使用計算機視覺系統對工廠進行目視檢查，以檢查工廠是否有安全隱患，甚至檢測機器振動造成的異常！

為了處理機器學習工作負載，通常需要一個支援 GPU 的系統。Seeed 很自豪地與 Jetson Mate 和 NVIDIA的Jetson Nano / Xavier NX 模組 —— Jetson Mate 叢集分享我們完整的邊緣 GPU 叢集解決方案！有了強大的 NVIDIA GPU 叢集，你將能夠執行廣泛的

要瞭解有關邊緣機器學習的更多資訊，請單擊此處！

9. 監控工人健康

最後，除了監控工業流程和機械外，關注任何企業武庫中最重要的資源 —— 人員 —— 也很重要！智慧手錶等支援物聯網的可穿戴裝置，現在通常用於監控工人工作時的狀況，包括姿勢、噪音和生理資料。

因此，操作移動的可見性可以提高，而相同的資料也可以用於更好地瞭解安全行為和趨勢，以努力辨識和消除工作環境中的常見危害。

工業物聯網入門：選擇硬體

開始設計物聯網解決方案可能令人生畏，但選擇硬體可能是一個很好的起點。在本節中，我將介紹幾種類別的物聯網裝置，及其相應的產品建議，這應該會給你一個良好的起點，從中開始設計自己的物聯網解決方案！

微控制器

微控制器是物聯網的支柱。小型、實惠，但配備了足夠的計算能力來收集、傳送資料和執行基本的計算任務，大多數物聯網裝置實際上都是微控制器！今天，多虧了 TinyML，它是機器學習的一個子集，允許模型在低功耗微控制器上執行，微控制器的作用才變得越來越重要！

Seeeduino XIAO

Seeeduino XIAO 是 Seeeduino 家族中最小的 Arduino 相容微控制器。儘管尺寸小，但 Seeeduino XIAO 配備了強大的 SAMD21 微晶片和各種介面，使其非常適合緊湊和可穿戴的應用！

產品特點：

ARM Cortex-M0+ 32位48MHz 微控制器（SAMD21G18），帶 256KB 快閃記憶體，32KB SRAM
與 Arduino IDE 和 MicroPython 相容
簡單的專案操作：麵包板友好
小尺寸：小如拇指（20×17.5毫米），適用於可穿戴裝置和小專案。
多個開發介面：11 個數位/類比參數，10 個 PWM 參數，1 個 DAC 輸出，1 個 SWD 鍵合板介面，1 個 I2C 介面，1 個 UART 介面，1 個 SPI 介面。

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Wio 終端

Wio 終端是一個基於 ATSAMD51 的完整 Arduino 開發平台，無線連線由 Realtek RTL8720DN 提供支援。作為一體式微控制器，它有一個板載 2.4 英寸液晶顯示屏、IMU、麥克風、蜂鳴器、microSD 卡插槽、光感測器和紅外線發射器。 Wio 終端由 Edge Impulse 正式支援，這意味著你可以輕鬆地使用它來收集資料，訓練機器學習模型，並最終佈署最佳化的 ML 應用程式！

產品特點：

強大的 MCU：微晶片 ATSAMMD51P19，ARM Cortex-M4F 核心在 120MHz 執行
可靠的無線連線：配備 Realtek RTL8720DN，雙頻 2.4GHz/5GHz Wi-Fi（僅由 Arduino 支援）
2.4 英寸液晶屏、IMU 和更實用的附加元件，安裝在 n 個整合和緊湊的外殼中
樹莓派 40 針相容 GPIO
與 300 多個即插即用 Grove 模組相容，以探索物聯網
USB OTG 支援
支援 Arduino、CircuitPython、Micropython、ArduPy、AT 韌體、Visual Studio Code
TELEC 認證

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單板電腦（SBC）

如果你的物聯網應用程式需要更多的計算能力，單板電腦就是你想要查詢的地方。雖然大多數 SBC 在作業系統上執行，因此不適合像微控制器那樣適合時序敏感的應用程式，但它們對許多應用程式非常靈活，而且計算能力也不那麼緊！

最大功率：ODYSSEY x86J4125800

說到通用計算，你很難找到比奧德賽 x86J4125800更好的SBC。這款 SBC 在強大的 x86 CPU 架構上執行，足以滿足任何邊緣計算要求，甚至可以作為迷你 PC 來取代你的桌面。更重要的是，它有一個 ATSAMD21 Arduino 協處理器，它允許你將其用於微控制器應用！

