AI上崗：抄表竟然如此簡(jiǎn)單！

在工廠(chǎng)的流水線(xiàn)或大型設施的角角落落，布置著(zhù)各種各樣的監控或監測儀器設備。工業(yè)4.0升級的大背景下，智慧工廠(chǎng)建設成為企業(yè)提升競爭力的關(guān)鍵。然而，傳統工業(yè)表計的智能化改造，卻面臨著(zhù)諸多挑戰——改造難度大、費用高、停機時(shí)間長(cháng)等等。利用物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和人工智能 (AI) 技術(shù)化解這一難題，事半功倍，讓“抄表”這一高頻而繁復的操作變得簡(jiǎn)單，而且將“科技感”拉滿(mǎn)。

傳統工業(yè)表計改造的痛點(diǎn)

制造業(yè)的數字化轉型過(guò)程，需要實(shí)現監控設備自動(dòng)化管理。然而，傳統工業(yè)表計改造，卻讓不少企業(yè)感嘆：難！難！難！

首先是傳統儀表的改造難度大。傳統工業(yè)表計大多不具備智能化功能，比如數據的遠程傳輸和遠程監控。對其進(jìn)行智能化改造，通常需要產(chǎn)線(xiàn)中斷甚至工廠(chǎng)停工，以進(jìn)行設備的更換改裝以及復雜的安裝和調試，這無(wú)疑會(huì )影響生產(chǎn)效率。

其次，傳統表計改造費用不菲。設備購置、安裝調試、人員培訓等需要投入大量的資金；改造后的設備，可能需要定期維護和升級，進(jìn)一步增加了成本；更不必說(shuō)停工和風(fēng)險控制的高昂預算。

再有，就是與原有系統兼容性的問(wèn)題。

在更換用于數據監控的儀表時(shí)，很多客戶(hù)還會(huì )碰到一些始料未及的問(wèn)題，比如，產(chǎn)線(xiàn)上某套設備的制造商不支持數據導出，或者是設備原廠(chǎng)的傳統方案不支持靈活、自定義的監控設置，表計與設備一對一固定，沒(méi)有預留任何功能或者應用范圍的可擴展性。這多會(huì )成為儀表智能化升級中的不確定因素，進(jìn)而帶來(lái)額外的風(fēng)險。

 圖1：傳統工業(yè)表計改造的痛點(diǎn) 

仔細觀(guān)察我們會(huì )發(fā)現，這些現實(shí)應用場(chǎng)景所碰到的林林總總的表計升級難題，有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是：它們所采用的是“侵入式”改裝，這難免會(huì )對原有的工業(yè)自動(dòng)化系統造成較大的影響。

為幫助終端用戶(hù)避免這類(lèi)問(wèn)題，降本增效，村田制作所提出了利用AI Camera的“非侵入式”智能表計讀取系統的概念，并已在村田自有的產(chǎn)線(xiàn)和客戶(hù)工廠(chǎng)中得以實(shí)踐、驗證和推廣。

AI Camera的概念和市場(chǎng)

AI Camera是一種基于機器視覺(jué)的智能設備，通過(guò)高分辨率攝像頭和先進(jìn)的AI算法，實(shí)現對工業(yè)表計的自動(dòng)讀數和數據傳輸。它無(wú)需更換現有表計，只需在表計附近安裝AI Camera，通過(guò)局域互聯(lián)，即可實(shí)現智能化監控。

 圖2：AI Camera的方案架構 

具體來(lái)說(shuō)，村田的AI Camera解決方案就是利用“無(wú)線(xiàn)傳輸+邊緣AI”的技術(shù)，對整個(gè)工廠(chǎng)各種模擬表計（也就是指針表）和數字表計進(jìn)行自動(dòng)讀取的功能改造。由邊緣設備端利用相機采集儀表的顯示信息，在使用AI模型進(jìn)行識別計算，將指針或讀數直接轉化為數值結果，讓相機秒變“抄表員”，之后再通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將數據傳輸到云端的數據管理中心，為智能化的決策提供依據。

AI Camera可以說(shuō)是機器視覺(jué)在工業(yè)領(lǐng)域的成功應用。

隨著(zhù)工業(yè)4.0的推進(jìn)，工業(yè)視覺(jué)市場(chǎng)呈現出快速增長(cháng)的趨勢。據市場(chǎng)調研報告顯示，中國工業(yè)視覺(jué)市場(chǎng)規模預計從2022年的184億元增長(cháng)到2025年的470億元（增長(cháng)趨勢見(jiàn)下圖。數據來(lái)源于公開(kāi)資料，甲子光年智庫）。AI Camera作為工業(yè)視覺(jué)的重要組成部分，將重新定義 “設備監控”的模式，考慮到傳統工業(yè)表計巨大的存量市場(chǎng)和升級改造需求，其未來(lái)的應用前景可期！

