创建使用 IoT 增强的嵌入式系统

AspenCore 和 IBM 提供的内容

随着物联网 (IoT) 的出现以及它提供的许多产品增强选项，工程师们获得了一定的设计灵活性。例如，现在可以通过云应用程序的信息收集和物联网类型的硬件/软件组合收集的信息，近乎实时地大大增强工业控制系统。  

三十年前，机器控制设计主要是机电设计——可编程逻辑控制器 (PLC) 根据时间更改设置，根本不使用任何软件（嗯，控制器的一点编程）。后来，工程师们有了一个专门设计的基于微处理器的系统，其中包含一些 C 和汇编代码以及一个相当简单的人机界面。  

现代工程师在更大的维度上发展。机器控制系统连接到互联网世界，并由基于云的基础设施提供支持。这种新方法开启了许多戏剧性的可能性，对物理世界的真正数字化颠覆以及看待事物的全新方式。今天，我们设计系统的系统。如果，假设您是一名工程师，设计工厂控制系统，那么添加物联网及其优势很可能是一项竞争要求。  

物联网的出现带来了新的市场和机遇。它正在加速包含软件的产品数量和它们包含的软件数量。它还加速了对响应运营洞察力的设计的需求，以充分利用可用的增强功能，改进当前产品并推动新的系统设计。但是系统设计——包括工业控制系统的安全性、更新、可靠性和用户体验——可能会变得相当复杂。所有这些部分都很难保持直截了当，系统工具可以让设计师的生活变得更轻松。  

工业控制系统的嵌入式软件一直是由产品工程团队开发的，或者是与之密切互动的软件团队。从历史上看，他们的担忧一直是：我是否拥有合适的处理器和内存，以及我是否拥有合适数量的软件来提供机器所需的功能？这些是典型的系统工程权衡问题。  

将物联网添加到工业系统可能非常有益，但在物联网技术变得如此容易获得之前，这些担忧并不存在。具体来说，物联网方面的设计实际上是一种信息技术 (IT) 功能，对于这种类型的开发，设计工程师和 IT 团队必须密切合作。  

然而，在许多公司中，这种合作并非如此。为了帮助利用有助于减少开发时间、自动化测试和文档以及识别重用机会的 IoT 机会，工程师提供了许多易于使用的工具。许多公司为嵌入式系统和使用物联网的系统提供设计工具，其中一些来自微控制器或微处理器制造商。  

在查看可用工具时，从同一个地方获取它们总是一个好主意，而不是试图从不同的地方将它们组合在一起。拥有一个工具或一组工具可为用户界面带来一致性，并减少不同库函数的问题。

IBM 提供了一个平台，可以消除系统开发中的大部分困难和风险。该产品为集成物联网的任务带来了技术进步、标准化和显着降低的成本，并将物联网提供的增强功能置于各行各业的企业手中。IBM 使用术语“持续工程”来表示一组功能，这些功能可帮助设计团队分析多个系统，以开发更高效的嵌入式软件来支持整个系统。Bluemix 环境是一种基于云的平台即服务 (PaaS)，它是一组在线集成的开发工具，支持多种编程语言和服务。该工具带来了用于在云上构建、运行、部署和管理应用程序的包。蓝混合，  

可组合解决方案的价值

如果工程团队想要构建 IoT 应用程序而无需构建与之配套的基础设施，IBM Bluemix 就是您的选择。当您开始使用 Bluemix 时，您可以使用 Eclipse 界面或命令行界面。您可以从多种编程语言中进行选择，包括 Java、Node、Nova、PHP、Python 或 Ruby。您还可以访问不支持的语言的“构建包”。    

设计人员可以访问 Bluemix 目录 IoT 区域以获取服务 — Web 和移动应用程序的构建块。它们提供了可以在用户代码中使用的各种功能，例如聊天。此外，您可以将此处的数据和分析区域用于另一个大型预构建应用程序集合。还有沃森。Watson 中的服务涉及深度学习和认知计算，包括语音转文本、视觉识别和广泛的关系提取功能等应用。

