【天天热闻】边缘解决方案如何克服连接挑战？

众所周知，许多行业运营着大量的远程站点，例如石油和天然气、水/废水、可再生能源和配电公用事业等。现代传感器、自动化系统和连接对于监控和控制这些广泛分散的资产至关重要。但其中许多操作还需要人员进行现场检查，在某些情况下，需要每天在每个站点进行例行检查。

【资料图】

人们很容易认为可以利用消费级摄像机的普及来帮助这些机构密切关注他们的资产，但现实是有许多技术原因表明只有工业级解决方案才能长期发挥作用。与远程位置的连接成本高昂，带宽有限且经常断断续续，因此任何此类解决方案都必须内置一定程度的智能来处理和存储数据。

Twin Eagle Solutions成立于 20 多年前，是一家工业无线咨询公司，在该领域拥有丰富的经验，以及企业网络和边缘计算专业知识。了解对能够在带宽有限的最恶劣条件下表现出色的始终在线解决方案的需求，它结合了先进的边缘和工业物联网 (IIoT) 技术，以经济高效的方式将数据和成像信息从边缘推送到办公室，而不会使网络基础设施变得紧张。

长距离困境

偏远地区的自动化生产和运营现场通常需要传统仪器、可编程逻辑控制器 (PLC)、人机界面 (HMI) 以及监控和数据采集 (SCADA) 系统所能提供的关注。这通常采取由操作、维护或工程人员亲自访问的形式。但是，将人员部署到偏远地点的工作时间和差旅费用非常昂贵，并且增加了接触危险材料的风险。

即使工人检测到问题，例如泄漏，也可能没有任何迹象表明它持续了多长时间。泄漏可能在被发现前一分钟或最后一次工人访问后一分钟开始。各地的最终用户都熟悉用于监控商业和住宅位置的摄像机，因此将类似技术应用于工业场所似乎很自然。现代视频和静态摄像机有可能取代一些现场访问，从而节省资金并提高员工安全性。如果一张图片值 1000 字，那么视频或增强视频的价值要高得多。

不幸的是，远程站点通常没有快速、廉价或可靠的上游网络连接，因此必须仔细控制带宽使用。这意味着需要本地（边缘）预处理来近乎实时地评估视频信号，并压缩上游传输的数据。一些具有一定智能水平的工业相机是可用的，但另一个常见的需求是将视频信息与来自现场传感器或智能设备（如分析仪）的其他输入进行协调。这提供了一个完整的监控解决方案。

要考虑的另一点是如何将互联网和云计算用于给定的实现。严重或完全依赖这些技术的解决方案可能不适合远程工业应用。从业务角度来看，即使远程监控解决方案使用了云计算或连接的某些方面，许多公司也希望拥有和管理自己的数据，而不是将其作为服务出租。

更好的观察点

认识到这些问题和其他问题后，Twin Eagle Solutions 团队运用多年的现场网络经验来开发其 VisionAery 解决方案。它们变得实用，部分原因是艾默生边缘控制器和工业 PC (IPC) 的可用性和性能，它们都设计和额定用于具有挑战性的环境。

边缘控制器将传统确定性 PLC 的功能与基于 Linux 的通用计算（如 PC）结合在一个统一的工业化外形中。确定性端可以与多种类型的现场 I/O 信号交互，并且可以执行控制和逻辑功能。通用端可以通过各种通信协议与智能现场设备和更高级别的系统进行安全通信，并且可以使用 OPC UA 以安全和谨慎控制的方式与确定端进行交互。

IPC 是一个功能更强大的通用计算平台，可以在边缘运行可视化、通信、分析应用等。它们还可以与许多 PLC 或其他现场设备进行交互。艾默生提供边缘控制器和预装行业特定软件的 IPC，以支持边缘和 IIoT 应用。该软件名为 PACEdge，可在边缘实现可扩展和开放的连接、可视化和分析。

边缘计算对于与智能现场设备的连接以及执行必要的本地边缘计算至关重要，以将边缘数据整合成有用的信息，这些信息可以以所需的最小带宽发送到异地。边缘计算确保站点/SCADA 网络不会过载，并将上游通信成本（通过蜂窝、卫星或互联网）降至最低，为用户提供对其资产的最佳视图。

实现清晰可视

当 Twin Eagle 着手开发 VisionAery 概念时，最初的目标是支持偏远的石油和天然气生产基地。然而，这些设计适用于任何类型的远程位置。该团队开发了一种移动拖车安装版本（图 1）和一种可通过叉车吊起或移动的撬装便携式版本。迄今为止，VisionAery 系统已部署在 100 多个现场。

图1

所有数据都在 VisionAery 系统上使用艾默生边缘控制器和/或 IPC 进行处理，具体取决于应用的规模和范围（图 2）。由于数据经过预处理，因此产生的信息流大大减少，使该解决方案适用于连接受限的站点。

图 2：艾默生边缘控制器与本地仪器和智能摄像机连接，将数据预处理为紧凑的信息和视频信号流，以便高效、安全地传输给全球授权用户。

VisionAery 的标准远程视觉版本通过提供以下功能支持远程站点：

通过视频区进行远程现场检查；自动仪表读数；异常警报；自动化现场调查；自动记录触发事件（例如卡车进入现场）；简单的真/假分析；事件计数。

图 3：VisionAery 平台使用艾默生边缘技术将来自智能视频和热像仪的信号与其他现场仪器相结合，提供综合信息，例如（从左上角顺时针方向）储罐液位和泄漏、设备热剖面和运行参数、车辆跟踪和耀斑状态。

更先进的热视觉和智能视觉版本提供了额外的好处（图 3），包括：

检测液位和泄漏；监测耀斑（开、关或冒烟）；支持设备的预测性维护；监控现场人员是否穿戴个人防护设备 (PPE)；识别异常；跟踪车辆到达/离开和操作，包括车牌读取；和与甲烷泄漏检测器和音频分析等高级分析仪集成，以侦听异常声音。

油井公司受到各种运营环境法规的约束，因此准确确定诸如冒烟或泄漏等异常事件何时开始以及它们持续了多长时间至关重要。或者，某些站点必须定期由泵车进行服务，因此车辆跟踪的详细视频信息可以确保服务计费正确。

所有视频和操作数据都在本地收集和存储，但本地边缘计算确保仅将基本结果传输到更高级别的系统，因此用户可以获得有关现场情况的最佳清晰度。数据可以在边缘转换为最终用户需要的任何协议或编码语言，例如 MQTT、JSON、Python 脚本等。部署速度很快，Twin Eagle 提供卓越的现场支持，可根据需要为所有类型的现场站点和企业计算主机系统调整安装。

新的愿景

除了技术优势之外，边缘计算解决方案价格合理，无需每月订阅费用，适用于所有类型的边缘环境和应用，并且可以在未来扩展/可扩展。视频管理软件的年度更新成本最低，但大多数客户在 12 个月或更短的时间内实现投资回报。艾默生边缘控制器和 IPC 使 Twin Eagle 的 VisionAery 在今天表现出色，能够满足未来的任何需求，例如添加 LoRaWAN 通信或与其他高级现场设备的连接。

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