以數據采集及全面感知構築邊緣計算(suàn)基礎，爲工業智能化(huà)保駕護航
2020-7-1新聞
當下(xià)，工業物(wù)聯網已經成爲企業數字化(huà)轉型最受關注的(de)平台技術。然而受困于有限的(de)數據采集手段，企業并不能稱心地從設備和(hé)終端獲取想要的(de)數據，特别在工業企業，即便領先的(de)工業自動化(huà)集成商，也(yě)會爲如何解決異構工業協議(yì)标準下(xià)的(de)系統數據采集而發愁。因此，雖然工業互聯網的(de)重要性不言而喻，但其價值的(de)發揮卻在很大(dà)程度上取決于采集數據的(de)數量和(hé)質量。如果無法提升數據采集能力，工業互聯網便有如無本之木(mù)，空有一身武藝而無處施展。
機遇與挑戰并存 雲邊協同在路上 近日，工業和(hé)信息化(huà)部發布《關于工業大(dà)數據發展的(de)指導意見》，再次明(míng)确全面加速數據彙聚，推動工業數據采集的(de)重要性及必要性。但同時(shí)作爲數據第一入口，工業數據采集面臨實時(shí)性、确定性、多(duō)樣性等諸多(duō)挑戰。例如：工業軟硬件系統本身具有較強的(de)封閉性和(hé)複雜(zá)性，不同設備或系統的(de)數據格式、接口協議(yì)都不相同，工業數據采集領域存在Profibus、Modbus、CAN等多(duō)種類型的(de)工業協議(yì)标準，工業數據采集缺乏統一規範等。 此外，受限于網絡帶寬和(hé)端雲協同帶來(lái)的(de)性能傳輸延遲，工業數據采集實時(shí)性和(hé)确定性要求很難保證。同時(shí)，随著(zhe)生産線的(de)高(gāo)速運轉，對(duì)精密生産和(hé)運動控制等場(chǎng)景數據采集的(de)實時(shí)性要求不斷提高(gāo)，傳統數據采集技術在應對(duì)高(gāo)精度、低時(shí)延的(de)工業場(chǎng)景時(shí)，更難以保證重要信息實時(shí)采集和(hé)上傳，當然無法滿足生産過程實時(shí)監控需求。 爲解決問題，邊緣計算(suàn)平台系統被引入，由于更靠近工業現場(chǎng)，能更高(gāo)效采集設備數據，并更快(kuài)速響應邊緣端業務處理(lǐ)需求，且實時(shí)性較高(gāo)的(de)業務需求及時(shí)在邊緣處理(lǐ)，重要數據也(yě)可(kě)及時(shí)傳輸到雲端。這(zhè)種雲邊協同模式被廣泛應用(yòng)，極大(dà)地保障了(le)業務效率和(hé)數據安全性，獨立處理(lǐ)能力更是使得(de)即使在雲平台宕機時(shí)生産系統仍可(kě)正常運行。 業務下(xià)沉至邊緣 采集能力要強悍 随著(zhe)數字化(huà)業務下(xià)沉到邊緣層，工業數據采集的(de)能力将直接影(yǐng)響數字化(huà)轉型的(de)成果。在數字轉型進入關鍵攻堅戰的(de)當下(xià)，針對(duì)複雜(zá)的(de)工業數據采集挑戰和(hé)需求，研華将邊緣計算(suàn)技術與工業數據采集技術融合，提供全面完整的(de)物(wù)聯網數據采集解決方案，爲企業數字化(huà)轉型保駕護航。 研華邊緣數據采集全景圖 針對(duì)邊緣計算(suàn)與數據采集融合的(de)發展趨勢，目前很多(duō)HMI/SCADA廠商開始基于研華數據采集 I/O:如研華ADAM-4000、ADAM-5000、ADAM-6000系列遠(yuǎn)程分(fēn)布式數據采集産品構建物(wù)聯網架構的(de)數據采集與監控解決方案。 同時(shí)随著(zhe)邊緣計算(suàn)應用(yòng)的(de)發展，傳統HMI/SCADA系統架構開始向“物(wù)聯網網關+工業數據采集分(fēn)布式網絡架構”轉變，借助高(gāo)性能計算(suàn)、實時(shí)操作系統、邊緣分(fēn)析算(suàn)法等技術支撐，在靠近設備或數據源頭的(de)網絡邊緣側進行數據預處理(lǐ)、存儲以及智能分(fēn)析等應用(yòng)。因此，将數據采集與邊緣計算(suàn)融合正成爲物(wù)聯網數據采集的(de)創新解決方案。 對(duì)此，研華ADAM系列産品不僅可(kě)以快(kuài)速部署分(fēn)布式數據采集，還(hái)可(kě)以與邊緣計算(suàn)産品ECU-1000系列工業網關無縫整合。這(zhè)種物(wù)聯網網關與工業數據采集組合的(de)模式便于數據彙聚，同時(shí)很好地彌補了(le)雲平台在高(gāo)實時(shí)性工業智能化(huà)應用(yòng)中的(de)邊緣計算(suàn)能力的(de)不足。 