所有这些服务都可以让工程师轻松设计“云端”应用，从而实现硬件/软件快速连接到机器上（以我们一直在思考的机器控制设计为例）；这反过来又允许对整个应用程序进行快速模拟或基线以确定它是否会按预期工作。设计师可以利用这种能力非常有创意，并很快探索各种想法，以了解机器如何使用基于模型的技术进行通信以及通信的内容。这可能会带来一些新的创新想法，然后可以开始对整个系统进行建模，以决定控制系统上应该有什么，云上应该有什么。  

试验后，设计团队可以继续构建系统，然后他们可以应用所有这些软件——一些在机器上，一些在云端。这些应用程序必须在协同工作的协议上一起运行、交互和通信。此时，可以测量目标机器上的更多项目，并在云中收集数据。根据这些数据，设计师可以做各种各样的事情。通过监控温度、压力和运行时间以及使用分析来预测何时可能需要维护来显着增加机器的正常运行时间。例如提供有关原材料类型、使用率和交货时间的关键信息。  

所有这些数据都可以用来了解这些机器的运行效率——太快、太慢、太热、太冷？最终，设计人员将能够从目标系统中获得更高的效率。

工具包中的 Watson 部分

为了帮助处理所有这些附加信息，IBM 的 Watson IoT 产品增加了认知分析 和认知工程 ，以帮助项目设计团队做出（更好的）决策。它还有助于需求分析，这是更快、更准确的系统设计的关键。Watson 分析有助于从运营数据中获得洞察力，以帮助预测维护需求并确定设计改进的领域。它支持基于模型的系统工程，可以自动生成软件代码来管理复杂系统的交互。最后，它有助于管理测试和质量，并确保测试和需求之间的可追溯性。  

Watson IoT 提供了许多易于集成的应用程序接口 (API)，包括机器学习、文本分析、视频和图像分析、自然语言处理以及开发人员可以利用的许多其他接口。此外，Watson IoT Platform 包括：  

IBM Watson IoT PlatformConnect连接和管理设备、网络和网关  

IBM Watson IoT Platform Information Management集成来自设备、人员和我们周围世界的结构化和非结构化信息  

IBM Watson IoT PlatformAnalytics 使用实时、预测和认知分析从信息中获得洞察   

IBM Watson IoT Platform 风险管理 安全分析、数据保护、审计/日志记录、固件更新、密钥/证书管理、组织特定安全

确保您利用来自正确来源的正确信息并且正确的软件在您需要的地方运行，Watson IoT Platform 可以回答您关于系统操作的最紧迫问题，从所有文档中快速提取关键信息，并揭示洞察力、模式和跨数据的关系。它是一组从物理世界中学习并将智能注入物理世界的能力。它有助于理解极其多样化、嘈杂、时间敏感且通常是机密的数据。  

认知物联网没有明确编程。它从环境经验和与人的互动中学习。它将真正的机器学习带入系统和流程，以便他们了解您的目标，然后整合和分析相关数据以帮助您实现目标。

为每个嵌入式系统设计

每个嵌入式设备都需要软件才能运行。无论我们称之为固件还是嵌入式软件，它都必须控制设备并为产品提供用户界面和决策以完成其工作。设计嵌入式软件不同于传统的软件开发，因为工程师必须处理定制硬件以及在功率、内存、存储和时间方面非常严格的限制。  

IBM 的解决方案通过将产品的体系结构和预期行为与其操作环境的实际情况结合起来，帮助进行嵌入式软件开发。因此，开发人员可以自由地将他们的创造力集中在编写可靠的代码上，而不必担心他们可能会遗漏一些重要的东西。

物联网产品控制汽车制动系统，向主要大都市地区供电，并执行远程控制手术。此类系统出现故障的代价不仅仅是金钱；他们可能会付出生命的代价。  

IBM 的物联网解决方案通过将产品的架构和预期行为与其操作环境的实际情况结合起来，帮助进行嵌入式软件开发。因此，开发人员可以自由地将他们的创造力集中在编写可靠的代码上，而不必担心他们可能会遗漏一些重要的东西。  

审核编辑 黄昊宇