工控智能化升級千行百業(yè) 瑞芯微工業(yè)級芯片應(yīng)用案例詳解
2022-3-9 來源：瑞芯微 作者：-
工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來了第三次工業(yè)革命，使生產(chǎn)速度和效率提高了三倍以上。據(jù)Wind發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2020年中國工控行業(yè)市場空間超2000億元，其中產(chǎn)品市場近1400億元，除外資主導(dǎo)的60%外，國產(chǎn)本土空間仍超過千億元。同時，工業(yè)智能化的需求正促使工控行業(yè)不斷壯大，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，工控涵蓋的范圍越來越廣。
驅(qū)動工業(yè)智能化的主導(dǎo)力量大致可分為三類：第一類是傳統(tǒng)智能化改造；第二類是國產(chǎn)化需求，包括采用國產(chǎn)芯片、操作系統(tǒng)、設(shè)備以及集成系統(tǒng)；第三類是人工智能，用機(jī)器提高生產(chǎn)力效率以及降低運營成本。
圖 ： 驅(qū)動工業(yè)智能化的三大主導(dǎo)力量
工控領(lǐng)域的智能化發(fā)展帶來了“工業(yè)芯片”的發(fā)展機(jī)遇， 據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)芯片市場預(yù)計2022年達(dá)705億美元，2019-2022年復(fù)合增長率在13%左右。然而，不是所有的芯片都能當(dāng)工業(yè)芯片使用。
以工控大腦——控制芯片為例，工業(yè)級控制芯片需要長期運行在極高/低溫、高濕、強鹽霧和電磁輻射的惡劣環(huán)境中，所以在穩(wěn)定性、可靠性和安全性方面要求會比消費級高。瑞芯微作為走在國際化路線的國產(chǎn)品牌，這幾年已經(jīng)在技術(shù)、服務(wù)和生態(tài)上有了很大的突破。下面舉例瑞芯微芯片整體解決方案在工控領(lǐng)域的應(yīng)用案例。
案例一：工業(yè)/邊緣計算網(wǎng)關(guān)設(shè)備
芯片：RK3588M/RK3358J/RK3568J/RK3399
圖：聯(lián)想邊緣計算網(wǎng)關(guān)搭載LeapIOT平臺示意圖
1，印刷廠智能化網(wǎng)關(guān)設(shè)備
作為深耕行業(yè)數(shù)十年的老牌印刷設(shè)備制造企業(yè)，高斯(中國)的工業(yè)設(shè)備分散在全國各地，設(shè)備調(diào)試、故障診斷及修復(fù)嚴(yán)重依賴現(xiàn)場人工；且運維人員無法掌握一手?jǐn)?shù)據(jù)，造成運維管理成本高、效率較低、響應(yīng)速度慢等問題。
聯(lián)想為高斯(中國)量身打造了一套解決方案，基于瑞芯微RK3399主控的ECG工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備和Leap IoT工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，將設(shè)備運行的數(shù)據(jù)經(jīng)過實時傳輸、整合與呈現(xiàn)，生成可追溯的數(shù)據(jù)記錄，幫助高斯(中國)實現(xiàn)精細(xì)化的印刷生產(chǎn)管理，達(dá)到降本增效的目的。
瑞芯微RK3399主控芯片，支持多系統(tǒng)，實時性強，接口充足可以擴(kuò)充行為監(jiān)測；驅(qū)動力強，可以使得操作界面流暢快速。幫助客戶降低50%設(shè)備腹脹率，縮減65%的售后維護(hù)成本，高斯的客戶滿意度提升80%。
全新旗艦芯RK3588M可以更強的性能賦能復(fù)雜場景的智能化升級，8nm工藝，八核CPU，高達(dá)6Tops的NPU算力，將可以滿足更多類型的AI功能需求；支持多屏互動，提升運營管理效率；具備豐富的高速接口支持各類外設(shè)擴(kuò)展，可適應(yīng)復(fù)雜工作環(huán)境中的設(shè)備整合和拓展。
圖： 聯(lián)想工業(yè)網(wǎng)關(guān)示意圖
2，遠(yuǎn)程巡檢網(wǎng)關(guān)設(shè)備
某大型國有企業(yè)在全國各地部署有百萬級別的機(jī)房和設(shè)備，部署在戶外的機(jī)房和設(shè)備需要人員定期進(jìn)行巡檢和維護(hù)。
