工业4.0的兴起和连接设备的指数级增长，导致了远程物联网设备管理解决方案的出现。物联网可以看作是一个生态系统，可以通过蓝牙、WiFi、LoRa等无线网络连接多个智能设备。信标、传感器和跟踪器等智能设备很常见，每个设备都分配有唯一的IP地址用于识别。连接设备管理后，无需人工干预，自动采集和传输大量数据，辅助监控和故障排除。本文将深入探讨有关远程物联网设备管理的定义，及其他内容。
什么是远程物联网设备管理?
远程物联网设备管理是指从中央位置或平台监视、管理和控制联网设备。远程管理允许管理员通过基于云的工具安全地管理整个分布式物联网资产组，而不必在物理上靠近设备来配置设置或解决问题。
远程物联网设备管理对于大规模高效操作分散的连接设备是必不可少的。基本系统提供监控和远程控制，而高级平台则利用遥测数据分析进行深入的监督。总而言之，预先诊断即将发生的问题的能力非常有价值。
如何远程管理物联网设备
实施远程物联网设备管理解决方案有以下关键步骤：
第1步–配置：载入设备
配置是物联网远程设备管理的第一步，智能设备需要连接到互联网才能正常工作。配置将新的物联网设备引入网络。其涉及：
通过注册设备，完成物联网解决方案与设备的首次连接。
可以一次注册单个或多个设备。设备通常会分组以进行有效控制，然后，可以同时向不同设备发送命令。例如，一批配送机器人可以注册为一个组。
根据具体解决方案的要求配置设备。
这可能涉及连接到指定的云平台、网关、设置通信协议等。初始配置建立了构建的基线。
第2步–身份验证：验证身份
身份验证可在允许物联网远程访问之前确认设备身份，从而有效防止入侵并保持专有信息的机密性。要启用身份验证，管理员应设置设备和网络安全设置，以授权或阻止访问尝试。
尽管设备的身份验证流程不同，但每个设备都有不同的证书或密钥来验证身份的真实性。型号和序列号是用于验证身份的一些凭据。
第3步–配置：自定义功能
如前所述，物联网配置管理是一种定制物联网设备功能的方法。安装新设备后，进一步配置可通过以下方式定制连接的设备以满足其所需的功能：
- 通过编码集成定制逻辑和行为
- 微调设置以优化性能
- 修改配置以支持新用例
例如，建筑暖通空调系统可以重新配置，以自动调节设定温度。
第4步–控制：远程操作设备
在通过设备配置、验证、自定义配置并连接到网络后，应该能够控制设备。配置完成后远程管理物联网设备行为包括:
- 设置自动操作发生在某些触发器
- 跟踪设备状态和运行状态
- 从管理仪表板向设备组发出命令
- 这使得管理员无需物理访问即可协调设备。
第5步–监控：生成见解
远程物联网设备管理的另一个关键目标是，通过互联网远程管理物联网。监控物联网设备会产生有价值的见解，例如：
- 系统仪表板的正常运行时间分析
- 预定义的性能报告，如温度数据
- 需要及时干预的关键问题的警报和通知
- 这些可以帮助管理员优化网络，并排除故障。
第6步–诊断：识别问题
完成该步骤后，管理员可以诊断整个设备网络和设备健康状况。这些流程使管理员能够从管理平台执行诊断，而无需亲自访问每个设备安装点，从而有效、快速地排除故障并修复问题。
第7步–软件维护和更新：增强功能
物联网设备需要复杂的软件定义属性来管理其安全性和功能。工业物联网设备可持续使用十年甚至更长时间。因此，为了管理远程物联网设备，管理员应该能够随时向网络上的任何设备发送固件更新以增强功能。以下是几个软件更新的示例：
- 安装新的固件更新，以修复错误并增强功能
- 提供安全补丁，以确保安全防护及时更新
- 使用Python更新设备功能代码，以适应不断变化的业务需求
- 调整配置，如状态报告频率
远程物联网设备管理解决方案的好处
推动采用专用远程物联网设备管理平台有很多好处，包括：
- 自动定位：可以快速搜索整个设备群，或查找想要使用设备状态、设备ID和类型等属性组合来采取操作或排除故障的任何IoT设备。
- 远程管理：物联网连接多个设备，有时甚至数百或数千个。远程IoT设备管理能够远程管理或更新设备，并维护设备集群的运行状况。还可以远程执行整个团队的操作，例如重新启动、安全补丁和工厂重启。
- 提高安全性：路由器和基站等物联网设备面临被黑客攻击的风险。因此，安全更新对于保护网络至关重要。通过持续监控，可以检测到数据流量中的异常行为，以及任何更改配置的尝试，并触发警报设备。
- 可扩展性：扩大部署的能力取决于组织通过中央管理界面或现场移动设备远程监控和管理物联网设备的能力。
