基于單一的數(shù)據(jù)采集設(shè)備的測控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的設(shè)備管理或測控系統(tǒng)一般由傳感器，數(shù)據(jù)采集，測控中心組成，數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要有PLC，數(shù)據(jù)采集板，現(xiàn)場儀表，圖像采集設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)的功能只有將模擬信號數(shù)字化，存儲轉(zhuǎn)發(fā)到測控中心。只能應(yīng)用于采樣間隔較長，采集數(shù)據(jù)量較小的應(yīng)用環(huán)境中，對于采樣率要求高，采集量多，數(shù)據(jù)吞吐大的使用場景，必須另外搭建專用采集測控系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)的存儲、計(jì)算、處理、判決全部在測控中心實(shí)現(xiàn)，通過部署的服務(wù)器來提供這些應(yīng)用功能。想要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合，統(tǒng)一平臺管理，難度極大。

現(xiàn)實(shí)工作中，我們可以看到一個(gè)企業(yè)，往往有多個(gè)測控系統(tǒng)，各自完成不同的測量控制任務(wù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通成為企業(yè)信息化建設(shè)的難題。

△典型的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測控系統(tǒng)

圖1是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集測控系統(tǒng)。

測控中心借助通訊網(wǎng)絡(luò)獲取現(xiàn)場設(shè)備的工藝量（溫度、壓力、流量）、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，對場站進(jìn)行測控和管理。測控系統(tǒng)主要由調(diào)控中心控制部門，本地場站控制部門和和遠(yuǎn)程控制站測控部門組成。

本地場站控制主要通過一臺配置有本地控制軟件的計(jì)算機(jī)與RTU連接，向RTU發(fā)送相關(guān)指令方式實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程測控站對現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行測視，不可直接發(fā)出指令。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由PLC、RTU、現(xiàn)場儀表、圖像采集設(shè)備、現(xiàn)場人機(jī)界面等組成。其中，現(xiàn)場儀表包括溫度變送器、壓力變送器、流量計(jì)、各類傳感器等，在無人值守的情況下，可自動(dòng)采集工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將各項(xiàng)參數(shù)傳送到RTU，最終將參數(shù)傳遞到測控中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

可以發(fā)現(xiàn)，上述采集測控系統(tǒng)，在設(shè)備端，只進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，然后原封不動(dòng)的傳輸?shù)綔y控中心，由測控中心完成數(shù)據(jù)的存儲、計(jì)算、處理、判斷與決策。顯然，它只可以滿足，采集溫度、濕度、氣壓這類變化不快，能夠容忍較長反應(yīng)時(shí)間的場景。 物聯(lián)網(wǎng)從提出到現(xiàn)在已有近20年歷史。2010年以來，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)了翻天覆地的變化，人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合產(chǎn)生了智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，誕生了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展賦予了強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力。智能穿戴、智能家居、智慧城市、智能制造、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等概念已走向現(xiàn)實(shí)。 智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）時(shí)代，感知的類型極為豐富，有加速度、振動(dòng)、壓力、實(shí)時(shí)視頻、激光雷達(dá)等信號，具有高速采集要求，相應(yīng)的，對傳輸帶寬要求更高。智能化的本質(zhì)特征之一，要求對于現(xiàn)場瞬息萬變的狀況，要第一時(shí)間完成測測，并及時(shí)做出響應(yīng)?；趩我坏臄?shù)據(jù)采集設(shè)備的測控系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于AIoT時(shí)代。原因如下：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)量的增加，如果數(shù)據(jù)都傳輸?shù)綔y控中心，需要極高的傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬才能及時(shí)將數(shù)據(jù)傳到中心服務(wù)器；

2、相應(yīng)的，數(shù)據(jù)存儲需求增長，但是，正常運(yùn)行時(shí)的采集數(shù)據(jù)其實(shí)是無用信息，全部保存，帶來存儲空間浪費(fèi)；

