通过合作伙伴关系推进加固型物联网

October 30, 2023

Leila Escandar

坚固耐用的物联网

在运营中集成新的物联网设备并非总是那么容易。在采用新解决方案时，企业经常会面临挑战，例如实现互操作性或未来的可扩展性。

但在某些情况下，企业不仅仅需要关注一般事项，特别是需要在严苛和恶劣的环境中使用物联网设备时。他们如何找到可以在极端条件下工作的设备，例如温度始终在零度以下的地点，或者在地下 2500-6500 英尺的矿井中？他们如何保证这些设备将能够持续使用？

幸运的是，加固型物联网正在迅速发展，以满足在特殊环境中运营企业的需求。

David Zhu-Grant，高级产品经理任职全球工业用电脑制造商 OnLogic；Jason Lu，物联网产品经理任职计算机硬件领先企业华硕；以及 Chad Hutchinson，工程副总裁任职加固型计算软件领先设计机构 Crystal Group，解释加固型物联网设备部署的最佳方法以及合作伙伴在快速推进这项技术方面发挥的关键作用（视频 1）。

视频 1。OnLogic 的 David Zhu-Grant、华硕的 Jason Lu 和 Crystal Group 的 Chad Hutchinson 讨论在恶劣环境中成功集成加固型物联网设备的最佳方法，以及近期取得的进展。（资料来源：insight.tech）

哪些行业从加固型物联网设备中获益最多？

David Zhu-Grant：它覆盖的范围相当广泛，包括制造业、仓储物流、智慧农业、智慧城市、采矿和能源。这些行业所处的环境从非常寒冷到非常炎热不等；车辆会受到振动、撞击或冲击；从射频发射的角度来看，也会产生相当多的电气杂讯。

Jason Lu：随着越来越多的物联网设备投入使用，它们被部署在不同的环境中。例如，麦当劳汽车餐厅中的物联网设备可能需要在冬季零度以下的环境中使用，而显示屏外壳内的温度在夏季可能高达 70°C。用于显示菜单的 LCD 显示屏也需要具备防雨雪功能。水滴可能造成户外触摸屏受损，而且还可能导致误触，从而触发不必要的操作。加固型物联网设备专门为在这种环境以及其他环境下运行而设计。

在这些更严苛的环境中，您认为最大的部署挑战是什么？

Chad Hutchinson：工业应用环境中经常会有沙子和灰尘。例如，在采矿业，非常细的煤粉会钻进角落和缝隙，从而导致冷却系统和电气连接中断。在现场，冷却是一个绝对重要的问题。另一方面，您会认为电子产品不会介意在寒冷的环境中运行，但如果温度降到 40 摄氏度或更低，商用电子产品也不愿意在这种环境中工作。然后还会有盐雾浓度高的海上环境。我们看到物联网设备会部署在石油钻井平台等场所中，这是非常脏污的环境，同时也是湿度很高的环境。

我们遭遇的另一个重大挑战是电源接口。通常，物联网设备专为办公环境设计，其稳定输入电压为 120 伏交流电压。现场情况各不相同：在开关场中，125 伏直流电压常见；飞机为 28 伏直流电压；汽车则为 12 伏电压直流配电。

David Zhu-Grant：它们被称为非地毯环境：虽然仍是室内，但并不类似于办公环境。您仍然可以发现极端温度和空气中的悬浮颗粒。正如 Chad 所说，灰尘确实会影响冷却，从电路板的角度来看也会影响可靠性。电气干扰是另一个大问题。许多仓库和工厂都安装了频繁启动和关闭的大型机械，例如空调设备，这可能会造成电磁干扰问题。

即使是在室内，您仍然需要考虑可靠性和长期使用问题。如果长时间运行在高温环境下，则您的电脑可能无法继续使用。

在创建或改进加固设备时，环境本身会如何发挥作用？

Chad Hutchinson：以冲击和振动为例。从机械角度看，您必须防止电路卡之间的任何差动，因为它们是异动引发问题的症结所在。因此，如果您能够通过非常坚固的机箱来防止该移动，则会有所帮助。

在湿度、盐雾甚至真菌的环境下，不管你是否相信，都要在外部世界与电子产品本身之间设置一道障碍，通常是提供绝缘屏障的某种保形涂层。

当温度很高并且需要冷却源时，即使设备位于露天环境中，也应该为原本缺乏散热器的设备制作一个正式散热器。如今，你在电子领域中看到的另一种情况是通过冷却水源转换为液体冷却和管道。

总之，您要研究环境中影响设备的每一项因素，然后逐一解决。对于我提到的每一种情况，业界几乎都找到了解决问题的方法。

哪一种方案更有利于运营：购买现成设备还是寻求定制加固设备？

Chad Hutchinson：当考虑物联网时，在很多情况下，你首先会了解它所带来的功能和性能。如果您能够找到具有您所需功能的商业化项目，则可以进行部署，在环境中对其进行测试，并查看其发挥性能和不发挥性能的方式。如果适合您、可正常运行并持续使用，那么您可能已完成部署。

