創(chuàng)建使用 IoT 增強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)

AspenCore 和 IBM 提供的內(nèi)容

隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的出現(xiàn)以及它提供的許多產(chǎn)品增強(qiáng)選項，工程師們獲得了一定的設(shè)計靈活性。例如，現(xiàn)在可以通過云應(yīng)用程序的信息收集和物聯(lián)網(wǎng)類型的硬件/軟件組合收集的信息，近乎實時地大大增強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)。 ?

三十年前，機(jī)器控制設(shè)計主要是機(jī)電設(shè)計——可編程邏輯控制器 (PLC) 根據(jù)時間更改設(shè)置，根本不使用任何軟件（嗯，控制器的一點編程）。后來，工程師們有了一個專門設(shè)計的基于微處理器的系統(tǒng)，其中包含一些 C 和匯編代碼以及一個相當(dāng)簡單的人機(jī)界面。 ?

現(xiàn)代工程師在更大的維度上發(fā)展。機(jī)器控制系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)世界，并由基于云的基礎(chǔ)設(shè)施提供支持。這種新方法開啟了許多戲劇性的可能性，對物理世界的真正數(shù)字化顛覆以及看待事物的全新方式。今天，我們設(shè)計系統(tǒng)的系統(tǒng)。如果，假設(shè)您是一名工程師，設(shè)計工廠控制系統(tǒng)，那么添加物聯(lián)網(wǎng)及其優(yōu)勢很可能是一項競爭要求。 ?

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)帶來了新的市場和機(jī)遇。它正在加速包含軟件的產(chǎn)品數(shù)量和它們包含的軟件數(shù)量。它還加速了對響應(yīng)運(yùn)營洞察力的設(shè)計的需求，以充分利用可用的增強(qiáng)功能，改進(jìn)當(dāng)前產(chǎn)品并推動新的系統(tǒng)設(shè)計。但是系統(tǒng)設(shè)計——包括工業(yè)控制系統(tǒng)的安全性、更新、可靠性和用戶體驗——可能會變得相當(dāng)復(fù)雜。所有這些部分都很難保持直截了當(dāng)，系統(tǒng)工具可以讓設(shè)計師的生活變得更輕松。 ?

工業(yè)控制系統(tǒng)的嵌入式軟件一直是由產(chǎn)品工程團(tuán)隊開發(fā)的，或者是與之密切互動的軟件團(tuán)隊。從歷史上看，他們的擔(dān)憂一直是：我是否擁有合適的處理器和內(nèi)存，以及我是否擁有合適數(shù)量的軟件來提供機(jī)器所需的功能？這些是典型的系統(tǒng)工程權(quán)衡問題。 ?

將物聯(lián)網(wǎng)添加到工業(yè)系統(tǒng)可能非常有益，但在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得如此容易獲得之前，這些擔(dān)憂并不存在。具體來說，物聯(lián)網(wǎng)方面的設(shè)計實際上是一種信息技術(shù) (IT) 功能，對于這種類型的開發(fā)，設(shè)計工程師和 IT 團(tuán)隊必須密切合作。 ?

然而，在許多公司中，這種合作并非如此。為了幫助利用有助于減少開發(fā)時間、自動化測試和文檔以及識別重用機(jī)會的 IoT 機(jī)會，工程師提供了許多易于使用的工具。許多公司為嵌入式系統(tǒng)和使用物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)提供設(shè)計工具，其中一些來自微控制器或微處理器制造商。 ?

在查看可用工具時，從同一個地方獲取它們總是一個好主意，而不是試圖從不同的地方將它們組合在一起。擁有一個工具或一組工具可為用戶界面帶來一致性，并減少不同庫函數(shù)的問題。

IBM 提供了一個平臺，可以消除系統(tǒng)開發(fā)中的大部分困難和風(fēng)險。該產(chǎn)品為集成物聯(lián)網(wǎng)的任務(wù)帶來了技術(shù)進(jìn)步、標(biāo)準(zhǔn)化和顯著降低的成本，并將物聯(lián)網(wǎng)提供的增強(qiáng)功能置于各行各業(yè)的企業(yè)手中。IBM 使用術(shù)語“持續(xù)工程”來表示一組功能，這些功能可幫助設(shè)計團(tuán)隊分析多個系統(tǒng)，以開發(fā)更高效的嵌入式軟件來支持整個系統(tǒng)。Bluemix 環(huán)境是一種基于云的平臺即服務(wù) (PaaS)，它是一組在線集成的開發(fā)工具，支持多種編程語言和服務(wù)。該工具帶來了用于在云上構(gòu)建、運(yùn)行、部署和管理應(yīng)用程序的包。藍(lán)混合， ?

可組合解決方案的價值

如果工程團(tuán)隊想要構(gòu)建 IoT 應(yīng)用程序而無需構(gòu)建與之配套的基礎(chǔ)設(shè)施，IBM Bluemix 就是您的選擇。當(dāng)您開始使用 Bluemix 時，您可以使用 Eclipse 界面或命令行界面。您可以從多種編程語言中進(jìn)行選擇，包括 Java、Node、Nova、PHP、Python 或 Ruby。您還可以訪問不支持的語言的“構(gòu)建包”。 ? ?

