工控智能化升級千行百業 瑞芯微工業級芯片應用案例詳解
2022-3-9 來源：瑞芯微 作者：-
工控技術的出現和推廣帶來了第三次工業革命，使生產速度和效率提高了三倍以上。據Wind發布數據顯示，2020年中國工控行業市場空間超2000億元，其中產品市場近1400億元，除外資主導的60%外，國產本土空間仍超過千億元。同時，工業智能化的需求正促使工控行業不斷壯大，隨著人工智能、大數據和半導體技術的發展，工控涵蓋的范圍越來越廣。
驅動工業智能化的主導力量大致可分為三類：第一類是傳統智能化改造；第二類是國產化需求，包括采用國產芯片、操作系統、設備以及集成系統；第三類是人工智能，用機器提高生產力效率以及降低運營成本。
圖 ： 驅動工業智能化的三大主導力量
工控領域的智能化發展帶來了“工業芯片”的發展機遇， 據Gartner數據顯示，全球工業芯片市場預計2022年達705億美元，2019-2022年復合增長率在13%左右。然而，不是所有的芯片都能當工業芯片使用。
以工控大腦——控制芯片為例，工業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境中，所以在穩定性、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品牌，這幾年已經在技術、服務和生態上有了很大的突破。下面舉例瑞芯微芯片整體解決方案在工控領域的應用案例。
案例一：工業/邊緣計算網關設備
芯片：RK3588M/RK3358J/RK3568J/RK3399
圖：聯想邊緣計算網關搭載LeapIOT平臺示意圖
1，印刷廠智能化網關設備
作為深耕行業數十年的老牌印刷設備制造企業，高斯(中國)的工業設備分散在全國各地，設備調試、故障診斷及修復嚴重依賴現場人工；且運維人員無法掌握一手數據，造成運維管理成本高、效率較低、響應速度慢等問題。
聯想為高斯(中國)量身打造了一套解決方案，基于瑞芯微RK3399主控的ECG工業網關設備和Leap IoT工業物聯網平臺，將設備運行的數據經過實時傳輸、整合與呈現，生成可追溯的數據記錄，幫助高斯(中國)實現精細化的印刷生產管理，達到降本增效的目的。
瑞芯微RK3399主控芯片，支持多系統，實時性強，接口充足可以擴充行為監測；驅動力強，可以使得操作界面流暢快速。幫助客戶降低50%設備腹脹率，縮減65%的售后維護成本，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雜場景的智能化升級，8nm工藝，八核CPU，高達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擴展，可適應復雜工作環境中的設備整合和拓展。
圖： 聯想工業網關示意圖
2，遠程巡檢網關設備
某大型國有企業在全國各地部署有百萬級別的機房和設備，部署在戶外的機房和設備需要人員定期進行巡檢和維護。
聯想采用瑞芯微RK3568J為計算核心的聯想邊緣計算網關，可提供1Tops基礎算力，并可擴展至4Tops算力，對攝像頭采集的視頻圖像數據進行AI解析，可實現人員身份識別，煙火告警等功能，搭配聯想Lenovo Edge AI平臺可實現異常情況智能化預警上報，容器化算法部署，遠程升級等服務。幫助客戶極大優化人員現場巡檢的人力投入，同時可對設備及周邊環境進行實時無縫監控，提升了對設備運行的可靠性。新一代旗艦芯片RK3588M可支持對算力有更高要求的設備，提供高達6Tops算力，助力全面升級和拓展AI 功能。
案例二：餐飲業 全球知名連鎖餐廳 能耗管理物聯網關+廚房智慧觸控終端
芯片：RK3568J/RK3399
圖：邊緣計算網關
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。該連鎖餐廳門店數量眾多，原材料和運營成本不斷提升，希望通過對所有門店進行監管，實時獲取運營數據對能耗進行采集和分析，降低店面運營成本。
聯想提供了采用瑞芯微RK3399芯片的邊緣計算網關+智慧廚房觸控產品，采用無風扇散熱，機體結構密封，有效抵抗廚房油煙，提高產品壽命。隨著AI智能化的提升，瑞芯微RK3568J芯片將成為產品升級的首選，助力AI類應用，自帶獨立1TOPS 算力NPU，可為客戶后期提升運營效率、降低成本貢獻巨大價值。
案例三：智慧交通 地鐵出入閘機+地鐵智慧車窗
芯片：RK3568J/RK3288
圖：地鐵出入口閘機及智慧車窗
城市地鐵線路的發展，需要實現地鐵全面智能化升級，人臉識別閘機和車內的智能設備必不可少，技術層面的需求：國產化平臺、強大處理能力和穩定性、平臺具備可擴展性。
1，智能出入口閘機
立功科技與瑞芯微RK3568J平臺作為新一代閘機的方案商，可快速實現活體識別，ID身份認證等快速安檢功能。RK3568J擁有四核A55高性能架構，內置獨立的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、CAN接口、高速mini PCIE接口，擁有強大的擴展能力，可為地鐵閘機類產品提供各類擴展需求。
2，地鐵智慧車窗
