Bij het verplaatsen van cokes in cokesfabrieken rijden grote voertuigen, zoals duwwagens en geleidewagens, heen en weer over hete, stoffige rails. Het handhaven van een veilige afstand tussen het personeel op de locatie en de rijdende voertuigen is al lange tijd een cruciaal probleem in de industrie. Traditionele antibotsingssystemen zijn gebaseerd op handmatige observatie en vaste mechanische begrenzers, die echter trage reacties, een hoog aantal valse alarmen en een slechte aanpasbaarheid aan complexe werkomstandigheden kennen. Naarmate de intelligente transformatie in de cokesindustrie zich verder ontwikkelt, worden multi-source sensing antibotsingssystemen, gebaseerd op radardetectie, visuele herkenning en AI-analyse, steeds meer de standaardconfiguratie in de industrie.
Na meerdere selectierondes en een grondige validatie op locatie koos de klant uiteindelijk voor de APQ E7DS Expandable Fan-Cooled Embedded Industrial PC als het centrale edge computing-platform voor zijn intelligente antibotsingssysteem voor duwvoertuigen.
Klantuitdaging
Vereisten voor hoogwaardige beeldverwerking en AI-inferentie:Het antibotsingssysteem moet meerdere HD-videostreams in realtime verwerken en AI-visiealgoritmen uitvoeren, zoals het herkennen van de bewegingsbaan van de bestuurder en het detecteren van indringing in verboden gebieden. Dit vereist dat de IPC over krachtige rekenkracht en de mogelijkheid tot uitvoer naar meerdere schermen beschikt.
Uitgebreide uitbreidingsmogelijkheden:Het systeem moet gelijktijdig verbinding kunnen maken met radardetectiemodules, videobewaking vanuit meerdere hoeken, hoorbare/visuele alarmen en actuatoren voor geforceerd remmen. Daarom moet de IPC voldoende uitbreidingssleuven, meerdere seriële poorten en meerdere USB-interfaces bieden.
Aanpassingsvermogen aan zware industriële omstandigheden:Werkterreinen voor duwauto's kenmerken zich door hoge temperaturen, stof en trillingen. De IPC moet daarom bestand zijn tegen een breed temperatuurbereik en een robuuste weerstand bieden tegen trillingen en schokken.
Coördinatie en gegevensupload van meerdere apparaten:Het antibotsingssysteem moet realtime monitoringgegevens uploaden naar de centrale van de cokesfabriek. Dit vereist dubbele Gigabit Ethernet voor verkeersscheiding, evenals ondersteuning voor 4G/5G draadloze uitbreiding.
Langdurig stabiele en betrouwbare werking:Cokesproductielijnen werken continu, daarom moet de IPC een actief thermisch ontwerp en industriële betrouwbaarheid hebben om een ononderbroken werking 24/7 te garanderen.
APQ-oplossing
Krachtig computerplatform voor realtime edge-inferentie:De E7DS wordt aangedreven door Intel® Core/Pentium/Celeron desktop-processors van de 6e tot en met de 9e generatie met een TDP tot 65 W. Hij beschikt over twee DDR4 SO-DIMM-geheugenslots met dual-channel-ondersteuning voor maximaal 64 GB. De geïntegreerde Intel UHD Graphics ondersteunt drie beeldschermen via VGA, DVI-D en DisplayPort, met een resolutie tot 4K. De constante hoge prestaties van de desktop-processor zijn voldoende om realtime edge-inferentie te ondersteunen voor AI-modellen voor botsingspreventie, waardoor de end-to-end latency – van personeelsherkenning tot het geven van remcommando's – voldoet aan de veiligheidseisen.
Uitgebreide I/O-interfaces voor connectiviteit met meerdere sensoren vanuit één apparaat:Het antibotsingssysteem voor duwvoertuigen moet verbinding maken met diverse apparaten, waaronder radarsensoren, meerdere AI-camera's en sensoren voor de voertuigstatus. De E7DS biedt zes USB 3.0-poorten op het voorpaneel, waardoor gelijktijdige verbinding met meerdere industriële camera's en AI-camera's mogelijk is. Er zijn twee Intel Gigabit LAN-poorten: één voor toegang tot het netwerk voor radar- en beeldgegevensverzameling en de andere voor communicatie met het centrale aansturingssysteem, waardoor verkeersscheiding zonder congestie mogelijk is. Vier DB9 seriële poorten – twee schakelbaar tussen RS232/422/485 en twee vaste RS232 – maken een stabiele verbinding mogelijk met LiDAR-units, voertuigstatussensoren, PLC-controllers en andere veldapparaten.
Standaard PCIe-uitbreidingssleuven voor flexibele integratie van insteekkaarten:Uitbreidbaarheid is een van de belangrijkste pluspunten van de E7DS. De E7DS biedt een standaard PCIe-uitbreidingsarchitectuur die een combinatie van PCIe x16, PCIe x4 en PCI ondersteunt, waardoor flexibele integratie van beeldopnamekaarten, AI-acceleratorkaarten, bewegingsbesturingskaarten en andere specialistische kaarten mogelijk is. In het antibotsingssysteem van de duwauto kan de PCIe x16-sleuf worden gebruikt voor een speciale AI-inferentieaccelerator, wat de inferentiesnelheid aan de rand van het voertuig aanzienlijk verbetert voor persoonsherkenning en detectie in beperkte gebieden; de PCIe x4-sleuf kan worden gebruikt voor multi-channel framegrabberkaarten om gesynchroniseerde acquisitie en voorbewerking van meerdere cameravideostreams te realiseren. Uitbreidingskaarten met een lengte tot 185 mm en een TDP tot 130 W worden ondersteund, waardoor het platform geschikt is voor de beperkte inbouwruimte aan boord van duwauto's.
