工業網際網路越來越火爆，正在加速中國新型工業化、推進智能制造的發展程序。工業網際網路的第一步，是通過工業網關，實作廣泛的裝置接入。那麼，裝置如何接入，市面上的裝置接入方式有哪些，工業網關與工業AP、DTU這些傳統關口又有什麼差別呢？
首先，我們來了解一下什麼是“網關”。網關從字面意義上來看，就是網絡的閘口，好比高速收費站，任何資料通過時，都需要驗一下。這個閘口的功能性也很多樣，比如閘口兩端的内容形式是不一樣的，網關的作用是翻譯器；又或者閘口會阻攔任何有問題的資料通過，那網關的作用就是過濾器。
什麼是物聯網網關？
物聯網網關是物聯網領域的一種通信裝置。在物聯網系統層次架構中的位置：感覺層終端裝置->網關->骨幹網->運用。
能夠提供上行和下行的連接配接以及提供邊緣計算的能力。南向下行連接配接感覺層裝置，北向上行連接配接傳輸通道（上位機、骨幹網、遠動機、雲平台等）。
物聯網網關的基本結構：南向接口北向接口安全管理與協定轉換
北向接口需要接入網際網路，是以通常的選擇有 RJ45 以太網口、光纖接口、Wi-Fi 和 4G、NB-IoT 等蜂窩網絡模組等。
南向接口用來連接配接物聯網裝置，除了剛說的 BLE、ZigBee、LoRa、Wi-Fi 這些無線技術的接口，常見的還有用在工控機（Industrial Personal Computer，工業控制計算機）上的 RJ45 以太網口、RS232、RS485 等有線接口。這裡需要注意的是，每個網關裝置的接口類型和個數不是固定的，因為網關産品一般會根據應用場景确定幾個不同的規格型号。
不同型号的網關需要支援不同類型的協定，以及不同個數協定的轉換，是以網關的協定轉換功能一般采用插件的軟體架構方式。
物聯網網關的基本要求——嚴苛工業場景下長年無人值守穩定運作
物聯網網關與傳統的路由器、交換機工作環境不同。傳統的路由器、交換機都在機房中，開着空調，有專門的從業人員做維護，。保證工作環境，如溫度、濕度、空氣品質等。而物聯網網關的工作環境就比較差，它可能在室外、在高溫高壓、甚至在水中工作，環境比較惡劣。是以物聯網面臨着衆多挑戰。如：
挑戰1：如何相容各種本地裝置各種複雜的通訊方式、接口、通道和協定？如何在苛刻的環境下可靠的工作？
挑戰2：如何在建設中利舊，保護已有的投資？
挑戰3：如何面對開放IP的安全問題？
挑戰4：如何實作物聯網的高效部署與運維？
衆多的挑戰便促生了工業物聯網網關。
如何攻克挑戰？
工業物聯網網關內建了本地多傳輸通訊鍊路方式的內建和協定轉換、通訊路由、資料交換、安全防護、穩定運作于一體的融合網關。它提供了工業級的标準設計，如：防震，防水，防電磁幹擾等；并且支援多種接口，多種協定，能夠統一的進行協定的轉換，将下行鍊路傳輸過來的适用于物聯網通信協定包裝的資料轉化成傳統網絡通信協定能識别的資料（IP資料），這樣的話就能再上行鍊路上以IP資料傳輸；支援邊緣計算，能夠快速響應；還能提供全鍊路加密互聯，有效降低來自感覺層的業務風險；物聯網網關支援智能運維：自助處理故障、遠端測試與診斷。
如何相容各種裝置？需要物模型資料抽象傳統的各種接入裝置。什麼是物模型？
物模型是實體實體的數字化模型，但主要針對的是物聯網中應用的開發和裝置的互操作。這個模型如果更進一步，內建了實體實體的各類資料，那就是實體實體的忠實映射。同時，在實體實體的整個生命周期中，它會和實體一起進化，積累各種資訊和知識，并且促進實體實體的優化。這樣的模型就是實體實體的數字孿生。裝置影子用于緩存裝置狀态。應用程式可以通過裝置影子直接擷取裝置最後一次更新的屬性值，而無需每次都通路裝置。裝置線上時，可以直接擷取應用指令；裝置離線後，再次上線可以主動拉取應用指令。
