Lösung

APQ E7DS Antikollisionsprüfsystem für Schiebewagen

APQ E7DS Antikollisionsprüfsystem für Schiebewagen

APQ E7DS Antikollisionsprüfsystem für Schiebewagen

In Kokereien pendeln große Koksförderwagen wie Schubwagen und Koksführungswagen auf heißen, staubigen Gleisen hin und her. Die Einhaltung eines Sicherheitsabstands zwischen dem Personal und den fahrenden Fahrzeugen ist seit Langem ein zentrales Thema der Branche. Traditionelle Kollisionsverhütungssysteme basieren auf manueller Beobachtung und festen mechanischen Begrenzungsmechanismen, die jedoch langsam reagieren, häufig Fehlalarme auslösen und sich nur schwer an komplexe Arbeitsbedingungen anpassen lassen. Mit der fortschreitenden Digitalisierung der Kokereiindustrie etablieren sich multisensorbasierte Kollisionsverhütungssysteme auf Basis von Radardetektion, Bilderkennung und KI-Analysen zunehmend als Standard.

Nach mehreren Runden der Modellauswahl und einer strengen Validierung vor Ort entschied sich der Kunde schließlich für den APQ E7DS Expandable Fan-Cooled Embedded Industrial PC als zentrale Edge-Computing-Plattform für sein intelligentes Antikollisionstestsystem für ein Schiebefahrzeug.

Herausforderung für den Kunden

  • Anforderungen an leistungsstarke Bildverarbeitung und KI-Inferenz:Das Antikollisionstestsystem muss mehrere HD-Videostreams in Echtzeit verarbeiten und KI-basierte Bildverarbeitungsalgorithmen wie die Erkennung von Bedienerbewegungen und das Eindringen in Sperrbereiche ausführen. Dies erfordert eine hohe Rechenleistung und die Fähigkeit zur Ausgabe auf mehrere Bildschirme.
  • Umfangreiche Erweiterungsschnittstellen:Das System muss gleichzeitig mit Radardetektionsmodulen, Videoüberwachung aus verschiedenen Blickwinkeln, akustischen/optischen Alarmen und Notbremsaktuatoren verbunden sein. Daher muss die IPC über ausreichend Erweiterungssteckplätze sowie mehrere serielle Schnittstellen und USB-Schnittstellen verfügen.
  • Anpassungsfähigkeit an raue Industrieumgebungen:An Einsatzorten von Schubkarrebahnen herrschen hohe Temperaturen, Staub und Vibrationen. Die integrierte Schutzschaltung (IPC) muss daher einen breiten Temperaturbereich abdecken und eine hohe Vibrations- und Stoßfestigkeit aufweisen.
  • Geräteübergreifende Koordination und Daten-Upload:Das Antikollisionsprüfsystem muss Echtzeit-Überwachungsdaten an die Leitstelle der Kokerei übermitteln. Dies erfordert Dual-Gigabit-Ethernet zur Datenverkehrstrennung sowie die Unterstützung für eine 4G/5G-Funkerweiterung.
  • Langfristig stabiler und zuverlässiger Betrieb:Die Kokereianlagen arbeiten im Dauerbetrieb, daher muss der IPC über ein aktives Wärmedesign und industrielle Zuverlässigkeit verfügen, um einen unterbrechungsfreien 24/7-Betrieb zu gewährleisten.
Transport von flüssigem Metall in einem Siemens-Martin-Ofen