MXM modulaire uitbreiding voor maatwerk op aanvraag:De E7DS integreert een snelle MXM 3.0-interface en ondersteunt APQ MXM-uitbreidingskaarten, waardoor flexibele uitbreiding mogelijk is met vier extra Gigabit LAN-poorten, zes seriële poorten, 16 GPIO-kanalen en meer. Het ondersteunt ook Mini PCIe- en M.2 Key-B-uitbreiding voor draadloze modules zoals Wi-Fi en 4G/5G, en beschikt over twee SIM-kaartsleuven. In het antibotsingssysteem voor duwauto's kunnen MXM-modules GPIO-functies uitbreiden voor directe interfacing met remactuatoren, terwijl Mini PCIe of M.2 Key-B gebruikt kan worden om 4G/5G-modules toe te voegen voor het op afstand verzenden van systeemstatus- en alarminformatie.
Opslag met meerdere schijven en RAID voor gegevensbeveiliging:De E7DS ondersteunt M.2 NVMe/SATA SSD's, samen met één hot-swappable 2,5-inch schijfpositie en één interne 2,5-inch schijfpositie, voor maximaal drie opslagdrives in totaal, en ondersteunt hardware RAID 0/1. In het antibotsingssysteem van de duwauto zorgt RAID 1-mirroring voor een redundante back-up van kritieke veiligheidsgegevens, zoals radarafstandsgegevens en AI-visuele herkenningsgegevens, waardoor gegevensverlies door een defecte schijf effectief wordt voorkomen.
Industriële kwaliteit, bestand tegen een breed temperatuurbereik en trillingen, voor de veeleisende omgeving van cokesovens:De werkomgeving van een duwlocomotief wordt gekenmerkt door hoge temperaturen, veel stof en frequente trillingen. De E7DS is voorzien van een groot koeloppervlak van aluminiumlegering in combinatie met een chassis van gegalvaniseerd staal en actieve PWM-ventilatorkoeling. De grote aluminium koelvinnen en het thermische ontwerp met koperen heatpipes lossen effectief de warmteafvoerproblemen op voor krachtige CPU's in afgesloten omgevingen aan boord. Het systeem ondersteunt een breed spanningsbereik van 9–36 VDC, waardoor het goed bestand is tegen spanningsschommelingen in het voedingssysteem van de duwlocomotief. Het bedrijfstemperatuurbereik is -20 tot 60 °C en het opslagtemperatuurbereik is -40 tot 80 °C. Het systeem heeft een trillingstest van 3 Grms en een schoktest van 30 G doorstaan, waardoor langdurige stabiele werking mogelijk is in de zware omstandigheden van een cokesoven met rook, stoom, hoge temperaturen en trillingen. Het voorpaneel is voorzien van een aan/uit-knop, een resetknop en systeemstatusindicatoren voor eenvoudig onderhoud in het veld.
Waardevolle resultaten:
Realtime acquisitie en verwerking van sensorische gegevens uit meerdere bronnen:Met een uitgebreide interfaceconfiguratie van 6 × USB 3.0 + 4 × DB9 seriële poorten + 2 × Gigabit LAN-poorten kan het systeem radardetectoren, meerdere AI-zichtcamera's en voertuigstatussensoren in één unit aansluiten, waardoor nauwkeurige 24/7 dataverzameling mogelijk is in cokesovensomgevingen vol rook, stoom en hoge temperaturen.
Realtime randdetectie en snel remmen:De aanhoudende hoge prestaties van de desktopprocessor, in combinatie met een AI-accelerator die via PCIe x16 is geïnstalleerd, maken realtime edge-inferentie mogelijk voor AI-modellen zoals het herkennen van personentrajecten en het detecteren van verboden gebieden. Dit garandeert een reactietijd van milliseconden, van "een persoon die de 3-metergrens overschrijdt" tot "het activeren van de gedwongen remfunctie".
Modulaire uitbreiding voor uiteenlopende toepassingsbehoeften:Het modulaire uitbreidingsontwerp van MXM, in combinatie met Mini PCIe en M.2 Key-B draadloze uitbreiding, maakt het mogelijk om met één hardwareplatform te voldoen aan de uiteenlopende configuratievereisten van antibotsingssystemen in verschillende cokesfabrieken, simpelweg door gebruik te maken van verschillende uitbreidingsmodules – zonder de hele machine te hoeven vervangen.
Kritieke veiligheidsgegevens zijn goed beschermd:Drie schijfcompartimenten in combinatie met hardware RAID 0/1 bieden redundante back-up voor kritieke veiligheidsgegevens zoals radarbereikmetingen en AI-visuele herkenningslogboeken. Dit voorkomt effectief gegevensverlies door het uitvallen van één schijf en biedt volledige gegevensondersteuning voor veiligheidsaudits en continue optimalisatie van het antibotsingssysteem.
Langdurige, stabiele werking in zware omstandigheden:Met een breed bedrijfstemperatuurbereik van -20 tot 60 °C, een breedspanningsbereik van 9–36 V en een certificering voor trillingsbestendigheid van 3 G en schokbestendigheid van 30 G, kan het systeem 24/7 stabiel functioneren in de hete, stoffige en trillingsintensieve omgeving van een duwtrein, waardoor de onderhoudsfrequentie en de bedrijfskosten aanzienlijk worden verlaagd.
