摘要：根据物联网市场洞察和战略商业智能提供商IoT Analytics公司进行的调查，全球工业物联网网关市场从2021年到2022年显著加速，增长约14.7%，达到8.6亿美元(占全球物联网网关市场的38%)。

   根据物联网市场洞察和战略商业智能提供商IoT Analytics公司进行的调查，全球工业物联网网关市场从2021年到2022年显著加速，增长约14.7%，达到8.6亿美元(占全球物联网网关市场的38%)。
　　
　　IoT Analytics公司首席执行官Knud LasseLueth评论说：“工业物联网网关对于将遗留系统与现代技术结合起来至关重要。它们还在支持制造应用程序向云平台的迁移方面发挥着重要作用。在未来，我还希望更多的应用程序直接应用在工业物联网网关网关上，利用容器化技术，更强大的存储和计算，在某些情况下甚至是用于机器学习推理的人工智能芯片。”
　　
　　IoT Analytics公司分析师Kalpesh Baviskar补充说：“物联网网关已经成为部署具有多个传感器的物联网系统的极具成本效益的解决方案。它们在连接以前未连接的传统设备方面发挥着至关重要的作用。
　　
　　近年来，人们已经看到高性能处理器和人工智能芯片组集成到物联网网关中，将其转变为边缘物联网网关。这些边缘网关可以执行本地数据处理和分析，显著地减少了需要发送到云平台的数据量。这可以显著节省成本，并提高物联网应用的性能。”
　　
　　关键的见解：
　　
　　•根据《2023-2027年物联网网关市场报告》，市场规模达到90亿美元的工业物联网(IIoT)网关市场在2021年至2022年期间经历了加速增长，并将在几个有利因素的支持下继续增长。
　　
　　•工业物联网网关通过在底层OT设备与IT设备或云平台之间安全有效地共享数据，实现IT和OT的融合，通常作为四种更广泛的物联网架构之一实施。
　　
　　•工业物联网网关有关技术方面的进步，例如安全、边缘计算和存储。
　　
　　工业物联网网关在连接IT和OT方面的重要作用
　　
　　工业物联网网关的市场和角色
　　
　　工业物联网网关市场从2021年到2022年显著加速，增长约14.7%，达到8.6亿美元(占整个物联网网关市场的38%)，预计到2027年仍将持续增长。推动这一增长的因素包括：
　　
　　•连接未连接的用户。许多企业正在用传感器和控制器改造他们的传统设备，使用工业物联网网关执行必要的协议和数据转换，并将数据传输到IT端点。
　　
　　•软件应用正在迁移。拥有联网设备的企业正在将一些关键应用程序转移到云端，工业物联网网关正在成为进出工业场所的信息流的主要连接点。一些应用程序现在也在网关本身本地运行。
　　
　　•更强大的硬件。内置多核处理器、人工智能芯片组和安全元件的新型增强型网关使数据处理和传输(到IT端点或云)变得更快、更安全。
　　
　　这些因素反映了IoTAnalytics公司的评估，即工业物联网网关正在成为IT和OT融合的结合点。
　　
　　注意的是，当提到工业物联网网关时，这里指的是将传感器、工业物联网设备和工业设备连接到云平台或本地服务器或在不同工业网络上运行的PLC/IPC的硬件。
　　
　　工业物联网网关如何连接IT和OT世界
　　
　　许多企业维护的传统设备没有传感器或控制设备。即使传统设备具有本地连接的传感器或控制器，例如连接到工厂车间的人机界面，它也可能不提供连接选项或使用终端设备(例如IT服务器或云平台)使用的消息传递协议。与此同时，拥有支持物联网设备的企业可能希望将数据迁移到外部(例如迁移到远程IT设备或云平台)或在传输数据之前增强本地数据计算以实现自动响应。
　　
　　在这种情况下，工业物联网网关可以通过I/O模块主机无线或有线方式与独立或集成传感器连接，将数据传输到IT或云服务器。它们适用于工业物联网解决方案中的许多架构。
　　
　　物联网架构内的工业物联网网关
　　
　　无论企业是构建还是购买物联网解决方案，该解决方案都将与物联网架构保持一致，以收集数据并将其传输到端点。虽然直接的传感器到云架构不需要使用工业物联网网关，但工业物联网网关通常存在于四种一般类型的物联网架构中。
　　
　　（1）传感器/设备到PLC/IPC到工业物联网网关到云平台
　　
　　在现有自动化硬件的工业环境中，传感器/设备到PLC/IPC到工业物联网网关到云架构非常普遍。现场传感器或执行器连接到I/O模块主机。这些I/O模块主机将数据传输到本地PLC或IPC。然后将PLC/IPC连接到工业物联网网关，作为PLC/IPC与云平台之间的桥梁。
　　