如果裝置網絡穩定，很多應用程式請求擷取裝置狀态，裝置需要根據請求響應多次，即使響應的結果是一樣的。但是可能裝置本身處理能力有限，其實無法負載被請求多次的情況。使用裝置影子機制，裝置隻需要主動同步狀态給裝置影子一次，多個應用程式請求裝置影子擷取裝置狀态，即可擷取裝置最新狀态，做到應用程式和裝置的解耦。比如，智能斷路器電燈的開關狀态這個屬性，可以遠端控制，也可以在本地通過實體開關改變。如果網絡不穩定，那麼平台上存儲的狀态，和裝置的真實狀态可能會不一緻，導緻後續操作邏輯錯誤。裝置影子可以通過雙向的同步，實作伺服器端和裝置端屬性的一緻，進而解決這個問題。
物聯網網關主要功能
管理功能。物聯網網關可以擷取各節點的屬性和實時狀态資訊，并實作對節點的狀态控制、喚醒與睡眠、線上診斷等功能，同時支援通過二次程式設計實作對節點的自動化管理。
源尋址功能。尋址技術可確定各個節點的資訊被精準實時地定位和查詢，以滿足跨域通信的需求。由于節點位址結構與DNS的域名結構不同，是以需要開發新的源尋址技術。
協定轉換與資料格式标準化功能。為了實作無線傳感網絡與傳統通信網絡的資料互動，需要由網關充當協定轉換的角色，将上傳的标準格式資料進行統一封裝，将下發的資料解包成标準格式資料，使得指令可被識别。
物聯網網關通常基于工控計算機設計，以滿足對性能和應用的需求，并對整個系統的資源進行管理。在工業應用中受實時性、穩定性、環境與成本限制，物聯網網關常以無線廣域網（WWAN）和本地現場總線的結合為主，以适應各種複雜的工業環境。現階段較為成熟的無線廣域網通信技術有GPRS技術、4G技術和衛星通信技術，而應用廣泛的現場總線技術有CAN、PROFIBUS、LONWORKS、HART、MODBUS等。
資料傳輸可以在主動或被動的工作機制下運作。處于主動工作模式時，隻有在被控資料産生變化，或設定定時任務時才會産生資料傳輸，其優點是簡化了終端采集功能，并降低了運作功耗；處于被動工作模式時，隻有在收到主動發出的查詢指令時才會産生資料傳輸，給予了監控中心權限，但功耗升高，傳輸效率降低。物聯網網關采用混合式資料傳輸機制，使用應答機制偵聽雙向資料，使用主動機制多門檻值定時采集傳輸資料，進而兼顧了主動式和應答式的優點，在功耗與傳輸效率間取得了平衡。
物聯網網關是否需要支援邊緣計算？
在進行萬物互聯的時代，物聯網裝置的增多，導緻了許多資料需要傳輸到雲端進行分析，這也就對雲端以及傳輸的帶寬帶了許多的壓力，而且在傳輸的過程中，還會産生資料洩露的危險。将資料在邊緣端進行計算，減少雲端處理資料的壓力，同時避免了資料洩露的危險。既滿足行業數字化在靈活連接配接、實時業務、資料優化、應用智能的需求也可以同時滿足安全與隐私保護等方面的關鍵需求。
物聯網從底層終端裝置收集資訊，通過物聯網通信技術（如：ZigBee、RF、Wi-Fi、REthernet、RS-485、PLC等）接入網關再通過通信技術（3G、4G、Ethernet、LTE、xDSL等）接入網絡，将資訊傳輸到物聯網平台（伺服器），如果在平台做了規則政策則直接在平台處下發一條指令，通過傳統的網絡發送到網關再尋找到相應的裝置将指令下發給裝置，裝置執行指令；如果沒做規則政策，應用對接平台，則在應用端（手機APP）可以進行操作，将操作指令下發到平台，同樣的原理，下發到物聯網終端裝置，執行指令。
如果網關到平台中間的傳統網得不到保證的話，比如發生擁塞，高時延，資料就無法傳輸到平台，就無法保證業務實時性。是以就在網關處提供計算能力，也就是邊緣計算。
邊緣計算是靠近終端裝置的網絡邊緣節點上，利用本地閑置資源進行計算，提供連接配接、計算、存儲、控制與應用功能。滿足使用者實時、智能、安全和資料聚合等需求。
邊緣計算的核心價值？
支援實時性業務
支援邊緣智能分析處理
支援邊緣智能分析處理
資料聚合、私有的安全域。
工業物聯網網關适用的範圍很廣。如：充電樁、電力抄表、路燈、公共汽車、園區物聯網等。提供低功耗、智能邊緣計算、實時處理業務等功能。
物聯網雲平台系統架構
物聯網雲平台主要包含四大元件：
裝置接入：可以在智能裝置與雲端之間建立安全的雙向連接配接；
