如今，幾乎每個行業都有一個強勁的趨勢：首席執行官、首席技術官和其他高管都希望獲得更多數據。工業企業正在考慮數據運營、數據流的開發，以及在整個組織中持續使用數據。人們希望利用這些數據，更好、更快地做出決策。
大規模捕獲、共享和使用數據的關鍵，是工業物聯網(IIoT)。IIoT可以帶來諸多優勢，但許多公司仍在努力選擇合適的技術，以從這些優勢中獲益。大多數使用專有技術網絡來實施IIoT 項目的公司，最終都會發現這個過程很困難、昂貴且是勞動密集型的，其結果往往是失敗。
然而，通過采用開放標準的工具，將有助于IIoT更快速且更易于大規模實施。包括消息隊列遙測傳輸(MQTT)和SparkplugB 在內的開放標準和可互操作的IIoT工具，可以在整個企業中(從邊緣到云)提供非專有的、單一可信數據源(SSOT)。
完整的數據也為機器學習(ML) 和人工智能(AI)應用奠定了基礎。一旦正確實現了IIoT，就可以將運營技術(OT)數據應用到更多的場景。本文將深入探討如何實施IIoT 來滿足這些需求，并幫助企業在這個快速數字化轉型的時代，跟上競爭對手的步伐。
實施IIoT不一定很難
工業企業由許多資產、工業自動化系統、云計算和企業系統組成。有一些工廠實現了很好的相互連接，而還有很多工廠依舊沒有大的改變。不同制造商之間往往有數百種復雜的工業協議，每種協議都有自己的語言，阻礙了從OT 到信息技術(IT)或云系統的數據共享。
完成這種數據交換，通常被稱為彌合IT/OT的差距，但大多數制造商做得并不好。雖然市場上有數百種工具可以解決這些復雜問題，但很多企業經常會不知所措， 不知道用哪個好。從操作系統解決方案上的專有工具和編碼，轉向開放標準技術并不困難，但確實需要轉變思維。
合適的 SCADA 系統或 IIoT 平臺，可以連接任意數量的站點資產，以從邊緣側發布數據
大多數制造企業認為數字化改造成本高昂，需要翻修和更換硬件、軟件、控制系統等。事實上，MQTT 消息傳遞協議可以在現有技術的基礎上實現解耦數據，并允許數據以一對多的方式傳輸給企業應用程序。開源Sparkplug B 規范增加了一些特性來實現數據的情境化，從而可以擴展IIoT用例。
下面介紹企業如何在現有系統的基礎上，使用這些開放標準來實現IIoT，而無需在這個過程中大規模翻修和更換，也不需要花費大量的時間和金錢。
更高效地實現工業通信集成
建立OT 數據的單一事實來源是一個重要步驟。一旦完成，從預測性維護到人工智能的任何IIoT 用例都將更容易實現。MQTT 和Sparkplug B 為此提供了實現機制。首先，IIoT 需要一個平臺或機制來連接車間系統。
合適的監控和數據采集(SCADA)或IIoT 平臺，可以連接來自任意數量站點、現場、任何位置的OT 資產，以從邊緣側發布數據。MQTT是一種數據傳輸協議，旨在將數據從數千個設備，跨多個站點推送到工業和商業應用程序。Sparkplug B 向數據添加情境信息以擴展用例。
控制室內始終需要更好、一致的數據流，以便工程師能夠做出更明智的決策
“你需要一個基于開放標準的IIoT 平臺，具有無限的許可，并提供數據運營管道，以實現大規模的真正的數字化轉型，” Inductive Automation 公司銷售工程總監Travis Cox 說，“利用MQTT，您可以輕松地將設備與應用程序解耦，將數據傳輸到更多地方，并避免將SCADA變成中間件。”
MQTT 是一種輕量級發布/ 訂閱消息傳遞協議，旨在服務于受限制的設備和低帶寬、高延遲或不可靠的網絡。
MQTT 提供了一種連接到現有基礎設施的方法，創建一個標準的數據層，并將數據向上推送，使其可用于任何云或企業系統。企業可以創建一個可管理的、低成本的IIoT 概念驗證并擴展它，而不需要大量的編程或專業知識。
MQTT 在實現IIoT 方面的價值在于，它將設備和應用程序解耦，并為多個數據消費者建立了單一事實來源。企業可以簡化其數據管道，以獲得對更多數據的訪問，然后在整個組織中共享這些數據。
