IIoT 边缘开发 – 原型设备

编者注：工业物联网 (IIoT) 承诺提供对工业运营的深入洞察，并提高互联机器和系统的效率。大规模 IIoT 应用程序依赖分层架构从各种传感器收集数据，将数据可靠、安全地移动到云中，并执行提供洞察力和效率所需的分析。在工业互联网应用程序开发中，作者详细介绍了 IIoT 架构，并讨论了满足与这些系统相关的广泛要求的方法。

摘自本书的第 3 章，这段摘录描述了开发人员如何构建能够收集数据并将数据传输到更高级别应用程序的原型设备。此摘录在以下部分中提供：

• 原型设备

• 实现 HTTP 连接

• 使用 WebSockets

• 使用 Modbus

• 使用 OPC UA 协议

改编自工业互联网应用开发，作者：Alena Traukina、Jayant Thomas、Prashant Tyagi、Kishore Reddipalli。

第 3 章 IIoT 边缘开发
作者：Alena Traukina、Jayant Thomas、Prashant Tyagi、Kishore Reddipalli

本章介绍了为初学者制作设备原型的过程。我们提供了有关如何组装四种不同原型以及如何为原型构建和运行简单 IoT 应用程序的详细说明，以及示例源代码。最后，我们探索了可用于存储、分析和合并来自原型的传感器数据的 Predix 服务。

在本章中，您将了解以下主题：

• 为原型设计选择硬件

• 开放系统互连模型及其层

• 应用层协议——HTTP 和 WebSocket

• 工业 M2M 协议——Modbus 和 OPC UA

• 为原型组装设备

• 为原型准备一张 SD 卡

• 使用 HTTP、WebSocket、Modbus 和 OPC UA 协议构建和运行简单的物联网应用

• Predix 中的数据管理服务

原型硬件

本节概述了可用于原型设计的各种可用硬件，并提​​供了一些有关选择硬件和数据交换协议以确保原型组件之间通信的技巧。

品种和成本

可以找到各种用于原型设计的开源硬件——Arduino , 树莓派 , 橙皮 , 链接 , BeagleBone , 和 Tessel .他们中的大多数真的很便宜；您只需 33 美元即可购买一个 Orange Pi。价格通常取决于主板的功能和支持的接口。

除了电路板之外，还可以购买入门套件，通常售价约为 70 美元。它包括几个传感器、一个小显示器、灯、电缆和一个面包板，无需焊接即可将其连接起来。单个传感器的价格从 1 美元起。

修改

最受欢迎的开发板是 Arduino 和 Raspberry Pi。他们每个人都有不同的修改。如果需要附加功能，例如 Wi-Fi、蓝牙、USB、HDMI 或更强大的硬件，建议比较修改以找到最适合自己需求的板。

比较选项

所有的板都很小——大约 8 厘米宽、5 厘米高、2 厘米厚（没有盒子）。更强大的硬件将具有更大的尺寸（例如，英特尔 NUC 为 35 x 25 x 4 厘米）。

最重要的参数是连接选项，因为并非所有主板都支持 Wi-Fi 或蓝牙。 GSM、GPS、摄像头、FM模块等手机常用的功能通常也没有，需要单独购买。

另一个重要参数是传感器的连接器数量。需要了解需要哪些传感器以及它们是否与所选板兼容。可以通过将特殊附加板连接到现有板来扩展引脚数量。

支持的传感器

板上的某些连接器可能仅支持模拟传感器，而其他连接器仅支持数字传感器。

数字传感器输出离散信号，这意味着该信号的可能值是有限的。例如温度传感器DHT11输出0到50之间的整数。

另一方面，模拟传感器输出连续信号，这意味着该信号有无数个可能的值。例如，温度传感器TMP36可以测量-50°C到125°C的温度，包括11.9°C等浮点值。

虽然可以将一种类型的信号转换为另一种类型，但它需要额外的组件并使设计复杂化。