以數據采集及全面感知構筑邊緣計算基礎，為工業智能化保駕護航
2020-7-1新聞
當下，工業物聯網已經成為企業數字化轉型最受關注的平臺技術。然而受困于有限的數據采集手段，企業并不能稱心地從設備和終端獲取想要的數據，特別在工業企業，即便領先的工業自動化集成商，也會為如何解決異構工業協議標準下的系統數據采集而發愁。因此，雖然工業互聯網的重要性不言而喻，但其價值的發揮卻在很大程度上取決于采集數據的數量和質量。如果無法提升數據采集能力，工業互聯網便有如無本之木，空有一身武藝而無處施展。
機遇與挑戰并存 云邊協同在路上 近日，工業和信息化部發布《關于工業大數據發展的指導意見》，再次明確全面加速數據匯聚，推動工業數據采集的重要性及必要性。但同時作為數據第一入口，工業數據采集面臨實時性、確定性、多樣性等諸多挑戰。例如：工業軟硬件系統本身具有較強的封閉性和復雜性，不同設備或系統的數據格式、接口協議都不相同，工業數據采集領域存在Profibus、Modbus、CAN等多種類型的工業協議標準，工業數據采集缺乏統一規范等。 此外，受限于網絡帶寬和端云協同帶來的性能傳輸延遲，工業數據采集實時性和確定性要求很難保證。同時，隨著生產線的高速運轉，對精密生產和運動控制等場景數據采集的實時性要求不斷提高，傳統數據采集技術在應對高精度、低時延的工業場景時，更難以保證重要信息實時采集和上傳，當然無法滿足生產過程實時監控需求。 為解決問題，邊緣計算平臺系統被引入，由于更靠近工業現場，能更高效采集設備數據，并更快速響應邊緣端業務處理需求，且實時性較高的業務需求及時在邊緣處理，重要數據也可及時傳輸到云端。這種云邊協同模式被廣泛應用，極大地保障了業務效率和數據安全性，獨立處理能力更是使得即使在云平臺宕機時生產系統仍可正常運行。 業務下沉至邊緣 采集能力要強悍 隨著數字化業務下沉到邊緣層，工業數據采集的能力將直接影響數字化轉型的成果。在數字轉型進入關鍵攻堅戰的當下，針對復雜的工業數據采集挑戰和需求，研華將邊緣計算技術與工業數據采集技術融合，提供全面完整的物聯網數據采集解決方案，為企業數字化轉型保駕護航。 研華邊緣數據采集全景圖 針對邊緣計算與數據采集融合的發展趨勢，目前很多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系列遠程分布式數據采集產品構建物聯網架構的數據采集與監控解決方案。 同時隨著邊緣計算應用的發展，傳統HMI/SCADA系統架構開始向“物聯網網關+工業數據采集分布式網絡架構”轉變，借助高性能計算、實時操作系統、邊緣分析算法等技術支撐，在靠近設備或數據源頭的網絡邊緣側進行數據預處理、存儲以及智能分析等應用。因此，將數據采集與邊緣計算融合正成為物聯網數據采集的創新解決方案。 對此，研華ADAM系列產品不僅可以快速部署分布式數據采集，還可以與邊緣計算產品ECU-1000系列工業網關無縫整合。這種物聯網網關與工業數據采集組合的模式便于數據匯聚，同時很好地彌補了云平臺在高實時性工業智能化應用中的邊緣計算能力的不足。 WebAccess+邊緣數據采集 邊緣數采與分析，助企業降本增效 隨著經濟高質量發展，諸如鋼鐵、化工等傳統行業都有緊迫的轉型需求，亟需借助信息技術構建更智能的污染物監控體系來滿足日趨嚴苛的環保要求。對此，研華依據不同情況，提供最具價值效益的完整數據采集及分析方案。 以制造業排污為例，過去，在一些鋼鐵廠和化工廠，污染物排放監測主要是以污染物濃度為主的監測，監測頻次低，大部分污染源排放是根據估算，隨意性很大。現在，環境管理已從濃度限制轉向總量控制，因而作為管理監督手段的排放監測系統必須建立適合總量控制要求的體系。 研華方案通過ADAM系列分布式數據采集模塊獲取煙塵測量儀、溫度儀、煙氣壓力計等工業現場數據及實現對電磁閥、抽氣泵和繼電器等設備的控制，再由研華ECU系列工業智能網關實現數據匯聚，所獲取的數據通過以太網上傳至研華UNO系列邊緣智能平臺，進而測量各種污染氣體的濃度和排放總量。 系統架構圖 除此之外，根據客戶的不同需求，研華采用模塊化解決方案進行配置。如針對多點數數據采集需求，研華提供VOCs智能監控運維平臺整體解決方案，通過傳感器對煙氣的各個監測節點進行數據采集,包括煙氣溫度、壓力、濕度、水分、粉塵等，在經VOCs分析儀進行分析后，通過研華ADAM-5000/TCP分布式以太網系列數據采集模塊進行海量數據收集、存儲，通過研華SCADA軟件WebAccess進行數據整合，最后上傳到工業云平臺WISE-PaaS或環保部門統一監管平臺。 其中所有環節要求精準、可靠、實時監管，要同時上傳到環保監控平臺及企業業主的監測平臺。每個現場監控站采用1臺研華邊緣計算電腦UNO系列作為數據采集監測主機，與VOCs分析儀連接，通過分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等專用低電壓mv信號，直接采集分析儀的氣體濃度，保證了數據的準確度，大幅度降低多排口企業的監測成本。 系統架構圖 在采用研華智能化數據采集方案后，企業可通過“煙氣自動監測系統”對大氣污染源排放的氣態污染物和顆粒物進行濃度和排放總量地連續監測并將信息實時傳輸至主管部門。通過研華穩定可靠的數據采集方案，在符合國家環保標準的前提下，可有效幫助企業降低成本。 當然，除了針對化工、鋼鐵等高污染的行業構建智能邊緣分析解決方案，研華物聯網數據采集解決方案還被大量的應用到智能制造、智慧能源、智能城市等不同領域，并針對不同行業的邊緣計算和數據采集場景提供多樣化的數據采集方案，讓客戶以高效、可靠的技術手段實現數據匯聚與分析，從而達成提質、增效和降本的目標。 結束語 隨著工業物聯網高速發展，工業數據采集將不再是以傳統的HMI/SCADA架構為主，而是向著融合了邊緣計算技術的物聯網邊緣數據采集架構轉變。研華邊緣數據采集產品極好的順應了這一技術發展趨勢。研華基于物聯網遠程I/O架構的解決方案不但能很好的滿足工業物聯網時代企業對于分布式數據采集與監控系統的需求，更融合了邊緣計算的技術從而支撐企業加速數字化轉型。
