分布式数据如何增强工业物联网系统

脉搏不见了。是病人吗?还是脉搏监视器失灵了?

生死攸关的物联网系统几乎没有犯错的余地。

如何立即合并和分析健康传感器的读数?

如何消除单点故障?

需要一个将传感器、应用程序和分析连接到响应系统的物联网骨干。它必须是安全的、灵活的和可扩展的。

合并来自多个来源的数据的挑战

医疗事故是第三大死因．

大多数医疗设备都是独立运行的。将来自多个设备的信息结合起来理解病人的病情是很困难的。设备遭受许多误报。疲惫不堪的医护人员压制了警报，错误配置被忽视，危险状况得不到解决——人们因此而死亡。

考虑一个正在接受治疗的病人。脉搏血氧仪追踪血氧饱和度，当血氧饱和度低时就会发出警报。当病人的呼吸频率也很低时，这个读数更有可能是一个问题。在发出警报之前，应该考虑两个设备的读数。这样，医务人员就可以将注意力集中在最需要护理的病人身上，而不是追逐虚假警报。

但是医疗设备和传感器以不同的格式和速度产生数据。如何快速合并和分析这些不同的数据流?基于云的传感器数据分析引入了延迟，阻碍了及时决策。我们需要一种不同的方法。

对传感器数据实时集成的需求日益增长

许多行业需要传感器数据的实时集成，包括海军系统、航空电子设备、电力、医疗设备、消费电子和工业控制。三个例子包括:

1. 汽车:汽车上的传感器可以探测到靠近的车辆。应该采取什么纠正措施?
2. 制造业:生产线上的传感器显示生产放缓。马达过热了。探测到响亮的声音。应该做些什么?
3. 运输:船舶上的机械和电子系统传感器显示一个问题。应该关掉电源吗?

技术分析师

数据集成的挑战

合并来自两个传感器的实时数据流确定病人的病情是困难的。如果包括其他设备的输入，就更难了。

当然，这个问题并不新鲜。企业应用程序与企业服务总线(esb)集成。esb将应用程序编写的信息转换为可与其他应用程序共享的通用格式。应用程序将信息读/写为可与其他应用程序共享的通用格式。这避免了在企业中需要交换信息的应用程序的所有可能组合之间编写定制接口。

esb还是分布式数据?

对于大多数人来说，esb是不可行的工业物联网(IIoT)应用程序。esb连接每秒钟执行几个事务的大粒度企业系统。ESB还表示单点故障。工业物联网系统需要更快、更小粒度和更可靠的服务。

来自不同供应商的技术必须协同工作

工业物联网解决方案要求来自不同供应商的技术能够很好地协同工作。的物联网联盟IIC于2014年由美国电话电报公司(AT&T)、思科(Cisco)、通用电气(GE)、IBM和英特尔创立。它是一个非营利组织，通过开放的互操作性标准促进合作。

“工业系统需要识别、描述、发现和交流大量数据，这些需求在其他环境中是看不到的。许多应用程序需要微秒内交付，或者能够扩展到数千甚至数百万的数据值和节点，”解释道斯坦·施耐德， RTI首席执行官，IIC指导委员会成员。IIC的目标技术是实现新的关键任务IIoT应用。”

RTI

IIC的工业互联网参考架构(IIRA)拥有一个连接框架，可以智能地连接各个部件，从而使系统能够执行、扩展、发展和功能优化。该框架提供了数据发现、交换模式和服务质量(QoS)。以下是它如何应用于我们的病人护理例子:

1. 交付(可靠性和再交付):如何可靠地提供病人的脉搏率进行分析?
2. 及时性(优先考虑并在信息“迟到”时告知):我们如何保证来自医疗保健传感器的信息及时到达以做出决定?
3. 订购(在生产和接收的订单中交付):应用程序如何知道哪个事件发生了以及发生的顺序?我们如何理解事件的分布顺序?
4. 耐久性(支持后续的连接，幸存故障):当我们添加或重新启动新的算法时会发生什么?他们是如何从病人身上的所有传感器获取最新信息的?
5. 生命周期(过期信息):应用程序如何知道它们正在使用的数据是最新的?我们如何保持与护理无关的旧传感器读数?
6. 容错(冗余和故障转移):我们如何确保通信或子系统故障不会中断关心?
7. 安全(确保机密性、完整性、真实性和不可否认性):我们如何确保患者的医疗保健信息是保密和安全的?我们如何保护系统免受黑客攻击?

数据分发服务(DDS)

对象管理组(OMG)和DDS标准是一个连接框架，可以满足许多行业的需求:

• 电力系统(大型水电大坝、风力发电场、微电网)
• 医学(成像、病人监护、紧急医疗系统)
• 运输(空中交通管制、车辆管制、汽车测试)
• 工业控制(SCADA，采矿系统，PLC通信)
• 国防(舰船、航空电子设备、自动驾驶车辆)

DDS提供自动发现连接到系统的新物联网设备及其QoS设置。

工业互联网参考架构(IIRA)

IIRA定义了工业物联网系统的体系结构。它指定了实现上述可靠、高速、安全传输和QoS的核心连接性标准。一些端点直接连接到核心标准，而另一些则通过“网关”连接。这允许传感器在不同的协议下工作，只需要一个桥连接到核心。这消除了在所有可能的端点对之间创建桥接的复杂性。

实时创新(RTI)

RTI的Connext DDS连接数据提供低延迟、实时QoS和高可用性。

＂通用电气医疗集团正在连接医疗设备、基于云计算的分析以及移动和可穿戴设备。其监测技术的未来通信结构是基于RTI的数据中心Connext DDS平台马特Grubis他是GE医疗集团生命护理解决方案的总工程师。

急症护理创新

的扎克伯格旧金山总医院是一个保障医院也是唯一一个能容纳150万旧金山居民的一级创伤中心。Christopher R. Peabody博士，医学博士，公共卫生硕士，是一名执业急诊医生，指导UCSF急性护理创新中心。

”报警疲劳是病人安全的一个大问题。我们新的创新中心促进了技术和医疗保健提供商之间的合作，以解决这一问题。”“物联网做得好，可以显著改善急性护理服务!”

物联网改变了医疗保健。将其影响最大化需要将传感器、分析和应用紧密结合。RTI的Connext是工业物联网系统的首选DDS集成平台。