3、集中處理，對云服務(wù)計(jì)算能力提出更高要求；

4、更多實(shí)時(shí)響應(yīng)場景，要求對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，并迅速做出判斷，控制物體或物品做出適當(dāng)反應(yīng)，執(zhí)行準(zhǔn)確動(dòng)作。中心控制處理，考慮處理用時(shí)和傳輸延時(shí)，無法滿足這些實(shí)時(shí)控制要求的。

邊緣計(jì)算指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺，去存放、處理、分析數(shù)據(jù)，提供最近端服務(wù)。在邊緣側(cè)部署運(yùn)行應(yīng)用程序，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足行業(yè)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能需求，在減少網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的同時(shí)，保證數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)。

物聯(lián)網(wǎng)頂端是云服務(wù)器，邊緣端是數(shù)據(jù)采集+邊緣計(jì)算。云服務(wù)器算力強(qiáng)，業(yè)務(wù)部署靈活方便；邊緣端不僅能夠完成數(shù)據(jù)采集，而且具備強(qiáng)大的計(jì)算功能，支持AI算法，這是傳統(tǒng)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集不具有的。

邊緣計(jì)算有豐富的連接能力，不僅支持IEPE、電壓型等傳感器接口，也支持RS485串行總線接口，支持Ethernet接口，可以無縫連接智能傳感器。

西人馬公司深耕于傳感器、芯片、邊緣計(jì)算硬件及驅(qū)動(dòng)軟件，通過硬件模塊化設(shè)計(jì)，軟件分層設(shè)計(jì)，為用戶提供端、邊產(chǎn)品，和端邊一體化的硬件平臺；提供基礎(chǔ)算法庫，賦能實(shí)時(shí)故障診斷系統(tǒng)，智能測控系統(tǒng)；產(chǎn)品可靠性方面，除了基本功能的實(shí)現(xiàn)，對復(fù)雜安裝條件、復(fù)雜惡劣環(huán)境提供更為可靠的加固防護(hù)措施。

西人馬公司致力于工業(yè)領(lǐng)域的邊緣側(cè)數(shù)據(jù)采集計(jì)算，其邊緣計(jì)算具有以下特點(diǎn)：

－智能邊緣計(jì)算All-in-One

?模塊化設(shè)計(jì)，具備采集、計(jì)算&控制、網(wǎng)關(guān)功能；

?標(biāo)準(zhǔn)總線/接口，采集、計(jì)算、網(wǎng)關(guān)可單獨(dú)/組合部署，配置靈活；

?異構(gòu)多核處理器/處理器陣列，發(fā)揮AI算法優(yōu)勢

－開放架構(gòu)，軟件功能可定義

?平臺化理念，標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)；

?靈活配置業(yè)務(wù)功能，提供不同場景的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理模型；

?支持本地和/或云端配置、維護(hù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速部署

－數(shù)據(jù)處理分析層次化設(shè)計(jì)

?基礎(chǔ)運(yùn)算庫 —> 數(shù)據(jù)處理 —> 事件判斷（可重構(gòu)）<—>AI分析優(yōu)化；

?開放接口，方便用戶集成自己的數(shù)據(jù)處理分析程序

－高傳輸效率?系統(tǒng)內(nèi)大帶寬，無阻塞實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、分發(fā)； ?在邊緣端實(shí)施數(shù)據(jù)處理、分析、壓縮，提高傳輸效率 －最小能力與良好擴(kuò)展兼?zhèn)?采集模塊支持PoE功能，單獨(dú)布放即可提供數(shù)據(jù)采集傳輸功能； ?通過級聯(lián)或分層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)容； ?內(nèi)置網(wǎng)關(guān)，組網(wǎng)簡便，部署快捷 具備模塊化可擴(kuò)展的邊緣計(jì)算采集器，其特點(diǎn)是在應(yīng)用上可作為一個(gè)平臺化的產(chǎn)品，聚焦于物聯(lián)網(wǎng)平臺層數(shù)據(jù)采集和邊緣計(jì)算技術(shù)，可將多種工業(yè)領(lǐng)域行業(yè)、多種測控和診斷需求、多種解決方案歸一到一個(gè)通用平臺上，打造智聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的通用統(tǒng)一業(yè)務(wù)底層平臺。 邊緣計(jì)算產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)系列化，型號有SV0222，SV0232，SV0234，SV0281等，研制多種類型板卡，實(shí)現(xiàn)采集、接口、控制、處理、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)功能。