　　这种架构可能非常强大，但也有潜在的危险。从技术上讲，工业物联网网关可以配置为远程访问PLC/IPC的整个架构。虽然这种设置允许任何数据在IT和OT之间流动，因此可以想象任何用例，但它也具有最大的潜在攻击面(可能是整个设施)，例如，在配置错误的安全架构的情况下。
　　
　　（2）传感器到I/O模块到物联网网关到云平台
　　
　　在传感器到I/O模块主机到物联网网关到云架构中，简单的传感器连接到I/O模块主机。然后，I/O模块主机使用有线或无线连接标准将数据传输到工业物联网网关，绕过任何PLC或IPC。事实证明，这种架构在多个传感器被安排成集群的场景中非常有效——I/O模块主机充当每个传感器集群的中心节点，通过工业物联网网关有效地收集数据并将其传输到云平台。
　　
　　（3）设备中的传感器到物联网网关到云平台
　　
　　在设备到物联网网关到云架构中的传感器中，配备单个或多个板载传感器的设备直接连接到物联网网关。这种架构通常部署在使用非独立物联网设备的地方(即不能自己连接到互联网的设备)。
　　
　　（4）传感器到物联网网关到云平台
　　
　　在传感器到物联网网关到云架构中，工业物联网网关可以直接连接传感器和云服务器。例如，在改造资产上的特定传感器(例如，用于状态监测)时，可以发现这种架构，希望绕过所有其他现有网络(不干扰它们并产生新的安全风险)。
　　
　　工业物联网网关功能的进步
　　
　　随着工业物联网网关在工业物联网解决方案中变得越来越普遍，它们已经能够为用户提供更多服务。一般来说，工业物联网网关通常提供8个关键功能：
　　
　　•协议翻译
　　
　　•数据管理
　　
　　•设备管理
　　
　　•计算
　　
　　•沟通
　　
　　•资源管理
　　
　　•安全管理
　　
　　•管理服务质量
　　
　　随着工业物联网网关市场的增长，这些功能也得到了发展。以下只是一些进步的例子。
　　
　　（1）安全管理
　　
　　随着连接设备数量的不断增加，网络攻击和未经授权访问的风险变得越来越大。对于希望将工厂设备连接到外部IT或云服务器的公司来说尤其如此。幸运的是，为了解决这些风险，工业物联网网关供应商正在积极地将安全功能整合到他们的产品中，并遵守特定于行业的法规和标准，允许OT监控和控制安全地存在于策略和访问控制层之后。
　　
　　一个值得注意的系列标准是IEC62443，该标准于2021年发布，可以指导所有IEC62443认证的产品从设计的早期阶段就坚持特定的产品开发要求。在许多国家，这一标准已经成为强制性的技术要求。
　　
　　在IoTAnalytics公司进行的研究中，工业物联网网关公司注意到将安全标准纳入其产品的重要性。Teltronic公司首席执行官JuanFerro表示:“电信行业网络安全的突然中断被我们视为一个改进产品和相关流程的机会。”他补充说，先发制人地采用安全标准使他们领先于同行业的其他公司。
　　
　　除了标准，工业物联网网关越来越多地结合硬件安全性，在处理器内或PCB/模块上使用嵌入式安全元素作为可信平台模块(例如TPM2.0)。
　　
　　（2）数据处理和计算
　　
　　物联网网关总体上趋向于更强的处理能力。在工业解决方案中，这有助于企业将数据处理和计算移向解决方案的边缘（更靠近数据收集点），并节省带宽和通信功率，并释放IT和云服务器的资源来管理其他任务。此外，将人工智能芯片组集成到一些物联网网关中以促进边缘计算已经成为一种趋势。
　　
　　实时处理和自动化数据的能力对企业的获利意义重大，正如一家制造公司高级副总裁所说，“工业机器人和许多实时系统之间的毫秒级延迟可能是安全隐患和生产流水线之间的差异。”
　　
　　（3）数据和资源管理
　　
　　本地数据存储有助于实现边缘数据处理。此外，由于网络连接有限或希望更有效地使用IT设备，一些工业用例可能需要在传输到IT或云计算服务器之前对数据进行排序和分析。
　　
　　对本地数据存储的需求导致了eMMC闪存和SSD解决方案在物联网网关上的普遍应用。在2022年年中，Robustel推出了三款基于arm的工业物联网网关，它们具有不同的DDR内存和eMMC尺寸，以满足应用需求。几个月后，该公司宣布推出IOT-GATE-RPI4，这是一款基于Raspberrypi的工业物联网网关，可提供高达128GB的eMMC内存和mPCIe插槽，可将SSD硬盘容量扩展至256GB。
　　
　　（4）设备管理
　　
　　通过集成存储设备，可以将应用程序容器化，以便在物联网网关上部署，包括设备管理软件。传统上，在物联网网关上部署应用程序需要将它们直接安装在设备的操作系统上，这在可扩展性、灵活性和易管理性方面存在限制。然而，越来越多的企业将容器化作为工业物联网网关上应用程序的部署策略，提供Kubernetes等平台和Docker等运行时。这些技术提供了一种创建轻量级且隔离的运行时环境(称为容器)的方法，其中应用程序可以跨各种平台和环境一致地运行。