- 网络优化：组织需要工具来部署软件更改，以优化网络边缘设备的数据使用、电池寿命和功能。
- 更快的上市时间：物联网设备管理平台帮助开发人员最大限度地减少开发和测试工作所需的时间
- 更低的成本：物联网设备管理可以检测设备故障，这有助于预测维护。这可以防止小事故变得更大，并减少维护时间，从而降低运营成本。
何时需要远程物联网设备管理
有几种情况需要实施专用的远程物联网管理平台，包括：
- 管理大量分布式物联网资产——允许有效管理部署在多个站点的数千台设备。
- 矿井、桥梁和水坝等危险/难以访问地点的设备——提供对员工不应手动进入的危险地点的资产的安全在线访问。
- 需要高可用性的关键业务资产——支持快速故障识别和解决，以最大程度地减少代价高昂的停机时间。
- 需要频繁的软件/固件更新——简化大规模无线更新部署。
- 法规遵从性要求——内置控件有助于遵守有关访问控制、活动记录和远程擦除的法规。
常用物联网设备类型
常见的物联网设备包括蓝牙信标、传感器和各种智能连接对象。连接的实体可以内置数十个传感器来识别环境并对环境做出反应。连接的实体可能内置有数十个传感器来识别环境并对环境做出反应。传感器输出信息并与其他连接的系统交换数据，然后将报告发送回云端。
- 温度感应器
工业医疗保健行业和冷链运输特别需要此类传感器来将货物保持在特定温度。
- 湿度传感器
湿度传感器可用于计算大气中的水蒸气量和水位，通常部署在供暖系统、厨房下水道、水坝和空调中。
- 加速度计
加速度计用于检测物体速度相对于时间的变化率。其通常用于智能计步器和车队监控。此外，其还广泛用于防盗保护系统，当静止物体或人员进入房间时发出通知。
- 能源监测传感器
电能跟踪传感器多用于智能水表，节省了人工抄表的时间和精力，提高了准确度。
- 位置追踪器
我们的日常生活现在已经离不开位置跟踪解决方案。市场上有各种支持物联网的位置传感器，可以将其应用于货物或想要跟踪的人。当部署多个跟踪器时，所有设备的实时可见性变得尤为重要。
远程物联网设备管理的特点
物联网远程监控系统需要一些功能，以提供对远程设备的更高级别的控制。
- 即时警报
即时警报能够及时发送有关状态的重要变化。警报只有在正确停用或响应的情况下才有意义。如果通知报告无法远程解决的问题，其应该提供足够的信息，以便知道下一步该怎么做。这些弹出窗口需要传递给可以采取行动的人。另一种方法是执行事件管理。当查看严重故障警报的根本原因时，可以知道可以设置哪些其他通知来帮助防止相同的问题再次发生。
- 有效的数据收集
物联网设备可能部署在远程位置，因此需要一种有效的数据收集方法。获取数据有两种重要的方法：通知推送或轮询。对于物联网监控系统，基于推送的方法可能更方便，但应考虑权衡。这些权衡通常包括适当的通信协议。确保设备支持的协议能够有效地收集数据非常重要。但也有必要使用开放协议来确保跨多个设备的互操作性。
- 趋势分析图表
远程物联网监控系统可以提供任何定义时段的数据。然而，原始信息本身并不能直接使用，但可以帮助我们掌握信息。最好有一个监视系统，使我们能够跨数据库执行某种类型的查询，然后直观地显示数据。还有许多其他类型的数据可视化表示，而折线图是实现想要的效果的最佳方式。
远程管理物联网设备的无线技术
物联网是通过将设备连接到网络，并交换信息和传输数据来管理的。因此，在启动远程管理物联网策略时，应选择合适的物联网通信方式。以下是一些用于物联网数据传输的通信方式。
- WiFi
WiFi是一种与连接的电子设备交换数据的局域网。其快速的数据传输使其适合文件传输，但也消耗大量电量。WiFi技术基于IEEE802.11n标准，主要用于家庭和企业，提供每秒数百兆比特的范围。
- 蓝牙
蓝牙技术是一种重要的物联网协议，非常适合移动设备，广泛用于短距离通信。其适用于向智能手表或传感器等个人产品发送小块数据。其消耗的电量相对较少，并且有潜力扩展到所有创新市场。
- LoRaWan
LoRaWan是远程广域网的缩写，是一种用于远程无线电池的物联网设备，也是最流行的物联网通信方式之一，以极低功耗的长距离交互而闻名。此外，其还可以检测低于噪声水平的信号。这在连接数百万台设备的智慧城市中很常见。
- NFC
NFC是一种专为短距离(最多10厘米)而设计的无线技术。其工作原理是利用靠近电磁场的两个线圈天线之间的电磁感应。客户可以使用NFC进行即时文件传输和非接触式支付。作为短距离通信协议，功耗较低。
- ZigBee