系統(tǒng)由機(jī)箱，主控板和各種功能板卡組成。通過插入不同類型板卡，可以實(shí)現(xiàn)多種采樣精度，采樣速率，以及豐富的數(shù)字接口，實(shí)現(xiàn)對各種傳感器的接入。數(shù)據(jù)處理板，采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)應(yīng)用對算力要求，提供最優(yōu)性價(jià)比的邊緣計(jì)算系統(tǒng)。目前，支持ARM、x86架構(gòu)的處理器，包括多核異構(gòu)處理器，滿足不同類型數(shù)據(jù)處理要求。

整機(jī)支持9~36V寬電壓直流供電。支持4~32路IEPE、電流量、電壓量模擬通道同步采集和多種信號輸入/輸出，可擴(kuò)展支持電機(jī)控制，工業(yè)相機(jī)，無線網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。模擬采樣率最高可達(dá)1MS/s，數(shù)字IO支持工業(yè)電平標(biāo)準(zhǔn)【注】。

主控板作為邊緣計(jì)算單元，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理(eg數(shù)據(jù)清洗、特征值運(yùn)算、圖譜分析)，可將有效數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲和/或云端備份。支持本地系統(tǒng)配置。系統(tǒng)支持多機(jī)組網(wǎng)擴(kuò)大系統(tǒng)容量，通過云端進(jìn)行系統(tǒng)配置和下發(fā)控制命令。

西人馬的邊緣計(jì)算系統(tǒng)支持二次開發(fā)。提供豐富的SDK函數(shù)庫，用戶無需關(guān)心內(nèi)部復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)機(jī)制，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，控制指令協(xié)議全部開放，方便用戶按照項(xiàng)目需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制邏輯。支持運(yùn)行Labview，提供基礎(chǔ)算法庫，用戶可以靈活構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)處理程序。提供越來越豐富的驅(qū)動(dòng)庫，算法庫，及加速引擎。

西人馬公司有自研的MCU芯片和主控芯片，這也是該公司在邊緣計(jì)算領(lǐng)域的獨(dú)有技術(shù)優(yōu)勢。

△ 基于西人馬邊緣計(jì)算的智能物聯(lián)系統(tǒng)

邊緣計(jì)算系統(tǒng)，與西人馬傳感器、MEMS芯片一起，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、安防、民用航空航天、軌道交通、能源、醫(yī)療、公共設(shè)施等領(lǐng)域，助力實(shí)現(xiàn)智能化。

訪問西人馬官方網(wǎng)站（點(diǎn)擊下方“閱讀原文”），獲取西人馬邊緣計(jì)算產(chǎn)品手冊，以及西人馬其他品類產(chǎn)品信息。

智能物聯(lián)網(wǎng)將感知、邊緣計(jì)算、云臺等技術(shù)運(yùn)用到行業(yè)過程各個(gè)環(huán)節(jié)，目前智能物聯(lián)網(wǎng)處于快速發(fā)展階段，這些技術(shù)手段的應(yīng)用，將大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗。

更為重要的是，隨著數(shù)據(jù)量的增大，在數(shù)據(jù)源頭處理數(shù)據(jù)的邊緣計(jì)算設(shè)備和解決方案更加適合數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和智能化處理，對用戶來說更加安全、快捷、易于管理。在可預(yù)見的未來，邊緣計(jì)算取代數(shù)據(jù)采集是大勢所趨，邊緣計(jì)算設(shè)備將在智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中大放異彩.

【注】性能指標(biāo)依據(jù)設(shè)備型號有所不同。

審核編輯 ：李倩