是什么让传感器变得智能

为了加速工业 4.0 应用中智能传感器的开发和部署，PICMG IoT.1 规范为传感器制造商和系统集成商概述了标准数据模型。在第 1 部分中，我们着眼于智能传感器的要求，并概述了制作您自己的传感器所需的工具。

数据是智能工厂和工业 4.0 价值的基础，这些数据由边缘的传感器捕获。将这些数据转化为智能需要 IT 和 OT 领域的融合，这始于智能传感器。

在基本层面上，智能传感器就是它们听起来的样子。数据采集​​端点，集成了一些逻辑，用于识别、过滤兴趣点，并将兴趣点从捕获的数据传输到其他系统。

当然，不仅如此，特别是如果您是需要在商业智能工作中捕获和分析运营数据的企业专业人士。智能传感器使用通常由具有多年经验的嵌入式工程师编写的复杂固件，并且必须对固件进行验证和测试，以确保生产传感器可靠地按预期运行。

对于非工程师而言，这足以在智能传感器计划启动之前阻止它。但要让工业 4.0 实现其价值主张，所有技能水平的技术人员都必须能够轻松开发、部署和管理智能传感器。

PICMG 的 IoT.1 固件规范在设计时就考虑到了这一点，并提供了一种简单、无代码的方式来创建智能传感器，使这一过程比以往任何时候都更容易。

要了解 PICMG IoT.1 如何使这成为可能，首先我们需要准确了解是什么让传感器变得智能。

是什么让传感器变得智能？

智能传感器与传统传感器的不同之处在于它能够以用户友好、人类可读的格式解释数据，进而扩展到任何主机。

您应该能够将智能传感器插入任何设备并立即识别它及其输出。就像您将鼠标插入计算机并立即将其识别为鼠标以便您可以开始使用光标导航一样，您插入智能热敏电阻的任何系统都应立即将其输出读取为 ºC 或 ºF，并将输出值读取为在热敏电阻上本地格式化。

这一切背后的魔力在于固件读取传感器产生的电信号，并使用一组预定参数将可用数据输出到主机。但与消费 PC 和鼠标的同质世界不同，如今的传感器集成商经常编写自己的定制固件和设备驱动程序。

虽然这不会为传感器制造商增加太多（如果有的话）价值，但它会在细分市场的传感器之间产生巨大的互操作性问题——而且方式不好。认识到这一点，以及所有技能水平的技术人员都需要能够快速轻松地开发智能传感器，PICMG 开发了 IoT.1 固件规范。

PICMG IoT.1 规范定义了一个标准固件数据模型，该模型在设计时考虑到了简单性。传感器制造商可以使用它来将普通传感器转换为智能传感器，OEM 和系统集成商可以使用它轻松地将来自任何智能传感器的数据提取到任何设计中。

以 PICMG IoT.1 为基础，任何人都应该能够在几分钟内配置智能传感器。我们将在第 4 部分。

但首先，让我们通过深入了解规范的数据模型如何适合我们的项目来更好地了解 PICMG IoT.1。

对于初学者来说，数据模型是一种组织数据的结构化方式，其中包含有关如何打包数据的特定规则或说明。在处理大量数据的情况下，数据模型有助于保持数据的可访问性和易于管理。

将其视为由多个预定义字段组成的数据库记录。例如，汽车的数据模型可能包含有关品牌、型号、颜色、装饰风格、总行驶里程等的信息。拥有可用于所有汽车的通用数据库表示（数据模型）使得对庞大的汽车数据数据库进行操作变得简单，因为所有记录都包含相同的字段。

类似地，智能传感器数据模型可以配置智能传感器的唯一型号、最小值和最大值、读数类型和线性化，以准备传输到系统。在可能有数百或数千个传感器捕获数据的环境中，例如在智能工厂中，可能有数十种不同类型的数据。

在这些情况下，数据模型对于跟踪所有信息至关重要。毕竟，数据只有在可用时才有用，而且只有在你知道它在哪里和在哪里时它才可用。

PICMG IoT.1 如何使数据可用

用户可以在 IoT.1 数据模型中指定其传感器的独特特性。从那里开始，IoT.1 数据模型根据数据类型将数据组织到预先确定的字段中，因为每个传感器都有不同的字段来指示传感器的原始输入、最小值和最大值，以及系统如何解释和发送该数据的命令。

然后数据就可以传输了。

当 PICMG 开发 IoT.1 数据模型时，他们选择了两种行业标准的数据传输通信协议：PLDM 和 MCTP。这些协议中的每一个都在数据双向传输的不同层上运行。

数据管理任务组 （DMTF） 的 PLDM 协议允许通过预先确定的命令与设备的数据模型进行操作和交互。MCTP 接受 PLDM 请求并提供跨系统硬件接口的可靠传输。

此通信堆栈最有用的方面之一是智能传感器能够在插入时通知系统。在接收到来自传感器的发现请求后，系统可以查询设备，接收其数据模型，并必要时将其集成到系统中。

如果没有数据模型，即插即用设备发现将是不可能的。

作者：Brandon Lewis，David Sandy

审核编辑：郭婷