產品特點：

英特爾®賽揚®J4125，四核 2.0-2.7GHZ
雙頻頻率 2.4GHz/5GHz WiFi
英特爾®超高畫質圖形 600
雙千兆位乙太網
整合 Arduino 協處理器 ATSAMD21 ARM® Cortex®-M0+
樹莓派 40 針相容
2 x M.2 PCIe（B 鍵和 M 鍵）
支援 Windows 10 和 Linux 作業系統
與格羅夫生態系統相容

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最佳人工智慧應用：NVIDIA® Jetson NanoTM 2GB 開發人員套件

NVIDIA 在人工智慧計算領域並不陌生。如果你正在尋找 Edge AI 的強大而實惠的選項，他們的 Jetson Nano 2GB 開發人員套件是一個不錯的選擇。你甚至可以將 Jetson Nano SoM 從開發板上分離出來，以便與 Jetson Mate 進行叢集！

產品特點：

四核 ARM® A57 CPU
128 核 NVIDIA MaxwellTMGPU
2 GB 64 位 LPDDR4 RAM 25.6 GB/s
40 針接頭（GPIO、I2C、I2S、SPI、UART）/12 針接頭（電源和相關訊號，UART）/ 4 針風扇接頭
影像編碼[4K @ 30 | 4x 1080p @ 30 | 9x 720p @ 30 (H.264/H.265)]
影像解碼[4K @ 60 | 2x 4K @ 30 | 8x 1080p @ 30 | 18x 720p @ 30 (H.264/H.265)]

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初學者友好型：樹莓派 4B

如果你剛剛起步，樹莓派 4B 肯定不會出錯。儘管流行的樹莓派並不像我迄今為止分享的其他建議那麼強大，但對於任何試圖進入 SBC、物聯網或邊緣計算空間的人來說，它仍然是一個非常強大的 SBC。你還將從樹莓派社群的廣泛專案和支援中受益匪淺！

產品特點：

Broadcom BCM2711，四核Cortex-A72（ARM v8）64位SoC @ 1.5GHz
1GB、2GB 或 4GB LPDDR4 記憶體
2.4 GHz 和 5.0 GHz IEEE 802.11b/g/n/ac 無線區域網，藍芽 5.0，BLE，千兆乙太網
2 × USB 3.0 埠 / 2 × USB 2.0 埠
標準 40 針 GPIO 接頭
2× 微型 HDMI 埠（支援高達 4Kp60）
2 通道 MIPI DSI 顯示埠/2 通道 MIPI CSI 攝影機埠

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Seeed的更多物聯網解決方案

自然，物聯網生態系統不僅僅由微控制器和單板電腦組成。在本節中，我將分享三項最終建議，我強烈建議你在設計 IIoT 應用程式時考慮這些建議，使其更上下一個水準！

SenseCAP感測器集線器4G資料記錄器

SenseCAP 感測器集線器是你進入 SenseCAP 生態系統的門戶。它與標準 MODBUS-RTU RS485 連線相容，這意味著它可以與大多數工業級感測器一起使用，輕鬆地將收集的資料傳送到雲端！將此與我們的 SenseCAP 產品系列相結合，構建你的綜合工業物聯網應用程式！

產品特點：

同時收集各種環境資料
支援本地資料儲存
與標準 MODBUS-RTU RS485 感測器相容
支援將資料上傳到任何伺服器（SenseCAP 伺服器/使用者的專用伺服器）
支援 4G/3G/2G 通訊，支援全球 LTE 頻段
內建 GPS 定位功能
遠端升級和維護能力
有兩種電源選項可供選擇：僅直流電，太陽能（將單獨購買，即將推出）
易於安裝和佈署，無需工程背景要求
行業標準，適合惡劣的戶外環境

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ReTerminal：下一代人機介面

ReTerminal 是一個帶有 5 英寸液晶顯示屏的 HMI 平台，允許透過電腦視覺、觸控、手勢和語音進行各種自然互動。ReTerminal 由強大而最新的樹莓派計算模組 4 提供支援，具有廣泛的 I/O 外圍裝置，包括雙 USB2.0 Type-A、Micro HDMI、MIPI 相機、GPIO、可擴充套件的工業高速介面等！

在網路方面，ReTerminal 允許你在應用程式中使用千兆乙太網、4G、5G LoRa、Sub-1G、WiFi 和 BLE，同時透過其板載微晶片 ATECC608A 加密身份模組保護你的資料安全 —— 使其非常適合物聯網！