設(shè)計人員可以訪問 Bluemix 目錄 IoT 區(qū)域以獲取服務(wù) — Web 和移動應(yīng)用程序的構(gòu)建塊。它們提供了可以在用戶代碼中使用的各種功能，例如聊天。此外，您可以將此處的數(shù)據(jù)和分析區(qū)域用于另一個大型預(yù)構(gòu)建應(yīng)用程序集合。還有沃森。Watson 中的服務(wù)涉及深度學(xué)習(xí)和認(rèn)知計算，包括語音轉(zhuǎn)文本、視覺識別和廣泛的關(guān)系提取功能等應(yīng)用。

所有這些服務(wù)都可以讓工程師輕松設(shè)計“云端”應(yīng)用，從而實現(xiàn)硬件/軟件快速連接到機(jī)器上（以我們一直在思考的機(jī)器控制設(shè)計為例）；這反過來又允許對整個應(yīng)用程序進(jìn)行快速模擬或基線以確定它是否會按預(yù)期工作。設(shè)計師可以利用這種能力非常有創(chuàng)意，并很快探索各種想法，以了解機(jī)器如何使用基于模型的技術(shù)進(jìn)行通信以及通信的內(nèi)容。這可能會帶來一些新的創(chuàng)新想法，然后可以開始對整個系統(tǒng)進(jìn)行建模，以決定控制系統(tǒng)上應(yīng)該有什么，云上應(yīng)該有什么。 ?

試驗后，設(shè)計團(tuán)隊可以繼續(xù)構(gòu)建系統(tǒng)，然后他們可以應(yīng)用所有這些軟件——一些在機(jī)器上，一些在云端。這些應(yīng)用程序必須在協(xié)同工作的協(xié)議上一起運(yùn)行、交互和通信。此時，可以測量目標(biāo)機(jī)器上的更多項目，并在云中收集數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，設(shè)計師可以做各種各樣的事情。通過監(jiān)控溫度、壓力和運(yùn)行時間以及使用分析來預(yù)測何時可能需要維護(hù)來顯著增加機(jī)器的正常運(yùn)行時間。例如提供有關(guān)原材料類型、使用率和交貨時間的關(guān)鍵信息。 ?

所有這些數(shù)據(jù)都可以用來了解這些機(jī)器的運(yùn)行效率——太快、太慢、太熱、太冷？最終，設(shè)計人員將能夠從目標(biāo)系統(tǒng)中獲得更高的效率。

工具包中的 Watson 部分

為了幫助處理所有這些附加信息，IBM 的 Watson IoT 產(chǎn)品增加了認(rèn)知分析 和認(rèn)知工程 ，以幫助項目設(shè)計團(tuán)隊做出（更好的）決策。它還有助于需求分析，這是更快、更準(zhǔn)確的系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。Watson 分析有助于從運(yùn)營數(shù)據(jù)中獲得洞察力，以幫助預(yù)測維護(hù)需求并確定設(shè)計改進(jìn)的領(lǐng)域。它支持基于模型的系統(tǒng)工程，可以自動生成軟件代碼來管理復(fù)雜系統(tǒng)的交互。最后，它有助于管理測試和質(zhì)量，并確保測試和需求之間的可追溯性。 ?

Watson IoT 提供了許多易于集成的應(yīng)用程序接口 (API)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、文本分析、視頻和圖像分析、自然語言處理以及開發(fā)人員可以利用的許多其他接口。此外，Watson IoT Platform 包括： ?

IBM Watson IoT PlatformConnect連接和管理設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān) ?

IBM Watson IoT Platform Information Management集成來自設(shè)備、人員和我們周圍世界的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息 ?

IBM Watson IoT PlatformAnalytics?使用實時、預(yù)測和認(rèn)知分析從信息中獲得洞察? ?

IBM Watson IoT Platform 風(fēng)險管理?安全分析、數(shù)據(jù)保護(hù)、審計/日志記錄、固件更新、密鑰/證書管理、組織特定安全

確保您利用來自正確來源的正確信息并且正確的軟件在您需要的地方運(yùn)行，Watson IoT Platform 可以回答您關(guān)于系統(tǒng)操作的最緊迫問題，從所有文檔中快速提取關(guān)鍵信息，并揭示洞察力、模式和跨數(shù)據(jù)的關(guān)系。它是一組從物理世界中學(xué)習(xí)并將智能注入物理世界的能力。它有助于理解極其多樣化、嘈雜、時間敏感且通常是機(jī)密的數(shù)據(jù)。 ?

認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)沒有明確編程。它從環(huán)境經(jīng)驗和與人的互動中學(xué)習(xí)。它將真正的機(jī)器學(xué)習(xí)帶入系統(tǒng)和流程，以便他們了解您的目標(biāo)，然后整合和分析相關(guān)數(shù)據(jù)以幫助您實現(xiàn)目標(biāo)。

為每個嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

每個嵌入式設(shè)備都需要軟件才能運(yùn)行。無論我們稱之為固件還是嵌入式軟件，它都必須控制設(shè)備并為產(chǎn)品提供用戶界面和決策以完成其工作。設(shè)計嵌入式軟件不同于傳統(tǒng)的軟件開發(fā)，因為工程師必須處理定制硬件以及在功率、內(nèi)存、存儲和時間方面非常嚴(yán)格的限制。 ?

IBM 的解決方案通過將產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)和預(yù)期行為與其操作環(huán)境的實際情況結(jié)合起來，幫助進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)。因此，開發(fā)人員可以自由地將他們的創(chuàng)造力集中在編寫可靠的代碼上，而不必?fù)?dān)心他們可能會遺漏一些重要的東西。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品控制汽車制動系統(tǒng)，向主要大都市地區(qū)供電，并執(zhí)行遠(yuǎn)程控制手術(shù)。此類系統(tǒng)出現(xiàn)故障的代價不僅僅是金錢；他們可能會付出生命的代價。 ?

IBM 的物聯(lián)網(wǎng)解決方案通過將產(chǎn)品的架構(gòu)和預(yù)期行為與其操作環(huán)境的實際情況結(jié)合起來，幫助進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)。因此，開發(fā)人員可以自由地將他們的創(chuàng)造力集中在編寫可靠的代碼上，而不必?fù)?dān)心他們可能會遺漏一些重要的東西。 ?

審核編輯 黃昊宇