APQ-Lösung

E7DS特点EN(1)
  • Hochleistungsrechnerplattform für Echtzeit-Edge-Inferenz:Der E7DS wird von Intel® Core™-, Pentium™- oder Celeron™-Desktop-Prozessoren der 6. bis 9. Generation mit einer TDP von bis zu 65 W angetrieben. Er verfügt über zwei DDR4-SO-DIMM-Speichersteckplätze mit Dual-Channel-Unterstützung für bis zu 64 GB. Die integrierte Intel UHD-Grafik unterstützt die Ausgabe auf drei Bildschirmen über VGA, DVI-D und DP mit einer Auflösung von bis zu 4K. Die dauerhaft hohe Leistung des Desktop-Prozessors ermöglicht Echtzeit-Edge-Inferenz für KI-basierte Antikollisionsmodelle und gewährleistet, dass die gesamte Latenz – von der Personenerkennung bis zur Bremsbefehlsausgabe – den Sicherheitsanforderungen entspricht.
  • Umfangreiche I/O-Schnittstellen für die Verbindung mehrerer Sensoren mit nur einem Gerät:Das Antikollisionstestsystem für das Schubfahrzeug muss mit verschiedenen Geräten verbunden werden, darunter Radarsensoren, mehrere KI-Kameras und Sensoren zur Fahrzeugzustandsüberwachung. Das E7DS verfügt über sechs USB-3.0-Anschlüsse an der Vorderseite, die den gleichzeitigen Anschluss mehrerer Industriekameras und KI-Kameras ermöglichen. Zwei Intel-Gigabit-LAN-Anschlüsse sind vorhanden: einer für den Netzwerkzugriff zur Erfassung von Radar- und Bilddaten und der andere für die Kommunikation mit dem übergeordneten Leitsystem, wodurch eine störungsfreie Verkehrstrennung gewährleistet wird. Vier DB9-Schnittstellen – zwei umschaltbar zwischen RS232/422/485 und zwei fest auf RS232 konfiguriert – ermöglichen die stabile Verbindung mit LiDAR-Einheiten, Fahrzeugzustandssensoren, SPS-Steuerungen und anderen Feldgeräten.
  • Standardmäßige PCIe-Erweiterungssteckplätze für die flexible Integration von Zusatzkarten:Die Erweiterbarkeit ist eines der Hauptmerkmale des E7DS. Der E7DS bietet eine standardmäßige PCIe-Erweiterungsarchitektur, die PCIe x16, PCIe x4 und PCI unterstützt und so die flexible Integration von Bildaufnahmekarten, KI-Beschleunigerkarten, Bewegungssteuerungskarten und anderen Spezialkarten ermöglicht. Im Antikollisionstestsystem für Schiebewagen kann der PCIe x16-Steckplatz für einen dedizierten KI-Inferenzbeschleuniger genutzt werden, wodurch die Inferenzgeschwindigkeit am Fahrzeugrand für die Personenerkennung und die Sperrbereichserkennung deutlich verbessert wird. Der PCIe x4-Steckplatz ermöglicht den Einsatz von Mehrkanal-Framegrabberkarten zur synchronen Erfassung und Vorverarbeitung mehrerer Kamera-Videostreams. Erweiterungskarten mit einer Länge von bis zu 185 mm und einer TDP von bis zu 130 W werden unterstützt, wodurch sich die Plattform für den begrenzten Einbauraum von Schiebewagen eignet.
  • MXM-Modulerweiterung für bedarfsgerechte Anpassung:Das E7DS verfügt über eine Hochgeschwindigkeits-MXM-3.0-Schnittstelle und unterstützt APQ-MXM-Erweiterungskarten. Dadurch lässt es sich flexibel um vier zusätzliche Gigabit-LAN-Ports, sechs serielle Schnittstellen, 16 GPIO-Kanäle und mehr erweitern. Es unterstützt außerdem Mini-PCIe- und M.2-Key-B-Erweiterungen für drahtlose Module wie Wi-Fi und 4G/5G und bietet zwei SIM-Kartensteckplätze. Im Antikollisionstestsystem für Schiebewagen können MXM-Module die GPIO-Funktionen für die direkte Ansteuerung von Bremsaktuatoren erweitern, während Mini-PCIe oder M.2 Key-B zum Hinzufügen von 4G/5G-Modulen für die Fernübertragung von Systemstatus- und Alarminformationen genutzt werden können.
  • Speichersysteme mit mehreren Laufwerken und RAID für Datensicherheit:Das E7DS unterstützt M.2 NVMe/SATA SSDs sowie einen Hot-Swap-fähigen 2,5-Zoll-Laufwerksschacht und einen internen 2,5-Zoll-Laufwerksschacht für insgesamt bis zu drei Speichermedien und unterstützt Hardware-RAID 0/1. Im Antikollisionstestsystem mit Schiebefahrzeug gewährleistet RAID-1-Spiegelung die redundante Sicherung kritischer Sicherheitsdaten wie Radarmessdaten und KI-Bilderkennungsdaten und verhindert so effektiv Datenverluste durch den Ausfall eines einzelnen Laufwerks.
  • Industrietaugliches, breitbandiges und vibrationsfestes Design für die rauen Umgebungsbedingungen von Koksöfen:Die Betriebsumgebungen von Elektrofahrzeugen sind durch hohe Temperaturen, starke Staubbelastung und häufige Vibrationen gekennzeichnet. Der E7DS verfügt über einen großflächigen Kühlkörper aus Aluminiumlegierung in Kombination mit einem verzinkten Stahlgehäuse und einer PWM-gesteuerten intelligenten Lüfterkühlung. Seine großen Aluminiumlamellen und die Kupfer-Heatpipe-Technologie lösen effektiv Probleme der Wärmeableitung für Hochleistungs-CPUs in geschlossenen Onboard-Umgebungen. Er unterstützt einen Weitbereichsspannungseingang von 9–36 V DC und passt sich so optimal an Spannungsschwankungen im Bordnetz von Elektrofahrzeugen an. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -20 und 60 °C, der Lagertemperaturbereich zwischen -40 und 80 °C. Das System hat Vibrationstests mit 3 Grms und Schocktests mit 30 G bestanden und gewährleistet so einen langfristig stabilen Betrieb in den rauen Umgebungen von Koksöfen mit Rauch, Dampf, hohen Temperaturen und Vibrationen. Die Frontplatte verfügt über einen Ein-/Ausschalter, einen Reset-Knopf und Systemstatusanzeigen für eine komfortable Wartung vor Ort.

