Система предотвращения столкновений APQ E7DS Pusher-Car
В операциях по перемещению кокса на коксовых заводах крупные коксовые машины, такие как толкатели и направляющие кокса, перемещаются взад и вперед по высокотемпературным, пыльным рельсам. Поддержание безопасного расстояния между персоналом на объекте и движущимися транспортными средствами уже давно является критически важной проблемой в отрасли. Традиционные системы предотвращения столкновений полагаются на ручное наблюдение и фиксированные механические ограничительные механизмы, которые страдают от медленной реакции, высокого уровня ложных срабатываний и плохой адаптации к сложным условиям работы. По мере углубления интеллектуальной трансформации в коксовой промышленности многоисточниковые системы предотвращения столкновений, основанные на радиолокационном обнаружении, визуальном распознавании и аналитике на основе искусственного интеллекта, становятся стандартной конфигурацией в отрасли.
После нескольких этапов выбора модели и тщательной проверки на месте заказчик в конечном итоге выбрал расширяемый промышленный ПК APQ E7DS с вентиляторным охлаждением в качестве основной платформы для граничных вычислений в своей интеллектуальной системе тестирования предотвращения столкновений с движущимися автомобилями.
Проблема клиента
Требования к высокопроизводительной обработке изображений и выводу результатов с помощью искусственного интеллекта:Система предотвращения столкновений должна обрабатывать несколько потоков HD-видео в режиме реального времени и запускать алгоритмы компьютерного зрения на основе искусственного интеллекта, такие как распознавание траектории движения оператора и обнаружение вторжений в ограниченные зоны. Это требует от IPC высокой вычислительной мощности и возможности вывода изображения на несколько дисплеев.
Богатый набор интерфейсов расширения:Система должна одновременно подключаться к модулям обнаружения радаров, системам многоракурсного видеонаблюдения, звуковым/визуальным сигналам тревоги и исполнительным механизмам принудительного торможения. Следовательно, IPC должен обеспечивать достаточное количество слотов расширения, а также множество последовательных портов и множество интерфейсов USB.
Адаптируемость к суровым промышленным условиям:На площадках, где используются вагонетки-толкачи, наблюдаются высокие температуры, пыль и вибрация. Поэтому модульная конструкция должна выдерживать широкий диапазон температур и обладать высокой вибро- и ударопрочностью.
Координация работы нескольких устройств и загрузка данных:Система предотвращения столкновений должна передавать данные мониторинга в режиме реального времени в диспетчерский центр коксового завода. Для этого требуется двухдиапазонный гигабитный Ethernet для разделения трафика, а также поддержка беспроводного расширения 4G/5G.
Долгосрочная стабильная и надежная работа:Линии коксования работают непрерывно, поэтому IPC должен обладать активной тепловой конструкцией и надежностью промышленного класса, чтобы обеспечить бесперебойную работу 24/7.
Решение APQ
Высокопроизводительная вычислительная платформа для обработки данных на периферии сети в реальном времени:Ноутбук E7DS работает на базе процессоров Intel® Core/Pentium/Celeron 6-9-го поколения, предназначенных для настольных компьютеров, с поддержкой TDP до 65 Вт. Он имеет два слота для оперативной памяти DDR4 SO-DIMM с поддержкой двухканального режима, вмещающих до 64 ГБ. Интегрированная графика Intel UHD Graphics поддерживает вывод изображения на три дисплея через VGA, DVI-D и DP с разрешением до 4K. Высокая производительность процессора настольного класса достаточна для поддержки обработки данных в реальном времени для моделей искусственного интеллекта, предотвращающих столкновения, обеспечивая соответствие требованиям безопасности по сквозной задержке — от распознавания персонала до выдачи команды торможения.
Широкий набор интерфейсов ввода/вывода для подключения нескольких датчиков к одному устройству:Система тестирования предотвращения столкновений с использованием движущегося автомобиля должна подключаться к различным устройствам, включая радарные датчики, несколько камер машинного зрения с искусственным интеллектом и датчики состояния транспортного средства. E7DS оснащен шестью портами USB 3.0 на передней панели, что позволяет одновременно подключать несколько промышленных камер и камер машинного зрения с искусственным интеллектом. Предусмотрены два гигабитных порта Intel LAN: один для доступа к сети сбора данных радара и машинного зрения, а другой — для связи с диспетчерской системой верхнего уровня, что позволяет разделять транспортные потоки без заторов. Четыре последовательных порта DB9 — два переключаемых между RS232/422/485 и два фиксированных RS232 — могут стабильно подключаться к блокам LiDAR, датчикам состояния транспортного средства, контроллерам ПЛК и другим полевым устройствам.
Стандартные слоты расширения PCIe для гибкой интеграции дополнительных карт:Одним из ключевых преимуществ E7DS является возможность расширения. E7DS предлагает стандартную архитектуру расширения PCIe, поддерживающую комбинацию PCIe x16, PCIe x4 и PCI, что обеспечивает гибкую интеграцию плат захвата изображений, плат ускорения ИИ, плат управления движением и других специализированных плат. В системе тестирования предотвращения столкновений в вагонетках-толкателях слот PCIe x16 может использоваться для выделенного ускорителя обработки данных ИИ, что значительно повышает скорость обработки данных на стороне периферии для распознавания персонала и обнаружения объектов в ограниченных зонах; слот PCIe x4 может использоваться для многоканальных плат захвата кадров для синхронизированного сбора и предварительной обработки видеопотоков с нескольких камер. Поддерживаются платы расширения длиной до 185 мм и с TDP 130 Вт, что делает платформу подходящей для ограниченного пространства на борту вагонеток-толкателей.
