工控智能化升级千行百业 瑞芯微工业级芯片应用案例详解
2022-3-10 来源：瑞芯微 作者：-
工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使生产速度和效率提高了三倍以上。据Wind发布数据显示，2020年中国工控行业市场空间超2000亿元，其中产品市场近1400亿元，除外资主导的60%外，国产本土空间仍超过千亿元。同时，工业智能化的需求正促使工控行业不断壮大，随着人工智能、大数据和半导体技术的发展，工控涵盖的范围越来越广。
驱动工业智能化的主导力量大致可分为三类：第一类是传统智能化改造；第二类是国产化需求，包括采用国产芯片、操作系统、设备以及集成系统；第三类是人工智能，用机器提高生产力效率以及降低运营成本。
图 ： 驱动工业智能化的三大主导力量
工控领域的智能化发展带来了“工业芯片”的发展机遇， 据Gartner数据显示，全球工业芯片市场预计2022年达705亿美元，2019-2022年复合增长率在13%左右。然而，不是所有的芯片都能当工业芯片使用。
以工控大脑——控制芯片为例，工业级控制芯片需要长期运行在极高/低温、高湿、强盐雾和电磁辐射的恶劣环境中，所以在稳定性、可靠性和安全性方面要求会比消费级高。瑞芯微作为走在国际化路线的国产品牌，这几年已经在技术、服务和生态上有了很大的突破。下面举例瑞芯微芯片整体解决方案在工控领域的应用案例。
案例一：工业/边缘计算网关设备
芯片：RK3588M/RK3358J/RK3568J/RK3399
图：联想边缘计算网关搭载LeapIOT平台示意图
1，印刷厂智能化网关设备
作为深耕行业数十年的老牌印刷设备制造企业，高斯(中国)的工业设备分散在全国各地，设备调试、故障诊断及修复严重依赖现场人工；且运维人员无法掌握一手数据，造成运维管理成本高、效率较低、响应速度慢等问题。
联想为高斯(中国)量身打造了一套解决方案，基于瑞芯微RK3399主控的ECG工业网关设备和Leap IoT工业物联网平台，将设备运行的数据经过实时传输、整合与呈现，生成可追溯的数据记录，帮助高斯(中国)实现精细化的印刷生产管理，达到降本增效的目的。
瑞芯微RK3399主控芯片，支持多系统，实时性强，接口充足可以扩充行为监测；驱动力强，可以使得操作界面流畅快速。帮助客户降低50%设备腹胀率，缩减65%的售后维护成本，高斯的客户满意度提升80%。
全新旗舰芯RK3588M可以更强的性能赋能复杂场景的智能化升级，8nm工艺，八核CPU，高达6Tops的NPU算力，将可以满足更多类型的AI功能需求；支持多屏互动，提升运营管理效率；具备丰富的高速接口支持各类外设扩展，可适应复杂工作环境中的设备整合和拓展。
图： 联想工业网关示意图
2，远程巡检网关设备
某大型国有企业在全国各地部署有百万级别的机房和设备，部署在户外的机房和设备需要人员定期进行巡检和维护。
联想采用瑞芯微RK3568J为计算核心的联想边缘计算网关，可提供1Tops基础算力，并可扩展至4Tops算力，对摄像头采集的视频图像数据进行AI解析，可实现人员身份识别，烟火告警等功能，搭配联想Lenovo Edge AI平台可实现异常情况智能化预警上报，容器化算法部署，远程升级等服务。帮助客户极大优化人员现场巡检的人力投入，同时可对设备及周边环境进行实时无缝监控，提升了对设备运行的可靠性。新一代旗舰芯片RK3588M可支持对算力有更高要求的设备，提供高达6Tops算力，助力全面升级和拓展AI 功能。
案例二：餐饮业 全球知名连锁餐厅 能耗管理物联网关+厨房智慧触控终端
芯片：RK3568J/RK3399
图：边缘计算网关
全球知名的餐饮品牌拥有超37,000家餐厅，遍及全球100多个国家和地区。该连锁餐厅门店数量众多，原材料和运营成本不断提升，希望通过对所有门店进行监管，实时获取运营数据对能耗进行采集和分析，降低店面运营成本。
联想提供了采用瑞芯微RK3399芯片的边缘计算网关+智慧厨房触控产品，采用无风扇散热，机体结构密封，有效抵抗厨房油烟，提高产品寿命。随着AI智能化的提升，瑞芯微RK3568J芯片将成为产品升级的首选，助力AI类应用，自带独立1TOPS 算力NPU，可为客户后期提升运营效率、降低成本贡献巨大价值。
案例三：智慧交通 地铁出入闸机+地铁智慧车窗
芯片：RK3568J/RK3288
图：地铁出入口闸机及智慧车窗
城市地铁线路的发展，需要实现地铁全面智能化升级，人脸识别闸机和车内的智能设备必不可少，技术层面的需求：国产化平台、强大处理能力和稳定性、平台具备可扩展性。
1，智能出入口闸机
立功科技与瑞芯微RK3568J平台作为新一代闸机的方案商，可快速实现活体识别，ID身份认证等快速安检功能。RK3568J拥有四核A55高性能架构，内置独立的1Tops算力NPU，支持两路MIPI摄像头并带有HDR功能ISP，人像采集清晰且识别处理速度快；并且RK3568J拥有双以太网、CAN接口、高速mini PCIE接口，拥有强大的扩展能力，可为地铁闸机类产品提供各类扩展需求。
2，地铁智慧车窗
