以數(shù)據(jù)采集及全面感知構(gòu)筑邊緣計(jì)算基礎(chǔ)，為工業(yè)智能化保駕護(hù)航
2020-7-1新聞
當(dāng)下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型最受關(guān)注的平臺(tái)技術(shù)。然而受困于有限的數(shù)據(jù)采集手段，企業(yè)并不能稱心地從設(shè)備和終端獲取想要的數(shù)據(jù)，特別在工業(yè)企業(yè)，即便領(lǐng)先的工業(yè)自動(dòng)化集成商，也會(huì)為如何解決異構(gòu)工業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)下的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集而發(fā)愁。因此，雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要性不言而喻，但其價(jià)值的發(fā)揮卻在很大程度上取決于采集數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量。如果無法提升數(shù)據(jù)采集能力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)便有如無本之木，空有一身武藝而無處施展。
機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存 云邊協(xié)同在路上 近日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，再次明確全面加速數(shù)據(jù)匯聚，推動(dòng)工業(yè)數(shù)據(jù)采集的重要性及必要性。但同時(shí)作為數(shù)據(jù)第一入口，工業(yè)數(shù)據(jù)采集面臨實(shí)時(shí)性、確定性、多樣性等諸多挑戰(zhàn)。例如：工業(yè)軟硬件系統(tǒng)本身具有較強(qiáng)的封閉性和復(fù)雜性，不同設(shè)備或系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、接口協(xié)議都不相同，工業(yè)數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域存在Profibus、Modbus、CAN等多種類型的工業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)數(shù)據(jù)采集缺乏統(tǒng)一規(guī)范等。 此外，受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬和端云協(xié)同帶來的性能傳輸延遲，工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性和確定性要求很難保證。同時(shí)，隨著生產(chǎn)線的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對精密生產(chǎn)和運(yùn)動(dòng)控制等場景數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性要求不斷提高，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)在應(yīng)對高精度、低時(shí)延的工業(yè)場景時(shí)，更難以保證重要信息實(shí)時(shí)采集和上傳，當(dāng)然無法滿足生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。 為解決問題，邊緣計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)被引入，由于更靠近工業(yè)現(xiàn)場，能更高效采集設(shè)備數(shù)據(jù)，并更快速響應(yīng)邊緣端業(yè)務(wù)處理需求，且實(shí)時(shí)性較高的業(yè)務(wù)需求及時(shí)在邊緣處理，重要數(shù)據(jù)也可及時(shí)傳輸?shù)皆贫恕＿@種云邊協(xié)同模式被廣泛應(yīng)用，極大地保障了業(yè)務(wù)效率和數(shù)據(jù)安全性，獨(dú)立處理能力更是使得即使在云平臺(tái)宕機(jī)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行。 業(yè)務(wù)下沉至邊緣 采集能力要強(qiáng)悍 隨著數(shù)字化業(yè)務(wù)下沉到邊緣層，工業(yè)數(shù)據(jù)采集的能力將直接影響數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成果。在數(shù)字轉(zhuǎn)型進(jìn)入關(guān)鍵攻堅(jiān)戰(zhàn)的當(dāng)下，針對復(fù)雜的工業(yè)數(shù)據(jù)采集挑戰(zhàn)和需求，研華將邊緣計(jì)算技術(shù)與工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)融合，提供全面完整的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集解決方案，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型保駕護(hù)航。 研華邊緣數(shù)據(jù)采集全景圖 針對邊緣計(jì)算與數(shù)據(jù)采集融合的發(fā)展趨勢，目前很多HMI/SCADA廠商開始基于研華數(shù)據(jù)采集 I/O:如研華ADAM-4000、ADAM-5000、ADAM-6000系列遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控解決方案。 同時(shí)隨著邊緣計(jì)算應(yīng)用的發(fā)展，傳統(tǒng)HMI/SCADA系統(tǒng)架構(gòu)開始向“物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)+工業(yè)數(shù)據(jù)采集分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”轉(zhuǎn)變，借助高性能計(jì)算、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、邊緣分析算法等技術(shù)支撐，在靠近設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲(chǔ)以及智能分析等應(yīng)用。因此，將數(shù)據(jù)采集與邊緣計(jì)算融合正成為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的創(chuàng)新解決方案。 對此，研華ADAM系列產(chǎn)品不僅可以快速部署分布式數(shù)據(jù)采集，還可以與邊緣計(jì)算產(chǎn)品ECU-1000系列工業(yè)網(wǎng)關(guān)無縫整合。