裝置管理：服務有生命周期、裝置分組、裝置影子、物模型、資料解析、資料存儲、線上調試、固件更新、遠端配置、實時監控等；
規則引擎：規則引擎通過建立、配置規則，以實作資料流轉和場景關聯。主要作用是把物聯網平台資料通過過濾轉發到其他雲計算産品上；
安全認證及權限管理
1、實作工業現場裝置遠端控制；
2、實作裝置固件遠端更新，程式上下載下傳，可靈活接入各種裝置管理平台；
3、實作工業現場觸摸屏遠端控制群組态畫面遠端映射；
4、可同時與多台PLC或觸摸屏遠端通訊；
5、實作西門子、三菱、歐姆龍、施耐德、台達、彙川、和利時、松下、永宏、海為和 MODBUS 系列等PLC等主流協定硬體解析；
6、 實作PLC遠端監控，PLC遠端程式設計，PLC遠端調試，PLC遠端上下載下傳，PLC遠端控制，PLC資料采集，PLC遠端通訊；
目前市場上裝置接入硬體種類繁多，常見的有數采網關、工業AP、工業DTU、工業網關，還有邊緣計算盒子和工業路由器等：
物聯網資料采集網關，也叫工業物聯網智能網關、無線資料采集網關、通訊采集網關，無線網關，工業通訊網關，工業以太網序列槽智能網關，RS485序列槽Modbus智能網關，屬于無線傳感器網絡産品。具有高度內建化的特點，集資料接收、協定轉換、無線通訊傳輸等功能，支援多種通訊協定和通訊方式，可采用4G，5G，wifi及以太網等多種通訊方式。
1.工業AP
基于各類無線連接配接（WIFI，藍牙，LoRa）方式，實作與裝置的連接配接與内部矩陣式組網，通過上位連接配接裝置（網關，工控機）實作資料的傳輸。
2.工業DTU資料透傳網關、資料傳輸單元
基于各類無線連接配接（WIFI，藍牙，LoRa等）方式，實作單台裝置資料的透明傳輸，利用序列槽轉以太網的方式，将裝置上的資料傳輸到上位機（就地監控系統、主機）或雲端（遠動站、物聯網雲平台、裝置管理雲平台）。由上位機或雲端按照裝置約定的資料協定解析。
3.工業網關
除了裝置連接配接與網絡傳輸之外，網關内置了協定棧，可以實作協定之間的轉換，可在本地運作關聯腳本實作對裝置的控制，設定資料傳輸政策與邏輯判斷，作為智能機可安裝作業系統并搭配對應的外部/本地配置界面。
4.邊緣計算物聯網網關
在傳統工業網關的各類功能（多裝置連接配接、資料采集、協定轉換、腳本執行等）以外，作為上位機可以接受來自工業AP/工業DTU/網關等下位裝置的資料，通過裝置本身的存儲空間進行資料存儲，選擇應用資料上傳雲端，并利用裝置自身晶片進行一些腳本與APP需求的本地運算與執行。
同時，作為紮根生産現場的邊緣計算節點，具有輕量化、高性能、低功耗、接入友善等特點，可以在本地對海量裝置資料進行處理與分析，提高運算效率，還能夠作為工業互聯和工業APP的載體，縮短工業網際網路平台上各類業務操作響應時間，節約企業成本，成本效益很高。
5.工業路由器
實作企業工廠中的房間内不同無線模式（WIFI.藍牙.以太網）接入裝置的連接配接，并通過4G/5G網絡将資料傳輸到雲端伺服器。
通俗來說，工業AP和工業DTU差不多，都是你給我什麼，我就上傳什麼，不過我要是上不了網，工業DTU也能幫我把資料帶上去。
工業網關能存點資料，也能上傳點有用的資料，還能順便控制下裝置。
邊緣計算網關，顧名思義，能進行計算，還能運作程式，隻把需要的資料帶在身邊。
工業路由器就是資料傳輸，能保證工廠中的房間現場環境下的裝置連接配接，想盡辦法把資料傳出去。
除了以上介紹的常見裝置接入硬體之外，還有PLC物聯網子產品和工控機。
6.PLC物聯網子產品
負責上傳PLC的資料，通過物聯網子產品借助各類無線傳輸方式，将PLC本體與其他子產品的資料上傳到上位機或雲端，同時借助PLC實作對裝置的控制。
7.工控機
是邊緣計算盒子的可替換版本，可外接顯示器進行使用，基本功能與網絡傳輸方式與邊緣計算盒子相同，同樣具有資料接收/資料存儲/資料上傳與本地計算和執行相應程式的功能，部分工控機為帶觸摸屏的一體機，在功能上較為強大，網關和邊緣計算盒子能幹的它都能做到。