瑞芯微与研华科技联合打造RK3288及RK3568J地铁智慧车窗方案，目前已在深圳地铁投入使用。RK3288及RK3568J具备强性能，能够驱动触摸高清大屏，并且接口丰富，可扩展性强，RK3568J具备独立的AI算力还可增添更多交互体验。
案例四：智慧楼宇社区 3D人脸识别+体温检测
芯片：RK3358J/RK3399
图：研华方案的活体识别功能示意图
在疫情期间，企业学校复产复课急需部署人脸及测温监测闸机，需要快速识别人体体温及口罩脸识别的应用需求。
研华科技采用瑞芯微RK3399主控，以其高性能CPU，算法效率高，移植部署快，接口丰富易扩展，宽温支持等特点，满足在户外进行活体识别的工作场景。
案例五：建筑行业 吊塔中控显示屏
芯片：RK3568J
图：建筑行业吊塔中控显示方案示意图
某建筑工地的系统吊钩球机视频常出现卡顿，系统显示屏人机界面交互不友好，缺乏吊塔精准的力矩曲线管理，建筑公司因此引入了全新的吊塔中控显示屏。
智微智能吊塔中控显示屏方案选用瑞芯微RK3568J芯片，确保了操作界面流畅快速；其4K视频解码能力，可有效防止视频接入解析出现的卡顿现象；3路CAN及10路UART接口，可充分满足外部传感器接入的需求；外加内置1Tops 算力NPU，可扩充各类行为监测。
该吊塔中控显示屏经验收后，有效地替代了原有老旧型号机器，用户体验得到大大提升。鉴于RK3568J一套方案多用途的特色，客户将在后续智慧工地中继续将芯片拓展运用于门禁管理、升降机监控、人员定位、安全帽监测等场景。
案例六：医疗行业 PCR核酸检测设备
芯片：RK3568J/ RK3399
图： 聚合酶链式反应技术设备（PCR）
针对核酸检测，其检测效果不仅取决于高质量的试剂盒，还有一样十分关键的检测设备——实时荧光定量聚合酶链式反应（PCR）核酸检测仪器，可大大提高了核酸检测的准确率。
医用PCR及小型PCR设备适用于医院、社区、海关等应用场景，其设备更加注重便携式考量，设备尺寸小巧，功能丰富，测试精度要求较高，并且对功耗以及外设接口要求较高。
研华科技推出的基于瑞芯微RK3399 及RK3568J处理器的嵌入式单板电脑，作为核酸设备的核心主控。在常态化疫情防控的今天，大型PCR工作站、医用PCR设备以及小型一体式PCR设备针对不同使用场景都得到了广泛的应用。
案例七：工业自动化HMI人机界面
芯片：RK3358J/RK3568J
图：工控HMI示意图
HMI(人机界面)是工业自动化中最前沿的解决方案，可以实时监控PLC、I/O模块的运行，并在HMI上形象地显示出来，同时操作者可以通过HMI向自动化设备发出控制信号，使得自动化设备可以按照操纵者的意图运行。
立功科技的HMI方案，采用RK3568J芯片，具备工业级产品的可靠性，可提供HMI与各种自控设备的高效数据交互能力，同时，在接口方面可支持双千兆以太网、CAN接口、高速mini PCIE接口以及高清屏幕显示接口；此外，方案的系统兼容性强，可支持不同客户的开发需求。
案例八：智慧农业 机器人
芯片：RK3588M/RK3568J/ RK3399Pro
图 ： 农业无人车机器人
在农业领域，机器人的出现代替了人工农药喷洒、播种等体力消耗大的工作，同时也解决了偏远山区劳动力不足的问题。
在此领域，立功科技和瑞芯微携手合作推出了农业机器人，基于瑞芯微RK3399Pro芯片。此外，瑞芯微的新一代RK3568J芯片亦可为机器人提供高效图像识别处理功能，其内置独立的NPU，可提供1T算力，确保后端设备数据处理的稳定性及高效性。
通过机器人的准确计算，可合理进行播种、施肥，提高农耕效率的同时，降低农业成本。并且该芯片拥有的丰富接口，也可使其根据客户的个性化需求，进行定制化产品开发，满足其它农耕需求。而新一代旗舰芯RK3588M更是主打AIoT领域，采用4xA76+4xA53的八核架构，自带独立NPU，拥有高达6Tops的算力，可极大的满足工业、农业、快递业等慢速机器人的需求。
案例九：电力行业 采集器+继电器保护
芯片：RK3358J/RK3568J
在电力行业，数据的采集端需要配置更多的接口及较高的算力，以完成庞大客户端数据的收集，对主控芯片CPU的算力性能要求在多核以上，RK3358J采用4核A35架构，具有较高算力及丰富接口的特性，非常适合电力采集器设备。
而电力行业继电器保护设备，除了需要多接口、多网口外，对高可靠性的需求更加明显，RK3568J具备全链路CPU Catch到DDR ECC，大大提升该类产品的可靠性。RK3568J具有PCIE3.0等高速扩展接口，能够满足网口、算力、5G等的扩展需求。
【总结】
如下表所示，瑞芯微工业级芯片深入工控领域的千行百业，不同的产品线对应不同的需求，如：PX30系列的RK3358J更适合显示触控和工业集采领域，RK3568系列和RK3588系列的RK3568J和RK3588M更适合工控、网关和AI视觉应用领域。
图：瑞芯微工业应用系列芯片
值得一提的是，瑞芯微工业级芯片产品除了拥有高扩展性、品质保障、可靠性及寿命保障等硬性优势外，还具有软件保障、强大的生态保障以及服务经验优势等雄厚的软实力，可以很好地服务于有工业类应用需求的各类客户。
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