通過三種方式實現數據的互操作性
雖然MQTT 為交付IIoT 數據提供了一個優秀且可信的引擎，但它并不能使數據在整個企業中實現互操作。這就是Sparkplug B 發揮作用的地方。
Sparkplug 是一種開源軟件規范，它為MQTT 客戶機提供了一個集成數據的框架。該規范闡明了三個目標：
定義MQTT 主題命名空間，實現IIoT 的優化;
定義MQTT 狀態管理，以利用連續會話感知;
定義MQTT 有效負載。
Sparkplug 使互操作性更快速、更安全，并且是開放的標準，因此任何人都可以使用該框架。設備制造商開始支持Sparkplug，這意味著它內置于OT 層的設備上。
基于以下幾個原因，具有MQTT 和的SCADA平臺，可以節省時間和金錢。首先，這些工具是自由且開放的標準。其次，資產是自動發現的，標簽是自動學習的，這使得擴展變得更容易。利用MQTT 和Sparkplug B 實施IIoT 項目，無需全新的基礎設施就可實現從OT 到IT 的恒定數據流。
MQTT 和 Sparkplug B 可以幫助工程師獲得更好的數據流，并使其可以從手機上操作 SCADA 系統
MQTT和Sparkplug B在油氣行業的應用
NGLEnergy Partners是一家中游石油和天然氣公司，為生產商和最終用戶提供多種服務，包括原油運輸、儲存、混合和營銷。為了提高運營效率和創收能力，NGL公司啟動了一個項目，為其鹽水處理設施創建一個新的SCADA系統。他們使用MQTT和Sparkplug B 在8 個月內創建了一個智能油田，包括114 個水處理和處置設施、178 個管道接頭、31 個推進器和大約125 萬個標簽。
MQTT 有助于解決該公司面臨的兩個關鍵問題：遠程位置和有限的帶寬。“MQTT是該項目的關鍵部分，” 負責NGL 公司SCADA 系統項目的Cox 說，“MQTT 在邊緣進行發布/ 訂閱的能力對NGL 公司極為重要。MQTT 需要較少的帶寬，使我們能夠在邊緣的大多數通信中，使用蜂窩調制解調器，而在傳統輪詢中，這是很難實現的。”
Sparkplug B 還節省了很多時間。由于有114 個站點和超過一百萬個標簽，系統集成商無法花費大量時間，在遠程站點和前端配置標簽。通過Sparkplug，他們可以在現場定義標簽，并在網關上自動發布和發現這些標簽，為客戶提供單一可信的數據來源。
ARB Midstream 總部位于丹佛，為原油、精煉產品和液化石油氣提供中游和營銷解決方案。ARB公司需要為一條有37 個站點的輸油管道建立一個SCADA系統，同時進行硬件系統升級，創建一個新的網絡，并從頭開始建立一個控制室，所有這些都需要在6個月內完成。
作為該項目的一部分，ARB公司在其一些遠程位置更換了一些較舊的VSAT 設備和蜂窩設備，從而可以使用MQTT。MQTT 幫助該公司快速實現了安全、經濟高效和可擴展的基礎設施。
MQTT 使用很少的帶寬并根據異常進行報告，這是對傳統輪詢的一大改進。Cox 說：“一開始ARB 就發現數據利用率有35% 的差異，因為他們沒有發送不需要發送的標簽。”在這個項目中，薄弱的蜂窩網絡意味著即使是基本的通信， 也難以保證。使用輕量級MQTT 協議，數據很快就能送達云端。
具備數據洞察力的IIoT策略
企業未來的策略應當包括IIoT 和開放標準。如果不這樣，企業很可能面臨落后的風險。一個完整的IIoT 戰略，必須通過數據標準化和與各種數據消費端(從云服務到AI 和ML應用程序)的輕松集成，在整個企業中實現數據洞察。失敗的項目通常基于特定于一個用例的專有協議，結果是不具備可擴展性。
MQTT 和Sparkplug B 等開源工具允許組織以一種經濟高效、可重復、可互操作、快速安全的方式，在現場或工廠中實施IIoT。MQTT 允許使用OT 數據來彌合IT/OT 差距，Sparkplug B 提供情境化信息，使數據運營團隊能夠獲得提高生產力和洞察力的見解。