瑞芯微與研華科技聯合打造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，能夠驅動觸摸高清大屏，并且接口豐富，可擴展性強，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 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，企業學校復產復課急需部署人臉及測溫監測閘機，需要快速識別人體體溫及口罩臉識別的應用需求。
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，接口豐富易擴展，寬溫支持等特點，滿足在戶外進行活體識別的工作場景。
案例五：建筑行業 吊塔中控顯示屏
芯片：RK3568J
圖：建筑行業吊塔中控顯示方案示意圖
某建筑工地的系統吊鉤球機視頻常出現卡頓，系統顯示屏人機界面交互不友好，缺乏吊塔精準的力矩曲線管理，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的卡頓現象；3路CAN及10路UART接口，可充分滿足外部傳感器接入的需求；外加內置1Tops 算力NPU，可擴充各類行為監測。
該吊塔中控顯示屏經驗收后，有效地替代了原有老舊型號機器，用戶體驗得到大大提升。鑒于RK3568J一套方案多用途的特色，客戶將在后續智慧工地中繼續將芯片拓展運用于門禁管理、升降機監控、人員定位、安全帽監測等場景。
案例六：醫療行業 PCR核酸檢測設備
芯片：RK3568J/ RK3399
圖： 聚合酶鏈式反應技術設備（PCR）
針對核酸檢測，其檢測效果不僅取決于高質量的試劑盒，還有一樣十分關鍵的檢測設備——實時熒光定量聚合酶鏈式反應（PCR）核酸檢測儀器，可大大提高了核酸檢測的準確率。
醫用PCR及小型PCR設備適用于醫院、社區、海關等應用場景，其設備更加注重便攜式考量，設備尺寸小巧，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，作為核酸設備的核心主控。在常態化疫情防控的今天，大型PCR工作站、醫用PCR設備以及小型一體式PCR設備針對不同使用場景都得到了廣泛的應用。
案例七：工業自動化HMI人機界面
芯片：RK3358J/RK3568J
圖：工控HMI示意圖
HMI(人機界面)是工業自動化中最前沿的解決方案，可以實時監控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向自動化設備發出控制信號，使得自動化設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，具備工業級產品的可靠性，可提供HMI與各種自控設備的高效數據交互能力，同時，在接口方面可支持雙千兆以太網、CAN接口、高速mini PCIE接口以及高清屏幕顯示接口；此外，方案的系統兼容性強，可支持不同客戶的開發需求。
案例八：智慧農業 機器人
芯片：RK3588M/RK3568J/ RK3399Pro
圖 ： 農業無人車機器人
在農業領域，機器人的出現代替了人工農藥噴灑、播種等體力消耗大的工作，同時也解決了偏遠山區勞動力不足的問題。
在此領域，立功科技和瑞芯微攜手合作推出了農業機器人，基于瑞芯微RK3399Pro芯片。此外，瑞芯微的新一代RK3568J芯片亦可為機器人提供高效圖像識別處理功能，其內置獨立的NPU，可提供1T算力，確保后端設備數據處理的穩定性及高效性。
通過機器人的準確計算，可合理進行播種、施肥，提高農耕效率的同時，降低農業成本。并且該芯片擁有的豐富接口，也可使其根據客戶的個性化需求，進行定制化產品開發，滿足其它農耕需求。而新一代旗艦芯RK3588M更是主打AIoT領域，采用4xA76+4xA53的八核架構，自帶獨立NPU，擁有高達6Tops的算力，可極大的滿足工業、農業、快遞業等慢速機器人的需求。
案例九：電力行業 采集器+繼電器保護
芯片：RK3358J/RK3568J
在電力行業，數據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據的收集，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，具有較高算力及豐富接口的特性，非常適合電力采集器設備。
而電力行業繼電器保護設備，除了需要多接口、多網口外，對高可靠性的需求更加明顯，RK3568J具備全鏈路CPU Catch到DDR ECC，大大提升該類產品的可靠性。RK3568J具有PCIE3.0等高速擴展接口，能夠滿足網口、算力、5G等的擴展需求。
【總結】
如下表所示，瑞芯微工業級芯片深入工控領域的千行百業，不同的產品線對應不同的需求，如：PX30系列的RK3358J更適合顯示觸控和工業集采領域，RK3568系列和RK3588系列的RK3568J和RK3588M更適合工控、網關和AI視覺應用領域。
圖：瑞芯微工業應用系列芯片
值得一提的是，瑞芯微工業級芯片產品除了擁有高擴展性、品質保障、可靠性及壽命保障等硬性優勢外，還具有軟件保障、強大的生態保障以及服務經驗優勢等雄厚的軟實力，可以很好地服務于有工業類應用需求的各類客戶。
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