ZigBee也是一种基于IEEE802.15.4标准的短距离无线物联网设备通信协议。工作频率为2.4GHz，数据速率为250kbps。优点是低功耗、安全性、持久性、可扩展性和高节点数。ZigBee的数据传输距离可达200米，网络中的节点数可达1024个。
- RFID
RFID利用电磁场来识别和跟踪附着在物体上的标签。设备从标签捕获数据并将其发送到数据库。
- Z-wave
Z-wave是一种无线低功耗射频通信技术。适用于家庭自动化产品，例如灯控制器和传感器。采用网状网络拓扑，最多可控制232台设备，通讯距离可达40米。
- SigFox
SigFox旨在降低应用领域广域覆盖的成本。其允许基于双向功能的任何需要最低功耗的通信，适用于消费品、零售、运输和能源相关通信。
- MQTT
MQTT是一种轻量级协议，用于将数据流从传感器传输到应用和中间件。其位于TCP/IP层的顶部，由3个组件组成：代理、订阅者和发布者。发布者收集数据并将其传输给订阅者。代理测试发布者和订阅者以检查其授权。
MQTT提供了三种实现服务质量的模式：
- QoS0最多发送一次：最不可靠，但最快的模式。出版物已发送但未收到确认
- QoS1发送至少一次：一条消息可能至少发送一次，但仍然可能收到重复的消息
- QoS2只发送一次：它是最可靠的模式，但也是带宽最密集的模式，需要控制副本来确保消息仅发送一次。
- AMQP
AMQP是来自金融行业的开放标准订阅和发布协议。其通过消息传递提供异步订阅或发布通信。存储转发功能保证网络中断时的可靠性。AMQP可能是物联网中端到端应用唯一可行的协议，通常用于重型工业机械或SCADA系统。
- DDS
数据分发服务(DDS)协议专为独立于软件和硬件平台的连接设备之间的实时通信、可靠、可扩展和高性能数据交换而设计。其支持具有较少组播和代理的架构，以确保高质量的QoS和互操作性。其可用于工业物联网部署，包括自动驾驶汽车、智能电网管理、空中交通管制和机器人等高科技服务。
- LwM2M
LwM2M是一种轻量级的M2M，旨在满足处理资源受限设备的需求。其定义了许多物联网设备管理功能，例如远程设备操作连接管理和监控，以及固件和软件更新。
- OCPP
OCPP是一种使电动汽车充电系统能够与中央管理系统进行通信的协议。其用于向充电点运营商发送24小时的本地可用容量预测。
管理分布式物联网设备的挑战
在提供巨大价值的同时，远程物联网设备部署也带来了挑战，尤其是在处理数千个分布式资产而不是单个站点的一组固定设备时。管理远程物联网设备网络和设备时面临的常见痛点和挑战包括：
行业分散，标准不断涌现
物联网仍然是一个新兴、快速发展的行业，在连接协议、数据格式等方面没有通用标准。成功管理不同的硬件、模型和连接类型至关重要。
电池限制
支持低功耗操作，以最大限度地延长资产的电池寿命，同时仍然收集和传输足够的数据需要仔细平衡。频繁的无线更新也会快速耗尽连接的电池。
网络覆盖范围和带宽限制
偏远地区的资产的蜂窝或WiFi可用性通常不稳定。即使在互联区域，传输大量传感器遥测数据也会导致可用带宽紧张。仔细评估可用连接并设置数据传输频率阈值是关键。
规模和复杂性不断增加
随着越来越多的资产被连接和部署，管理数千个异构设备和不断增加的数据量的难题会迅速积累。选择专门设计用于轻松扩展的解决方案至关重要。
远程物联网设备管理平台
您可以在市场上找到适用于各种物联网解决方案的云平台。以下是三个针对商业应用的领先远程物联网设备管理平台：
AWS物联网
AWS物联网提供云服务和设备软件，用于将物联网设备连接到其他设备，并将其集成到AWS物联网解决方案中。可提供以下协议：
- LoRaWAN
- MQTT
- 基于WSS的MQTT
- HTTP协议
AWS物联网
AWS物联网是一个云平台，通过云物联网解决方案的开放边缘和可扩展安全性，为多种安全机制提供服务，例如设备收集的数据的加密和访问控制，以及配置监控和审核服务。
Google云物联网
Google云物联网平台可让我们深入了解全球设备网络。其完全托管的交互使我们能够在云或边缘连接、分析和存储数据。可以利用Google云物联网构建块的优势，从数据摄取到智能的设备数据中获取价值。通过该平台，可以实时检测其性能的维护和优化需求。
总结
如果正在规划物联网项目或想要升级已部署的设备网络，远程物联网设备管理对于解决方案至关重要。该平台是保持设备在线更新和优化以满足特定应用需求的关键。所有这些好处将能带来最佳的投资回报率。