聯(lián)想采用瑞芯微RK3568J為計算核心的聯(lián)想邊緣計算網(wǎng)關(guān)，可提供1Tops基礎(chǔ)算力，并可擴(kuò)展至4Tops算力，對攝像頭采集的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行AI解析，可實現(xiàn)人員身份識別，煙火告警等功能，搭配聯(lián)想Lenovo Edge AI平臺可實現(xiàn)異常情況智能化預(yù)警上報，容器化算法部署，遠(yuǎn)程升級等服務(wù)。幫助客戶極大優(yōu)化人員現(xiàn)場巡檢的人力投入，同時可對設(shè)備及周邊環(huán)境進(jìn)行實時無縫監(jiān)控，提升了對設(shè)備運行的可靠性。新一代旗艦芯片RK3588M可支持對算力有更高要求的設(shè)備，提供高達(dá)6Tops算力，助力全面升級和拓展AI 功能。
案例二：餐飲業(yè) 全球知名連鎖餐廳 能耗管理物聯(lián)網(wǎng)關(guān)+廚房智慧觸控終端
芯片：RK3568J/RK3399
圖：邊緣計算網(wǎng)關(guān)
全球知名的餐飲品牌擁有超37,000家餐廳，遍及全球100多個國家和地區(qū)。該連鎖餐廳門店數(shù)量眾多，原材料和運營成本不斷提升，希望通過對所有門店進(jìn)行監(jiān)管，實時獲取運營數(shù)據(jù)對能耗進(jìn)行采集和分析，降低店面運營成本。
聯(lián)想提供了采用瑞芯微RK3399芯片的邊緣計算網(wǎng)關(guān)+智慧廚房觸控產(chǎn)品，采用無風(fēng)扇散熱，機(jī)體結(jié)構(gòu)密封，有效抵抗廚房油煙，提高產(chǎn)品壽命。隨著AI智能化的提升，瑞芯微RK3568J芯片將成為產(chǎn)品升級的首選，助力AI類應(yīng)用，自帶獨立1TOPS 算力NPU，可為客戶后期提升運營效率、降低成本貢獻(xiàn)巨大價值。
案例三：智慧交通 地鐵出入閘機(jī)+地鐵智慧車窗
芯片：RK3568J/RK3288
圖：地鐵出入口閘機(jī)及智慧車窗
城市地鐵線路的發(fā)展，需要實現(xiàn)地鐵全面智能化升級，人臉識別閘機(jī)和車內(nèi)的智能設(shè)備必不可少，技術(shù)層面的需求：國產(chǎn)化平臺、強大處理能力和穩(wěn)定性、平臺具備可擴(kuò)展性。
1，智能出入口閘機(jī)
立功科技與瑞芯微RK3568J平臺作為新一代閘機(jī)的方案商，可快速實現(xiàn)活體識別，ID身份認(rèn)證等快速安檢功能。RK3568J擁有四核A55高性能架構(gòu)，內(nèi)置獨立的1Tops算力NPU，支持兩路MIPI攝像頭并帶有HDR功能ISP，人像采集清晰且識別處理速度快；并且RK3568J擁有雙以太網(wǎng)、CAN接口、高速mini PCIE接口，擁有強大的擴(kuò)展能力，可為地鐵閘機(jī)類產(chǎn)品提供各類擴(kuò)展需求。
2，地鐵智慧車窗
瑞芯微與研華科技聯(lián)合打造RK3288及RK3568J地鐵智慧車窗方案，目前已在深圳地鐵投入使用。RK3288及RK3568J具備強性能，能夠驅(qū)動觸摸高清大屏，并且接口豐富，可擴(kuò)展性強，RK3568J具備獨立的AI算力還可增添更多交互體驗。
案例四：智慧樓宇社區(qū) 3D人臉識別+體溫檢測
芯片：RK3358J/RK3399
圖：研華方案的活體識別功能示意圖
在疫情期間，企業(yè)學(xué)校復(fù)產(chǎn)復(fù)課急需部署人臉及測溫監(jiān)測閘機(jī)，需要快速識別人體體溫及口罩臉識別的應(yīng)用需求。
研華科技采用瑞芯微RK3399主控，以其高性能CPU，算法效率高，移植部署快，接口豐富易擴(kuò)展，寬溫支持等特點，滿足在戶外進(jìn)行活體識別的工作場景。
案例五：建筑行業(yè) 吊塔中控顯示屏
芯片：RK3568J
圖：建筑行業(yè)吊塔中控顯示方案示意圖
某建筑工地的系統(tǒng)吊鉤球機(jī)視頻常出現(xiàn)卡頓，系統(tǒng)顯示屏人機(jī)界面交互不友好，缺乏吊塔精準(zhǔn)的力矩曲線管理，建筑公司因此引入了全新的吊塔中控顯示屏。
智微智能吊塔中控顯示屏方案選用瑞芯微RK3568J芯片，確保了操作界面流暢快速；其4K視頻解碼能力，可有效防止視頻接入解析出現(xiàn)的卡頓現(xiàn)象；3路CAN及10路UART接口，可充分滿足外部傳感器接入的需求；外加內(nèi)置1Tops 算力NPU，可擴(kuò)充各類行為監(jiān)測。
該吊塔中控顯示屏經(jīng)驗收后，有效地替代了原有老舊型號機(jī)器，用戶體驗得到大大提升。鑒于RK3568J一套方案多用途的特色，客戶將在后續(xù)智慧工地中繼續(xù)將芯片拓展運用于門禁管理、升降機(jī)監(jiān)控、人員定位、安全帽監(jiān)測等場景。
案例六：醫(yī)療行業(yè) PCR核酸檢測設(shè)備
芯片：RK3568J/ RK3399
圖： 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)設(shè)備（PCR）
針對核酸檢測，其檢測效果不僅取決于高質(zhì)量的試劑盒，還有一樣十分關(guān)鍵的檢測設(shè)備——實時熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）核酸檢測儀器，可大大提高了核酸檢測的準(zhǔn)確率。
