Система випробувань на стійкість до зіткнень штовхачів APQ E7DS
У коксохімічних операціях з проштовхування коксу великі коксові транспортні засоби, такі як вагонетки-штовхачі та вагонетки-направляючі коксу, пересуваються вперед і назад по високотемпературних, запилених коліях. Дотримання безпечної відстані між персоналом на місці та рухомими транспортними засобами вже давно є критичною проблемою в галузі. Традиційні системи запобігання зіткненням спираються на ручне спостереження та фіксовані механічні обмежувальні механізми, які страждають від повільної реакції, високого рівня хибних тривог та поганої адаптації до складних умов праці. Оскільки інтелектуальна трансформація в коксохімічній промисловості продовжує поглиблюватися, багатоджерельні системи запобігання зіткненням, засновані на радіолокаційному виявленні, візуальному розпізнаванні та аналітиці на основі штучного інтелекту, стають стандартною конфігурацією в галузі.
Після кількох етапів вибору моделі та ретельної перевірки на місці, замовник зрештою обрав розширюваний вбудований промисловий ПК з вентиляторним охолодженням APQ E7DS як основну платформу периферійних обчислень для своєї інтелектуальної системи випробувань вагонів-штовхачів на предмет зіткнень.
Виклик клієнта
Вимоги до високопродуктивної обробки зображень та штучного інтелекту:Система тестування на запобігання зіткненням повинна обробляти кілька потоків відео високої чіткості в режимі реального часу та запускати алгоритми штучного інтелекту, такі як розпізнавання траєкторії руху оператора та виявлення вторгнень у обмежену зону. Це вимагає від IPC високої обчислювальної продуктивності та можливості виведення зображення на кілька дисплеїв.
Багаті інтерфейси розширення:Система повинна одночасно підключатися до модулів виявлення радарів, багатокутового відеоспостереження, звукової/візуальної сигналізації та приводів примусового гальмування. Тому ПК повинен мати достатню кількість слотів розширення разом з кількома послідовними портами та кількома USB-інтерфейсами.
Адаптація до суворих промислових умов:На місцях експлуатації штовхачів працюють високі температури, пил та вібрація. Тому ПКВ повинен підтримувати роботу в широкому діапазоні температур і забезпечувати надійну стійкість до вібрацій та ударів.
Координація кількох пристроїв та завантаження даних:Система випробувань на предмет зіткнень повинна завантажувати дані моніторингу в режимі реального часу до диспетчерського центру коксохімічного заводу. Це вимагає подвійного гігабітного Ethernet для сегрегації трафіку, а також підтримки розширення бездротового зв'язку 4G/5G.
Тривала стабільна та надійна робота:Коксохімічні виробничі лінії працюють безперервно, тому коксувальний хімічний комбінований виріб (КХК) повинен мати активну теплову конструкцію та надійність промислового рівня, щоб забезпечити безперебійну роботу 24/7.
Рішення APQ
Високопродуктивна обчислювальна платформа для виведення даних на периферії в режимі реального часу:E7DS працює на процесорах Intel® Core / Pentium / Celeron настільного класу 6-го–9-го поколінь з підтримкою TDP до 65 Вт. Він оснащений двома слотами пам'яті DDR4 SO-DIMM з підтримкою двоканального режиму до 64 ГБ. Вбудована графіка Intel UHD Graphics підтримує виведення зображення на три дисплеї через VGA, DVI-D та DP з роздільною здатністю до 4K. Стабільної високої продуктивності процесора настільного класу достатньо для підтримки аналізу даних у режимі реального часу для моделей штучного інтелекту, що запобігають зіткненням, гарантуючи, що вся затримка — від розпізнавання персоналу до видачі команди гальмування — відповідає вимогам безпеки.
Багаті інтерфейси вводу/виводу для підключення кількох сенсорних пристроїв з одного пристрою:Система випробувань вагонів-штовхачів на наявність зіткнень повинна підключатися до різноманітних пристроїв, включаючи радарні датчики, кілька камер зі штучним інтелектом та датчики робочого стану транспортних засобів. E7DS має шість портів USB 3.0 на передній панелі, що дозволяє одночасне підключення до кількох промислових камер та камер зі штучним інтелектом. Передбачено два гігабітні порти Intel LAN: один для доступу до мережі збору даних радара та зору, а інший для зв'язку з системою диспетчеризації вищого рівня, що забезпечує розділення руху без заторів. Чотири послідовні порти DB9 — два з яких перемикаються між RS232/422/485, та два фіксованих RS232 — можуть стабільно підключатися до пристроїв LiDAR, датчиків стану транспортних засобів, контролерів ПЛК та інших польових пристроїв.
Стандартні слоти розширення PCIe для гнучкої інтеграції плат розширення:Розширюваність є однією з основних переваг E7DS. E7DS пропонує стандартну архітектуру розширення PCIe, яка підтримує комбінацію PCIe x16, PCIe x4 та PCI, що дозволяє гнучко інтегрувати карти захоплення зображень, карти прискорювача штучного інтелекту, карти керування рухом та інші спеціалізовані плати. У системі випробувань на наявність зіткнень вагона-штовхача слот PCIe x16 може бути використаний для спеціалізованого прискорювача штучного інтелекту, що значно покращує швидкість виведення на периферії для розпізнавання персоналу та виявлення в обмеженій зоні; слот PCIe x4 може бути використаний для багатоканальних карт захоплення кадрів для досягнення синхронізованого збору та попередньої обробки відеопотоків з кількох камер. Підтримуються карти розширення довжиною до 185 мм та TDP 130 Вт, що робить платформу придатною для обмеженого місця встановлення на борту вагонів-штовхачів.