在其他情况下，您可能无法识别具有您的应用所需功能的商业化项目，在这种情况下，您从一开始就需要定制解决方案。

但我们假设有一项商业化项目可以满足您的需求，但它在您现有的环境中无法使用。此时，现成的加固型电子设备可真正发挥作用，并且比纯粹的定制解决方案便宜得多。这时您开始了解并仅识别导致特定环境中造成问题的功能。如果湿度不是真正的问题，那么就不需要添加涂料之类的东西。

Jason Lu：从成本或开发角度来看，加固型设备当然会更加昂贵，因此需要在早期阶段考虑到这一点。首先，解决方案需要在预期的运营环境中工作。为实现这一目标，设计、审查和验证的时间将会更长。

在开发过程中，您可以开始考虑是在内部构建还是外包。然后，您希望在运营过程中如何进行维护？您是否考虑远程更新功能？由于开发验证需要时间，初始成本通常较高。在考虑所有这些因素后，您就可以开始考虑投资回报是否合理。

例如，自助服务终端。如果是在室内环境，风扇散热的普通商用电脑可能会胜任。但如果该自助服务终端将在室外使用，那么您可能不得不选择加固型线路，尽管这样做会更加昂贵。但从运营生命周期来看，您将获得最长的运行时间。因此，在设计阶就开始考虑到这些因素，从长远来看，您将能够证明您的投资是正确的。

加固型物联网设备有哪些用例？

Jason Lu：我可以分享的一个很好的用例是机器人手臂，它使用 AI 视觉计算机在回收工厂进行分类和拣选。这对计算机来说不是非常友好的运行环境；它们很快就会变脏。视觉处理需要 GPU 卡才能对传送带做出足够快的反应，而 GPU 消耗电力，因此需要配备冷却风扇。

充满灰尘的环境、GPU 和风扇。因此，他们将设备放在空调散热的外壳中，但是建造成本仍然很高而且难以维护，因为这种环境对空调也不友好。

我们为这种超高性能的 CPU 和 GPU 开发了无风扇解决方案。将一台机器安装在超大的铝制外壳中，外面伸出一个翅片。设备很重，但部署完成后即可高枕无忧，因为无风扇设计完全不受灰尘影响。该项目目前处于 DVT 阶段，客户看到它在现场的运行情况会感到非常满意。

David Zhu-Grant：我们在采矿业有一个很好的用例。一家名为 Flasheye 的公司使用激光雷达和激光扫描技术检测异常情况，并防止采矿材料运输应用中的停机、故障和事故。

想象一下，一条输送带上面运送矿产原料、岩石等。他们利用计算机视觉构建了这个非常智能的解决方案，因此人工智能可以同时观察石材、传送、皮带、侧面的任何溢漏情况，以及是否有人位于皮带周围的危险区域。系统所处的环境也非常恶劣。它在采矿区，因此会存在灰尘因素，并且还位于瑞典北部地区。

他们的确需要一台加固型电脑。显然他们选择了 OnLogic 电脑设备！但整体解决方案非常成功，为他们赢得了的采矿业一些创新奖项，一切都变得更安全，基本上改善了效率，因此当皮带损坏或材料流动出现问题时，他们可以减少停机时间。

Chad Hutchinson：我要展示的用例是自动驾驶汽车应用。这是一台使用激光雷达、普通雷达和传感器实现计算机视觉并确定驾驶场景的计算机。因此，它需要汽车本身具有相当大的计算能力。

挑战主要来自散热，因为需要使用多个 GPU，还要设法从汽车中排出热量。此外，还有电源接口问题，通常情况下计算机、服务器和物联网设备设计为 120 伏交流电压下运行，而正如我之前提到的，汽车则是使用 12 伏直流系统。在启动浪涌期间，电压实际上可以降低到 9 伏。

因此，我们针对 12 伏直流输入的特定环境设计了定制电源，其中 ATX 电源输出可与商用主板和电子产品连接。GPU 采用定制散热器，通过液体冷却将热量带到驾驶室外部的散热器。

请告诉我们伙伴关系和协作在推动加固型物联网方面发挥的作用。

David Zhu-Grant：显然，从我们的角度来看，硬件是其中非常重要的一部分。但在此基础上的软件层和堆栈可以真正解锁硬件的功能。在这方面，英特尔是 OnLogic 的绝佳合作伙伴。英特尔^® vPro^® 平台对我们来说非常有用。英特尔帮助我们将提供的硬件、软件提供商和集成合作伙伴之间的点连接起来。

这些技术都不是孤立运行的；要成功实施获奖的物联网解决方案，我们需要大量相互关联的系统和知识。最终，这种协作将帮助客户取得成功。

Jason Lu：华硕自行开发主板和系统解决方案，但也是基于英特尔和其他公司开发的 CPU。CPU 功耗越低，散热需求就越低，因此就能更轻松地组合系统解决方案。

英特尔的技术通常处于领先地位，而且最重要的在于它是嵌入式技术。英特尔还非常擅长为选定的 CPU 提供长久性支持，这也是我们选择英特尔 CPU 进行开发的原因之一。

我认为这是各企业之间一次非常良好的合作，为物联网应用的发展奠定了坚实的基础。各企业对此都深表赞赏，因为这样可以节省大量开发时间。