WebAccess+邊緣數據采集 邊緣數采與分(fēn)析，助企業降本增效 随著(zhe)經濟高(gāo)質量發展，諸如鋼鐵、化(huà)工等傳統行業都有緊迫的(de)轉型需求，亟需借助信息技術構建更智能的(de)污染物(wù)監控體系來(lái)滿足日趨嚴苛的(de)環保要求。對(duì)此，研華依據不同情況，提供最具價值效益的(de)完整數據采集及分(fēn)析方案。 以制造業排污爲例，過去，在一些鋼鐵廠和(hé)化(huà)工廠，污染物(wù)排放監測主要是以污染物(wù)濃度爲主的(de)監測，監測頻(pín)次低，大(dà)部分(fēn)污染源排放是根據估算(suàn)，随意性很大(dà)。現在，環境管理(lǐ)已從濃度限制轉向總量控制，因而作爲管理(lǐ)監督手段的(de)排放監測系統必須建立适合總量控制要求的(de)體系。 研華方案通(tōng)過ADAM系列分(fēn)布式數據采集模塊獲取煙(yān)塵測量儀、溫度儀、煙(yān)氣壓力計等工業現場(chǎng)數據及實現對(duì)電磁閥、抽氣泵和(hé)繼電器等設備的(de)控制，再由研華ECU系列工業智能網關實現數據彙聚，所獲取的(de)數據通(tōng)過以太網上傳至研華UNO系列邊緣智能平台，進而測量各種污染氣體的(de)濃度和(hé)排放總量。 系統架構圖 除此之外，根據客戶的(de)不同需求，研華采用(yòng)模塊化(huà)解決方案進行配置。如針對(duì)多(duō)點數數據采集需求，研華提供VOCs智能監控運維平台整體解決方案，通(tōng)過傳感器對(duì)煙(yān)氣的(de)各個(gè)監測節點進行數據采集,包括煙(yān)氣溫度、壓力、濕度、水(shuǐ)分(fēn)、粉塵等，在經VOCs分(fēn)析儀進行分(fēn)析後，通(tōng)過研華ADAM-5000/TCP分(fēn)布式以太網系列數據采集模塊進行海量數據收集、存儲，通(tōng)過研華SCADA軟件WebAccess進行數據整合，最後上傳到工業雲平台WISE-PaaS或環保部門統一監管平台。 其中所有環節要求精準、可(kě)靠、實時(shí)監管，要同時(shí)上傳到環保監控平台及企業業主的(de)監測平台。每個(gè)現場(chǎng)監控站采用(yòng)1台研華邊緣計算(suàn)電腦(nǎo)UNO系列作爲數據采集監測主機，與VOCs分(fēn)析儀連接，通(tōng)過分(fēn)布式以太網數據采集模塊ADAM-5000/TCP進行數據收集、存儲以及轉發。經過檢測單元，流量自動控制，采集ADAM-5017等專用(yòng)低電壓mv信号，直接采集分(fēn)析儀的(de)氣體濃度，保證了(le)數據的(de)準确度，大(dà)幅度降低多(duō)排口企業的(de)監測成本。 系統架構圖 在采用(yòng)研華智能化(huà)數據采集方案後，企業可(kě)通(tōng)過“煙(yān)氣自動監測系統”對(duì)大(dà)氣污染源排放的(de)氣态污染物(wù)和(hé)顆粒物(wù)進行濃度和(hé)排放總量地連續監測并将信息實時(shí)傳輸至主管部門。通(tōng)過研華穩定可(kě)靠的(de)數據采集方案，在符合國家環保标準的(de)前提下(xià)，可(kě)有效幫助企業降低成本。 當然，除了(le)針對(duì)化(huà)工、鋼鐵等高(gāo)污染的(de)行業構建智能邊緣分(fēn)析解決方案，研華物(wù)聯網數據采集解決方案還(hái)被大(dà)量的(de)應用(yòng)到智能制造、智慧能源、智能城(chéng)市等不同領域，并針對(duì)不同行業的(de)邊緣計算(suàn)和(hé)數據采集場(chǎng)景提供多(duō)樣化(huà)的(de)數據采集方案，讓客戶以高(gāo)效、可(kě)靠的(de)技術手段實現數據彙聚與分(fēn)析，從而達成提質、增效和(hé)降本的(de)目标。 結束語 随著(zhe)工業物(wù)聯網高(gāo)速發展，工業數據采集将不再是以傳統的(de)HMI/SCADA架構爲主，而是向著(zhe)融合了(le)邊緣計算(suàn)技術的(de)物(wù)聯網邊緣數據采集架構轉變。研華邊緣數據采集産品極好的(de)順應了(le)這(zhè)一技術發展趨勢。研華基于物(wù)聯網遠(yuǎn)程I/O架構的(de)解決方案不但能很好的(de)滿足工業物(wù)聯網時(shí)代企業對(duì)于分(fēn)布式數據采集與監控系統的(de)需求，更融合了(le)邊緣計算(suàn)的(de)技術從而支撐企業加速數字化(huà)轉型。