Модульне розширення MXM для налаштування на вимогу:E7DS інтегрує високошвидкісний інтерфейс MXM 3.0 та підтримує карти розширення APQ MXM, що забезпечує гнучке розширення для чотирьох додаткових гігабітних портів LAN, шести послідовних портів, 16 каналів GPIO тощо. Він також підтримує розширення Mini PCIe та M.2 Key-B для бездротових модулів, таких як Wi-Fi та 4G/5G, і включає два слоти для SIM-карт. У системі випробувань на стійкість до зіткнень штовхача-вагона модулі MXM можуть розширювати функції GPIO для прямого взаємодії з гальмівними приводами, тоді як Mini PCIe або M.2 Key-B можна використовувати для додавання модулів 4G/5G для віддаленого обміну інформацією про стан системи та тривогу.
Багатодискове сховище та RAID для безпеки даних:E7DS підтримує твердотільні накопичувачі M.2 NVMe/SATA, а також один відсік для 2,5-дюймового диска з можливістю гарячої заміни та один внутрішній відсік для 2,5-дюймового диска, загалом до трьох накопичувачів, а також підтримує апаратний RAID 0/1. У системі випробувань на стійкість до зіткнень вагона-штовхача дзеркалювання RAID 1 забезпечує резервне копіювання критично важливих даних безпеки, таких як дані радіолокаційного визначення довжини та записи візуального розпізнавання за допомогою штучного інтелекту, ефективно запобігаючи втраті даних, спричиненій відмовою одного диска.
Промислова конструкція, стійка до широкого діапазону температур та вібрацій, для суворих умов коксових печей:Експлуатаційні середовища штовхача характеризуються високими температурами, сильним запилом та частою вібрацією. E7DS оснащений радіатором з алюмінієвого сплаву великої площі в поєднанні з оцинкованим сталевим шасі разом з активним охолодженням з інтелектуальним ШІМ-вентилятором. Його великі алюмінієві ребра та мідні теплові трубки ефективно вирішують проблеми розсіювання тепла для високопродуктивних процесорів у закритих бортових середовищах. Він підтримує широкий діапазон напруги постійного струму 9–36 В, добре адаптуючись до коливань напруги в бортовій системі живлення штовхача. Діапазон робочих температур становить від -20 до 60°C, а діапазон температур зберігання — від -40 до 80°C, система пройшла випробування на випадкову вібрацію 3 Grms та удар 30 G, що забезпечує тривалу стабільну роботу в суворих умовах коксових печей, пов'язаних з димом, парою, високими температурами та вібрацією. На передній панелі розташовані кнопка живлення, кнопка скидання та індикатори стану системи для зручного обслуговування в польових умовах.
Ціннісні досягнення:
Збір та обробка даних зондування з кількох джерел у режимі реального часу:Завдяки розширеній конфігурації інтерфейсів, що складається з 6 × USB 3.0 + 4 × послідовних портів DB9 + 2 × гігабітних портів LAN, система може підключати радар-детектори, кілька камер штучного інтелекту та датчики робочого стану транспортних засобів в одному блоці, що забезпечує точний збір даних цілодобово в умовах коксових печей, наповнених димом, парою та високими температурами.
Визначення меж у реальному часі та швидке гальмування:Стабільна висока продуктивність процесора настільного класу в поєднанні з прискорювачем штучного інтелекту, встановленим через PCIe x16, дозволяє виводити дані з моделей штучного інтелекту в режимі реального часу, таких як розпізнавання траєкторії руху людей та виявлення обмеженої зони, забезпечуючи мілісекундну реакцію в замкнутому циклі від «переходу людини за 3-метрову небезпечну межу» до «запуску примусового блокувального гальмування».
Модульне розширення для різноманітних потреб застосування:Модульна конструкція розширення MXM разом із бездротовим розширенням Mini PCIe та M.2 Key-B дозволяє єдиній апаратній платформі задовольнити різні вимоги до конфігурації систем запобігання колізіям на різних коксохімічних заводах, просто використовуючи різні модулі розширення, без заміни всієї машини.
Критично важливі дані безпеки добре захищені:Три відсіки для дисків разом з апаратним RAID 0/1 забезпечують резервне копіювання критично важливих даних безпеки, таких як записи радіолокаційного визначення довжини та журнали візуального розпізнавання за допомогою штучного інтелекту, ефективно запобігаючи втраті даних, спричиненій відмовою одного диска, та забезпечуючи повну підтримку даних для аудиту безпеки та постійної оптимізації системи запобігання зіткненням.
Тривала стабільна робота в складних умовах:Завдяки широкому діапазону робочих температур від -20 до 60°C, широкому діапазону напруги живлення 9–36 В та сертифікації стійкості до вібрації 3 G та ударостійкості 30 G, система може стабільно працювати цілодобово в умовах високої температури, запиленості та інтенсивної вібрації штовхача, що значно знижує частоту технічного обслуговування та експлуатаційні витрати.