醫(yī)用PCR及小型PCR設(shè)備適用于醫(yī)院、社區(qū)、海關(guān)等應(yīng)用場景，其設(shè)備更加注重便攜式考量，設(shè)備尺寸小巧，功能豐富，測試精度要求較高，并且對功耗以及外設(shè)接口要求較高。
研華科技推出的基于瑞芯微RK3399 及RK3568J處理器的嵌入式單板電腦，作為核酸設(shè)備的核心主控。在常態(tài)化疫情防控的今天，大型PCR工作站、醫(yī)用PCR設(shè)備以及小型一體式PCR設(shè)備針對不同使用場景都得到了廣泛的應(yīng)用。
案例七：工業(yè)自動化HMI人機(jī)界面
芯片：RK3358J/RK3568J
圖：工控HMI示意圖
HMI(人機(jī)界面)是工業(yè)自動化中最前沿的解決方案，可以實時監(jiān)控PLC、I/O模塊的運行，并在HMI上形象地顯示出來，同時操作者可以通過HMI向自動化設(shè)備發(fā)出控制信號，使得自動化設(shè)備可以按照操縱者的意圖運行。
立功科技的HMI方案，采用RK3568J芯片，具備工業(yè)級產(chǎn)品的可靠性，可提供HMI與各種自控設(shè)備的高效數(shù)據(jù)交互能力，同時，在接口方面可支持雙千兆以太網(wǎng)、CAN接口、高速mini PCIE接口以及高清屏幕顯示接口；此外，方案的系統(tǒng)兼容性強，可支持不同客戶的開發(fā)需求。
案例八：智慧農(nóng)業(yè) 機(jī)器人
芯片：RK3588M/RK3568J/ RK3399Pro
圖 ： 農(nóng)業(yè)無人車機(jī)器人
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人的出現(xiàn)代替了人工農(nóng)藥噴灑、播種等體力消耗大的工作，同時也解決了偏遠(yuǎn)山區(qū)勞動力不足的問題。
在此領(lǐng)域，立功科技和瑞芯微攜手合作推出了農(nóng)業(yè)機(jī)器人，基于瑞芯微RK3399Pro芯片。此外，瑞芯微的新一代RK3568J芯片亦可為機(jī)器人提供高效圖像識別處理功能，其內(nèi)置獨立的NPU，可提供1T算力，確保后端設(shè)備數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定性及高效性。
通過機(jī)器人的準(zhǔn)確計算，可合理進(jìn)行播種、施肥，提高農(nóng)耕效率的同時，降低農(nóng)業(yè)成本。并且該芯片擁有的豐富接口，也可使其根據(jù)客戶的個性化需求，進(jìn)行定制化產(chǎn)品開發(fā)，滿足其它農(nóng)耕需求。而新一代旗艦芯RK3588M更是主打AIoT領(lǐng)域，采用4xA76+4xA53的八核架構(gòu)，自帶獨立NPU，擁有高達(dá)6Tops的算力，可極大的滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)、快遞業(yè)等慢速機(jī)器人的需求。
案例九：電力行業(yè) 采集器+繼電器保護(hù)
芯片：RK3358J/RK3568J
在電力行業(yè)，數(shù)據(jù)的采集端需要配置更多的接口及較高的算力，以完成龐大客戶端數(shù)據(jù)的收集，對主控芯片CPU的算力性能要求在多核以上，RK3358J采用4核A35架構(gòu)，具有較高算力及豐富接口的特性，非常適合電力采集器設(shè)備。
而電力行業(yè)繼電器保護(hù)設(shè)備，除了需要多接口、多網(wǎng)口外，對高可靠性的需求更加明顯，RK3568J具備全鏈路CPU Catch到DDR ECC，大大提升該類產(chǎn)品的可靠性。RK3568J具有PCIE3.0等高速擴(kuò)展接口，能夠滿足網(wǎng)口、算力、5G等的擴(kuò)展需求。
【總結(jié)】
如下表所示，瑞芯微工業(yè)級芯片深入工控領(lǐng)域的千行百業(yè)，不同的產(chǎn)品線對應(yīng)不同的需求，如：PX30系列的RK3358J更適合顯示觸控和工業(yè)集采領(lǐng)域，RK3568系列和RK3588系列的RK3568J和RK3588M更適合工控、網(wǎng)關(guān)和AI視覺應(yīng)用領(lǐng)域。
圖：瑞芯微工業(yè)應(yīng)用系列芯片
值得一提的是，瑞芯微工業(yè)級芯片產(chǎn)品除了擁有高擴(kuò)展性、品質(zhì)保障、可靠性及壽命保障等硬性優(yōu)勢外，還具有軟件保障、強大的生態(tài)保障以及服務(wù)經(jīng)驗優(yōu)勢等雄厚的軟實力，可以很好地服務(wù)于有工業(yè)類應(yīng)用需求的各類客戶。
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