　　
　　许多网关OEM厂商也在建立应用程序商店，其中有数百个现成的应用程序，最终用户可以将其部署到他们的网关和云平台中。
　　
　　工业物联网网关的主要优势
　　
　　在IoTAnalytics公司对65个案例研究的分析中，根据各种用例确定了工业物联网网关实现的许多好处。以下是企业列举的三个主要好处。
　　
　　（1）更好的IT/OT整合
　　
　　事实上，这是实施工业物联网网关的一个关键目标，分析表明，许多公司已经实现了这一目标。IT/OT集成的一个共同目标是远程监控和响应。例如，意大利VitescoTechnologies公司使用了Zerynth的4ZeroBox，这是一种用于实时监控和预测性维护的本地工业物联网系统。该解决方案使Vitesco能够提前24小时预测气动阀门故障，从而减少了装配停机时间，提高了生产率。
　　
　　（2）降低人工成本
　　
　　工业物联网网关通常用于实现自动化目的，因此可以减少人工成本、人力和人为错误。Vitesco公司通过4ZeroBox应用程序减少了50%的人工劳动需求，哥伦比亚钢铁制造商Corpacero公司通过与Senary公司合作部署RotaryIQ和InsightsIQ解决方案，用于预测性维护和远程机器管理，从而降低了与维修人工相关的成本。
　　
　　（3）节约能源
　　
　　企业能源管理分析软件提供商Wattics与Kontron合作，在客户现场使用Kontron的KBoxa-101作为WatticsSentinel软件的中心“边缘节点”。它连接到当地能源电网，促进仪表配置、可靠的数据收集、预处理、压缩和安全通信。
　　
　　物联网网关市场展望
　　
　　随着许多企业寻求改造其设备或增强其物联网解决方案，可以看到工业物联网网关市场在2018年至2022年间稳步增长(复合年增长率为8.1%)，特别是从2021年到2022年加速增长。IoTAnalytics公司认为这种趋势将持续下去，因为制造业和某些应用中的用例仍然需要实时处理、低延迟和安全的数据处理。此外，以下5个趋势在《2023-2027年物联网网关市场报告》中进行了更深入的讨论，支持这一评估：
　　
　　（1）物联网网关正变得越来越模块化，允许工业物联网网关供应商提供一系列选项和配置，以满足客户需求并实现轻松的可扩展性。
　　
　　（2）物联网网关支持更多的无线连接选项，例如采用eSIM/iSIM技术的安全蜂窝解决方案，使物联网网关能够在扩展的操作范围内处理多个连接的设备。
　　
　　（3）工业物联网网关供应商正在合作结合硬件和软件解决方案，简化部署并降低成本。
　　
　　（4）OT硬件开始整合(例如，I/O模块主机转移到工业物联网网关)
　　
　　（5）工作负载的虚拟化(例如虚拟PLC)允许IPC和工业物联网网关执行以前与其他硬件紧密耦合的任务。
　　
　　工业物联网网关在弥合传统机械与现代系统之间的差距，促进改造和棕地安装方面发挥着关键作用。随着行业努力实现OT设备的全球连接和集中管理，工业物联网网关将继续在整合不同地点的运营方面发挥重要作用。
　　
　　这对物联网网关供应商意味着什么？
　　
　　根据研究，物联网网关供应商应该问自己5个关键问题:
　　
　　（1）工业物联网网关是否仍然符合更新的安全标准?
　　
　　（2）客户是否需要人工智能边缘功能作为一般产品?
　　
　　（3）是否探索了本地数据存储选项，以便在增加计算的同时减少延迟?
　　
　　（4）应该将边缘工业物联网应用容器化吗?如果有，是怎么做到的?
　　
　　（5）通用解决方案是否能够为客户提供无缝的IT/OT集成?如果不是，是否应该专注于为客户量身定制解决方案?
　　
　　这对物联网采用者意味着什么？
　　
　　根据研究，物联网采用者应该问自己5个关键问题：
　　
　　（1）是否评估了各种可用的工业物联网网关及其对我们整体物联网战略的潜在影响?
　　
　　（2）正在使用哪种物联网架构?工业物联网网关能提供改进吗?
　　
　　（3）当前的工业物联网网关是否符合当前的安全标准?如果没有，我们需要哪些更新来满足这些标准?
　　
　　（4）是否评估了边缘计算可能带来的好处(例如，基于数据的本地自动化控制)?
　　
　　（5）是否应该利用本地数据存储和容器化应用程序来实现更好的设备管理和更新?
　　
　　在IoTAnalytics公司最新发布的《2023-2027物联网网关市场报告》中，其内容包括物联网网关的详细定义、市场预测、采用驱动因素、竞争格局、显著趋势和案例研究。
　　
　　编辑：Harris