 圖3. 全球及中國工業(yè)視覺(jué)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(數據來(lái)源于公開(kāi)資料，甲子光年智庫) 

AI Camera的差異化優(yōu)勢

AI Camera“抄表”，與人工抄表或使用IP Camera讀表相比，有著(zhù)明顯的高性?xún)r(jià)比、低功耗、易維護等差異化優(yōu)勢。

與傳統的人工抄表相比，AI Camera抄表的優(yōu)勢體現在以下三個(gè)方面：

01 效率

AI Camera可以實(shí)現自動(dòng)讀數，響應時(shí)間快，而人工抄表需要逐個(gè)表計進(jìn)行讀數，效率低。

02 準確性

AI Camera通過(guò)先進(jìn)的AI算法，讀數準確率高達98%以上，而人工抄表容易出現人為錯誤。

03 適用場(chǎng)景

AI Camera可以安裝在各種復雜環(huán)境中，適用范圍廣。人工抄表則需要人員到達現場(chǎng)，因此適用范圍有限。

IP Camera同樣是一種基于機器視覺(jué)的抄表解決方案，不過(guò)在邊緣設備端的相機僅負責圖像采集功能，而圖像的處理則需要在云端的服務(wù)器上進(jìn)行。因此，與IP Camera相比，AI Camera解決方案同樣具有顯著(zhù)的優(yōu)勢：

01 功耗

AI Camera采用低功耗設計，三節干電池可支持設備工作兩年左右；而IP Camera通常需要有線(xiàn)電源供電，功耗較高。

02 數據傳輸

AI Camera采用無(wú)線(xiàn)傳輸，安裝和維護更方便；IP Camera通常需要有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，布線(xiàn)成本高。

03 AI技術(shù)

AI Camera采用邊緣AI技術(shù)，將AI模型部署在設備端，響應速度快，數據隱私性高；IP Camera通常采用集中式AI模型，數據需要傳輸到云端或服務(wù)器進(jìn)行處理，隱私性較差。

04 成本

AI Camera一次性投入，后期維護成本低；IP Camera需要購買(mǎi)高性能攝像頭、鋪設電纜、建立服務(wù)器和云服務(wù)，后期維護成本高。

 圖4：AI Camera解決方案的優(yōu)勢 

通過(guò)WSN與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)深度融合

值得一提的是，除了上述的這些優(yōu)勢，村田的AI Camera還有一個(gè)特別之處——其可以與村田自有的無(wú)線(xiàn)傳感系統（WSN）無(wú)縫融合，讓其便捷地接入到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系中，成為智慧工廠(chǎng)有機的組成部分。

村田自有的WSN，使用Sub-5G專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)協(xié)議 ，可以將各類(lèi)數據端——如振動(dòng)傳感器、閥門(mén)、中繼、溫度探頭、電流計等——產(chǎn)生的數據，及時(shí)匯集到智能網(wǎng)關(guān)中，并接入到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，是一種高效、便捷的工業(yè)無(wú)線(xiàn)互聯(lián)解決方案  。

 圖5：AI Camera可與村田WSN無(wú)縫融合 

AI Camera能夠得到村田WSN的無(wú)縫支持，這意味著(zhù)終端用戶(hù)可以通過(guò)WSN系統為AI Camera提供了穩定的網(wǎng)絡(luò )支持，確保數據的可靠傳輸，快捷地將AI Camera與自動(dòng)化管理系統接駁，成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的有機組成部分，實(shí)現設備的互聯(lián)互通和數據的集中管理，這也進(jìn)一步降低了傳統工業(yè)表計改造的成本和風(fēng)險。升級之后，工廠(chǎng)管理者和操作人員可以通過(guò)PC或手持設備，實(shí)時(shí)監控設備狀態(tài)和表計讀數，大大提高生產(chǎn)效率和管理水平。

總結

綜上所述，AI Camera作為智慧工廠(chǎng)中的創(chuàng )新解決方案，不僅解決了傳統工業(yè)表計智能化改造的痛點(diǎn)，還通過(guò)其低功耗、高效率、高準確性的特點(diǎn)，為工廠(chǎng)提供了有效的監控和管理手段。

AI Camera與村田WSN解決方案與的有機整合，使得搭載AI芯片的低功耗AI Camera，在邊緣端進(jìn)行模型算法處理以后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)將讀取的大量表計數據傳送到中央控制中心，進(jìn)行高效精準的同步管理，降低人工作業(yè)和數據處理時(shí)間，提升了系統的穩定性和可靠性，這對工廠(chǎng)的智能化、數字化管理轉型，以及生產(chǎn)現場(chǎng)層面的降本增效、升級改造都大有裨益。

不難看出，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，AI Camera未來(lái)將在更多工業(yè)場(chǎng)景中發(fā)揮重要作用，推動(dòng)工業(yè)智能化的進(jìn)程。