當(dāng)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)成為工業(yè)用戶運(yùn)維的普遍需求時(shí)，邊緣設(shè)備的運(yùn)算能力和軟件的優(yōu)化就成為了設(shè)備廠商技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn)。
美國國家儀器(簡稱“NI”)，在工業(yè)設(shè)備在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集及處理擁有強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)，每年在上海舉辦的NI工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)峰會(huì)上，NI都會(huì)將其在工業(yè)界中積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一次全面總結(jié)和分享。
對工業(yè)現(xiàn)場，NI主張對不同節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，配合NI高精度的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，和以及較強(qiáng)軟件算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，幫助客戶提取有用的信息加以利用。
在NI上海舉辦的“設(shè)備智聯(lián)與邊緣智算”IIOT研討會(huì)上，美國國家儀器應(yīng)用工程師易曦露，闡述了目前工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的趨勢，就目前而言，方案廠商和設(shè)備廠商都在不約而同地注意到數(shù)據(jù)在未來工業(yè)方案中的可用性，每家廠商所面對的問題都不能只靠一個(gè)系統(tǒng)來解決，它需要網(wǎng)聯(lián)化的支持，而設(shè)備的網(wǎng)聯(lián)化后必然會(huì)帶來一系列的設(shè)備監(jiān)測和采集的需求問題。
高性能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集分析解決方案
作為設(shè)備廠商，NI推出了多款工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，比如高性能，高通道的PXI平臺，堅(jiān)固耐用的compactRIO平臺，以及適用于嚴(yán)苛工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的FieldDAQ，還包括基于PC的便攜式記錄儀，所有設(shè)備均可以通過LabVIEW進(jìn)行調(diào)試，部署在設(shè)備端，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
NI的硬件全面采用了統(tǒng)一的硬件架構(gòu)，統(tǒng)一的稱為LabRIO，一方面在這個(gè)架構(gòu)中提供了高性能的邏輯處理單元，和高速的處理器。
此外設(shè)備還提供了豐富的物理接口，可以滿足數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線處理，為了能夠達(dá)到實(shí)時(shí)采樣的精度要求，NI的很多的硬件產(chǎn)品都采用了FPGA，F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)納秒級別的響應(yīng)時(shí)間，而其他典型的低性能的邊緣節(jié)點(diǎn)的處理只能做到微秒級。而這樣的一個(gè)精度恰恰是實(shí)現(xiàn)高速邊緣計(jì)算的重要因素。
同樣的，NI也提供基于PXI平臺的模塊化儀器，可以提供更高通道數(shù)，實(shí)現(xiàn)更多測試測量的需求。
NI的平臺因?yàn)閾碛心K化的接口，能夠接駁不同的傳感器，對于不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲取真實(shí)物理世界的信息。
NI的邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備，能夠適應(yīng)各種惡劣現(xiàn)場環(huán)境，在包括軌道交通，電力，生產(chǎn)，汽車，風(fēng)電，核電等，擁有良好的抗性和寬溫的工作范圍，以及較高的抗震性。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的邊緣節(jié)點(diǎn)不僅包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理的工作，同時(shí)它還要擔(dān)任網(wǎng)關(guān)，將數(shù)據(jù)傳遞到上面的IT層，所以網(wǎng)絡(luò)通信也同樣考驗(yàn)著邊緣節(jié)點(diǎn)。NI通過TSN時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到遠(yuǎn)程的高速同步，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的納秒級的同步精度。
NI的所有平臺支持了目前主流的工業(yè)總線協(xié)議類型，包括了Profibus，Ethecat，現(xiàn)場工業(yè)總線協(xié)議，還包括mttq，amqt這樣的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，實(shí)現(xiàn)OT和IT的數(shù)據(jù)的融合。
也正是因?yàn)榍懊嫣岬降臅r(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN技術(shù)，用NI設(shè)備組件的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)在一條網(wǎng)絡(luò)中的共存，IT和OT兩種數(shù)據(jù)能夠在一個(gè)通路上有效的運(yùn)行。
軟硬結(jié)合，算力為王
工程師可以根據(jù)自己的需要來選擇應(yīng)用平臺，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域更多使用軟件與硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)分布式的部署和管理，狀態(tài)監(jiān)測，設(shè)備管理部署，甚至可以是時(shí)下最流行的機(jī)器學(xué)習(xí)，可以給大家一個(gè)統(tǒng)一的軟硬件平臺，對于IT服務(wù)提供了縱向的軟件學(xué)習(xí)和軟件應(yīng)用。
Systemlink是NI推出了遠(yuǎn)程的系統(tǒng)管理軟件，可以對接到第三方的工控機(jī)或者數(shù)采設(shè)備。
Systemlink可以為它做批量的部署和設(shè)備的管理，用戶甚至于一些自定義和開發(fā)。美國的藍(lán)色起源就是用systemlink做整個(gè)火箭測試系統(tǒng)的分布式管理。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有很強(qiáng)的異構(gòu)性和分布性，對于這些設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理。這些不同的設(shè)備一般是用它專用的一臺軟件去管理，那么我們的數(shù)據(jù)中心就要安裝幾十甚至上百種的軟件。現(xiàn)在NI希望有一個(gè)統(tǒng)一的平臺，一個(gè)統(tǒng)一的軟件處理中心。
除了Systemlink，NI還有擁有InsightCM企業(yè)的在線設(shè)備監(jiān)測軟件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)的信號的收集，和問題特征的提取。支持信號包括，震動(dòng)信號，電機(jī)電流，電磁特征，以及熱成像等這些數(shù)據(jù)。
由于無法管理和巡檢發(fā)電設(shè)備人工巡檢的速度很慢，杜克能源，最后選中了NI的compactRIO平臺對60多個(gè)發(fā)電廠，幾萬個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測。目前這條線以及在杜克能源當(dāng)中部署了4年且運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)省了近3100萬美元的損失。
除了能源電力，在軌道交通方面也有技術(shù)的落地，對軸承壽命進(jìn)行在線監(jiān)測和故障的識別。
青島四方中車，用NI compactRIO平臺對高鐵的軸箱和軸承進(jìn)行溫度，振動(dòng)轉(zhuǎn)速，溫度等不同參數(shù)高達(dá)20多種的信號采集。整個(gè)系統(tǒng)利用了NI的邊緣節(jié)點(diǎn)，達(dá)到了25.6赫茲的高采樣率。
行業(yè)聯(lián)盟，共同發(fā)展
NI在奧斯汀總部創(chuàng)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用了不同領(lǐng)域的測試床，與國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟結(jié)盟共同搭載測試臺，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，邊緣計(jì)算聯(lián)盟，國際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IIC共同去搭建了一系列的測試臺，包括時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN，狀態(tài)監(jiān)測與在線維護(hù)，微電網(wǎng)控制，等領(lǐng)域。
到目前為止，NI擁有1000多家合作伙伴和公司，共同為IIOT技術(shù)的發(fā)展付出努力。