Модульное расширение MXM для индивидуальной настройки по запросу:E7DS интегрирует высокоскоростной интерфейс MXM 3.0 и поддерживает карты расширения APQ MXM, обеспечивая гибкое расширение за счет четырех дополнительных гигабитных портов LAN, шести последовательных портов, 16 каналов GPIO и многого другого. Он также поддерживает расширение Mini PCIe и M.2 Key-B для беспроводных модулей, таких как Wi-Fi и 4G/5G, и включает два слота для SIM-карт. В системе тестирования предотвращения столкновений с движущимся автомобилем модули MXM могут расширять функции GPIO для прямого взаимодействия с исполнительными механизмами тормозной системы, а Mini PCIe или M.2 Key-B могут использоваться для добавления модулей 4G/5G для удаленной передачи информации о состоянии системы и аварийных сигналах.
Многодисковое хранение данных и RAID для обеспечения безопасности данных:E7DS поддерживает твердотельные накопители M.2 NVMe/SATA, а также один отсек для 2,5-дюймовых дисков с возможностью горячей замены и один внутренний отсек для 2,5-дюймовых дисков, что позволяет установить до трех накопителей, и поддерживает аппаратный RAID 0/1. В системе испытаний на предотвращение столкновений с движущимся автомобилем зеркалирование RAID 1 обеспечивает избыточное резервное копирование критически важных данных безопасности, таких как данные радиолокационного измерения расстояния и записи визуального распознавания с использованием ИИ, эффективно предотвращая потерю данных из-за отказа одного из накопителей.
Промышленная конструкция, устойчивая к широкому диапазону температур и вибрации, предназначенная для работы в суровых условиях коксовых печей:Условия эксплуатации вагонеток-платформ характеризуются высокими температурами, сильным запылением и частой вибрацией. E7DS оснащен радиатором из алюминиевого сплава большой площади в сочетании с оцинкованным стальным шасси, а также системой активного охлаждения с ШИМ-управлением и интеллектуальным вентилятором. Большие алюминиевые ребра и медные тепловые трубки эффективно решают проблемы рассеивания тепла для высокопроизводительных процессоров в закрытых бортовых средах. Он поддерживает широкий диапазон входного напряжения 9–36 В постоянного тока, хорошо адаптируясь к колебаниям напряжения в бортовой системе электропитания вагонетки. Диапазон рабочих температур составляет от -20 до 60 °C, а диапазон температур хранения — от -40 до 80 °C. Система прошла испытания на случайную вибрацию 3 Grms и удар 30 G, что обеспечивает длительную стабильную работу в суровых условиях коксовых печей, включающих дым, пар, высокие температуры и вибрацию. На передней панели интегрированы кнопка питания, кнопка сброса и индикаторы состояния системы для удобного обслуживания в полевых условиях.
Ценовые достижения:
Сбор и обработка данных, полученных из нескольких источников, в режиме реального времени:Благодаря богатой конфигурации интерфейсов, включающей 6 портов USB 3.0 + 4 последовательных порта DB9 + 2 гигабитных порта LAN, система может объединять радар-детекторы, несколько камер видеонаблюдения с искусственным интеллектом и датчики состояния транспортных средств в одном устройстве, обеспечивая точный круглосуточный сбор данных в условиях коксовых печей, заполненных дымом, паром и высокими температурами.
Обнаружение объектов на границе сети в реальном времени и быстрое торможение:Высокая производительность настольного процессора в сочетании с ускорителем ИИ, установленным через PCIe x16, обеспечивает вывод данных в реальном времени для моделей ИИ, таких как распознавание траектории движения персонала и обнаружение ограниченных зон, гарантируя реакцию замкнутого контура на уровне миллисекунд от момента «входа человека в опасную зону на расстоянии 3 метров» до «срабатывания принудительного блокирующего торможения».
Модульная система расширения для удовлетворения разнообразных потребностей приложений:Модульная конструкция расширения MXM в сочетании с беспроводным расширением Mini PCIe и M.2 Key-B позволяет использовать единую аппаратную платформу для удовлетворения различных требований к конфигурации систем предотвращения столкновений на разных коксовых заводах, просто используя различные модули расширения — без замены всей машины.
Важные данные по безопасности надежно защищены:Три отсека для дисков в сочетании с аппаратным RAID 0/1 обеспечивают резервное копирование критически важных данных безопасности, таких как записи радиолокационного считывания расстояния и журналы визуального распознавания с использованием ИИ, эффективно предотвращая потерю данных из-за отказа одного диска и обеспечивая полную поддержку данных для аудита безопасности и непрерывной оптимизации системы предотвращения столкновений.
Долговременная стабильная работа в суровых условиях:Благодаря широкому диапазону рабочих температур от -20 до 60°C, широкому диапазону входного напряжения 9–36 В и сертификации на устойчивость к вибрации 3G и ударам 30G, система может стабильно работать круглосуточно в условиях высоких температур, запыленности и интенсивной вибрации вагона-платформы, что значительно снижает частоту технического обслуживания и эксплуатационные расходы.
