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工控智能化升級千行百業瑞芯微工業級芯片應用案例詳解

2022-3-9 來源：瑞芯微（wēi）作者：-

工控技術的出現和推廣帶來了第三次工業革命，使生（shēng）產速度和效率提高了三倍以上。據Wind發布數據顯示，2020年中國工控行業市場空間超2000億元，其中產品（pǐn）市場近1400億元，除外資主導的（de）60%外（wài），國產本土空（kōng）間仍超過千億元。同（tóng）時，工業智能化的需求正促使工控行業不斷壯大，隨著人工智能、大數據和半導（dǎo）體技術的發（fā）展，工（gōng）控涵蓋的範圍越來越廣。

驅動工（gōng）業智能化的主導力量大致可（kě）分為三類：第一（yī）類（lèi）是傳統智能化改造；第二類是國產化需求，包括采用國產芯片、操作係統、設備以（yǐ）及集成係統；第三類是人工（gōng）智能，用機器提高生產力效率以及降低運營成本。

圖：驅（qū）動工業智能化的三大主導力量

工控領域的（de）智能化發展帶來了“工業芯（xīn）片”的發展機遇，據（jù）Gartner數據（jù）顯（xiǎn）示，全球（qiú）工業芯片市場預計2022年達705億美元，2019-2022年複合增長率在13%左（zuǒ）右。然而，不是所有的芯片都能當工業芯片使用。

以（yǐ）工控大腦——控製芯片為例，工業級（jí）控製芯片需要長期運行在（zài）極高/低溫、高濕、強（qiáng）鹽霧和電磁輻射的惡（è）劣環境中，所以在穩定性、可靠性和安全性方（fāng）麵要（yào）求會比消費級高。瑞芯微作為走在國際化路線的國產品牌，這幾年已經在技術（shù）、服務和生態上有了很大的突（tū）破。下麵舉例（lì）瑞芯微芯片整體解決方案在工控領域的應用案例。

案例一：工（gōng）業/邊緣（yuán）計算網關設備（bèi）

芯片：RK3588M/RK3358J/RK3568J/RK3399

圖：聯想邊緣計算網關搭載LeapIOT平台示意圖

1，印刷廠智能化（huà）網（wǎng）關設備

作為深耕行業數十年的老（lǎo）牌印（yìn）刷設備製造（zào）企業，高斯（sī）(中國)的工業設備（bèi）分（fèn）散在全國各地，設備調試、故障診斷及修複嚴重依（yī）賴現場人工；且運維人員無法（fǎ）掌握一手數據（jù），造成運維管理（lǐ）成本高、效率較低、響應（yīng）速度慢等問（wèn）題。

聯想為高斯(中國)量身打造了一套解（jiě）決方案，基於瑞芯微RK3399主控的ECG工業網關設備和Leap IoT工業物聯網平台（tái），將設備運行的數據經過（guò）實時傳輸、整合與呈現（xiàn），生成可追溯的數據記錄，幫助（zhù）高（gāo）斯(中國)實（shí）現精細化的印刷生產管理，達（dá）到降本增效的目的。

瑞芯微RK3399主控芯片，支持多係統，實時性強（qiáng），接（jiē）口充足可以擴充行為監（jiān）測；驅動力強，可以使得操作界（jiè）麵流暢快速。幫助客戶降低50%設（shè）備腹脹率，縮減65%的售後維護成本（běn），高斯的客戶滿（mǎn）意度提升80%。

全新旗艦芯（xīn）RK3588M可以更強的性能賦（fù）能複雜場景的智能化升級，8nm工藝，八核CPU，高（gāo）達6Tops的NPU算力（lì），將可以滿（mǎn）足更多類（lèi）型（xíng）的AI功能需求（qiú）；支持多屏（píng）互動，提升運營管理效率；具備豐富的高（gāo）速接口支持各（gè）類外設擴展，可適（shì）應複雜工作環境中（zhōng）的設備整合和拓展。