這種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與工業(yè)數(shù)據(jù)采集組合的模式便于數(shù)據(jù)匯聚，同時(shí)很好地彌補(bǔ)了云平臺(tái)在高實(shí)時(shí)性工業(yè)智能化應(yīng)用中的邊緣計(jì)算能力的不足。 WebAccess+邊緣數(shù)據(jù)采集 邊緣數(shù)采與分析，助企業(yè)降本增效 隨著經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，諸如鋼鐵、化工等傳統(tǒng)行業(yè)都有緊迫的轉(zhuǎn)型需求，亟需借助信息技術(shù)構(gòu)建更智能的污染物監(jiān)控體系來滿足日趨嚴(yán)苛的環(huán)保要求。對此，研華依據(jù)不同情況，提供最具價(jià)值效益的完整數(shù)據(jù)采集及分析方案。 以制造業(yè)排污為例，過去，在一些鋼鐵廠和化工廠，污染物排放監(jiān)測主要是以污染物濃度為主的監(jiān)測，監(jiān)測頻次低，大部分污染源排放是根據(jù)估算，隨意性很大?，F(xiàn)在，環(huán)境管理已從濃度限制轉(zhuǎn)向總量控制，因而作為管理監(jiān)督手段的排放監(jiān)測系統(tǒng)必須建立適合總量控制要求的體系。 研華方案通過ADAM系列分布式數(shù)據(jù)采集模塊獲取煙塵測量儀、溫度儀、煙氣壓力計(jì)等工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)對電磁閥、抽氣泵和繼電器等設(shè)備的控制，再由研華ECU系列工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚，所獲取的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳至研華UNO系列邊緣智能平臺(tái)，進(jìn)而測量各種污染氣體的濃度和排放總量。 系統(tǒng)架構(gòu)圖 除此之外，根據(jù)客戶的不同需求，研華采用模塊化解決方案進(jìn)行配置。如針對多點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)采集需求，研華提供VOCs智能監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)整體解決方案，通過傳感器對煙氣的各個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,包括煙氣溫度、壓力、濕度、水分、粉塵等，在經(jīng)VOCs分析儀進(jìn)行分析后，通過研華ADAM-5000/TCP分布式以太網(wǎng)系列數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行海量數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)，通過研華SCADA軟件WebAccess進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，最后上傳到工業(yè)云平臺(tái)WISE-PaaS或環(huán)保部門統(tǒng)一監(jiān)管平臺(tái)。 其中所有環(huán)節(jié)要求精準(zhǔn)、可靠、實(shí)時(shí)監(jiān)管，要同時(shí)上傳到環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)及企業(yè)業(yè)主的監(jiān)測平臺(tái)。每個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控站采用1臺(tái)研華邊緣計(jì)算電腦UNO系列作為數(shù)據(jù)采集監(jiān)測主機(jī)，與VOCs分析儀連接，通過分布式以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊ADAM-5000/TCP進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)以及轉(zhuǎn)發(fā)。經(jīng)過檢測單元，流量自動(dòng)控制，采集ADAM-5017等專用低電壓mv信號(hào)，直接采集分析儀的氣體濃度，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，大幅度降低多排口企業(yè)的監(jiān)測成本。 系統(tǒng)架構(gòu)圖 在采用研華智能化數(shù)據(jù)采集方案后，企業(yè)可通過“煙氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)”對大氣污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物進(jìn)行濃度和排放總量地連續(xù)監(jiān)測并將信息實(shí)時(shí)傳輸至主管部門。通過研華穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集方案，在符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可有效幫助企業(yè)降低成本。 當(dāng)然，除了針對化工、鋼鐵等高污染的行業(yè)構(gòu)建智能邊緣分析解決方案，研華物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集解決方案還被大量的應(yīng)用到智能制造、智慧能源、智能城市等不同領(lǐng)域，并針對不同行業(yè)的邊緣計(jì)算和數(shù)據(jù)采集場景提供多樣化的數(shù)據(jù)采集方案，讓客戶以高效、可靠的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚與分析，從而達(dá)成提質(zhì)、增效和降本的目標(biāo)。 結(jié)束語 隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，工業(yè)數(shù)據(jù)采集將不再是以傳統(tǒng)的HMI/SCADA架構(gòu)為主，而是向著融合了邊緣計(jì)算技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)邊緣數(shù)據(jù)采集架構(gòu)轉(zhuǎn)變。研華邊緣數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品極好的順應(yīng)了這一技術(shù)發(fā)展趨勢。研華基于物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程I/O架構(gòu)的解決方案不但能很好的滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代企業(yè)對于分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的需求，更融合了邊緣計(jì)算的技術(shù)從而支撐企業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