Wertvolle Errungenschaften:

  • Echtzeit-Erfassung und -Verarbeitung von Sensordaten aus verschiedenen Quellen:Mit einer umfangreichen Schnittstellenkonfiguration von 6 × USB 3.0 + 4 × DB9 seriellen Anschlüssen + 2 × Gigabit LAN-Anschlüssen kann das System Radarwarngeräte, mehrere KI-Vision-Kameras und Sensoren für den Fahrzeugbetriebszustand in einer Einheit verbinden und ermöglicht so eine präzise Datenerfassung rund um die Uhr in Kokereiumgebungen, die mit Rauch, Dampf und hohen Temperaturen gefüllt sind.
  • Echtzeit-Edge-Inferenz und schnelles Bremsen:Die dauerhaft hohe Leistung des Desktop-Prozessors, kombiniert mit einem über PCIe x16 installierten KI-Beschleuniger, ermöglicht Echtzeit-Edge-Inferenz für KI-Modelle wie die Erkennung von Personentrajektorien und die Sperrbereichserkennung und gewährleistet so eine Reaktion im Millisekundenbereich, von der Meldung „Eine Person betritt die 3-Meter-Gefahrenzone“ bis hin zur „Auslösung einer Zwangsbremsung“.
  • Modulare Erweiterung für vielfältige Anwendungsanforderungen:Das modulare Erweiterungsdesign von MXM ermöglicht zusammen mit der drahtlosen Erweiterung über Mini PCIe und M.2 Key-B, dass eine einzige Hardwareplattform die unterschiedlichen Konfigurationsanforderungen von Antikollisionssystemen in verschiedenen Kokereien erfüllt, indem einfach verschiedene Erweiterungsmodule verwendet werden – ohne die gesamte Maschine austauschen zu müssen.
  • Kritische Sicherheitsdaten sind gut geschützt:Drei Laufwerksschächte in Verbindung mit Hardware-RAID 0/1 bieten redundante Datensicherung für kritische Sicherheitsdaten wie Radarentfernungsmessdaten und KI-Bilderkennungsprotokolle. Dadurch wird ein Datenverlust durch den Ausfall eines einzelnen Laufwerks wirksam verhindert und eine vollständige Datenunterstützung für Sicherheitsaudits und die kontinuierliche Optimierung des Antikollisionssystems gewährleistet.
  • Langfristig stabiler Betrieb unter rauen Umgebungsbedingungen:Mit einem breiten Betriebstemperaturbereich von -20 bis 60 °C, einem Weitspannungseingang von 9–36 V und einer Zertifizierung für Vibrationsfestigkeit von 3 G sowie Stoßfestigkeit von 30 G kann das System im heißen, staubigen und vibrationsintensiven Umfeld eines Schubwagens rund um die Uhr stabil betrieben werden, wodurch die Wartungshäufigkeit und die Betriebskosten deutlich reduziert werden.
E7DS结构图EN(1)