圖：聯想工業網關示意圖（tú）

2，遠程巡檢網關設備

某大（dà）型國有企業在全國各地部署有百萬（wàn）級別的機房和設備（bèi），部署在戶外的機房和設備需要人員定期進行巡檢和維（wéi）護。

聯想采用瑞芯微RK3568J為計算核心的聯想邊緣計算網關，可提供1Tops基礎算力，並可擴（kuò）展至4Tops算力，對攝（shè）像頭采集的（de）視頻（pín）圖像數據進行AI解析，可實現人員身（shēn）份識別，煙火告警等功能，搭配聯想（xiǎng）Lenovo Edge AI平台可實現異常情況智能化預警上報，容（róng）器化算法部署（shǔ），遠程升級等服務。幫助客戶極大優化人員現（xiàn）場（chǎng）巡檢的（de）人力投入（rù），同時可對設備及周邊環境進行實時無縫監控（kòng），提升（shēng）了對設備運行的可靠性。新一代旗艦芯片RK3588M可支（zhī）持對（duì）算力有更高要求的（de）設備，提供高達6Tops算力，助力全（quán）麵升級和拓展AI 功能。

案例二（èr）：餐飲業全球知名連鎖餐（cān）廳能耗管理物聯網關+廚（chú）房智慧觸控終端

芯片：RK3568J/RK3399

圖（tú）：邊緣計算網關

全球知名的餐飲品牌擁有超37,000家餐廳，遍及（jí）全球100多個國（guó）家和地區。該連鎖（suǒ）餐廳門店數量眾多，原材料和運營成本不斷提升，希望通過對所有門店進行（háng）監管，實時獲取運營數據對能耗進行采集和分析，降低店麵（miàn）運營成本。

聯想（xiǎng）提供（gòng）了采用瑞芯微RK3399芯片的邊緣計算網關+智慧廚（chú）房觸控產品，采用無風扇（shàn）散熱，機體結構密封，有效（xiào）抵抗廚房油煙（yān），提（tí）高產品壽命。隨著AI智能化的提升，瑞芯微RK3568J芯片將成為產品（pǐn）升級的（de）首選，助力AI類應用，自帶獨立（lì）1TOPS 算力NPU，可為客戶後期提升（shēng）運（yùn）營效率、降低成本（běn）貢獻巨大價值。

案例三：智（zhì）慧交通地鐵出入閘機+地鐵智慧車窗

芯（xīn）片：RK3568J/RK3288

圖（tú）：地鐵出入口閘機及智慧車窗

城市地鐵線路的發展，需要實現地鐵全麵智能化升級，人臉識別閘機和車（chē）內（nèi）的智能設備必不可少（shǎo），技術層麵（miàn）的需（xū）求：國產（chǎn）化平台、強大處理能力和穩定性（xìng）、平台具備可擴展性（xìng）。

1，智能出入口閘（zhá）機

立功科技與瑞芯微RK3568J平台（tái）作為新一代閘機的方案商，可快速實現活體識別，ID身份認證等快速安檢（jiǎn）功能。RK3568J擁有四核（hé）A55高性能架構，內置獨立的1Tops算力NPU，支持兩路MIPI攝像頭並帶有HDR功能ISP，人像采集清晰（xī）且識別處理（lǐ）速度快；並（bìng）且RK3568J擁有雙以太（tài）網、CAN接口、高速mini PCIE接口，擁有強大（dà）的擴展能力（lì），可為地鐵閘機類產品（pǐn）提供各類擴展需求。

2，地鐵（tiě）智慧車窗

瑞芯微與研華科技聯合打造（zào）RK3288及RK3568J地鐵智慧車窗方（fāng）案（àn），目（mù）前已在（zài）深圳地鐵（tiě）投入使用。RK3288及RK3568J具備強性能，能夠（gòu）驅動觸摸高清大（dà）屏，並且接口豐富，可擴展性強，RK3568J具備獨立的AI算力還可增添更多交互體驗。

案例（lì）四：智慧樓宇社區 3D人臉識別（bié）+體溫檢測

芯片：RK3358J/RK3399

圖：研（yán）華方案的活體識別功能示意圖

在疫情期間，企業學校複產複課急需部署人臉及測溫監測閘機，需要快速識（shí）別（bié）人體體溫及口罩臉（liǎn）識別的應用需求。

研華科技采（cǎi）用（yòng）瑞（ruì）芯微RK3399主控（kòng），以其高性能CPU，算法效率高，移植部署快，接口豐富易擴展，寬溫（wēn）支（zhī）持等特點，滿足（zú）在戶（hù）外進行活體識別的工作（zuò）場景（jǐng）。

案例五：建（jiàn）築行業吊塔中控（kòng）顯示屏

芯（xīn）片：RK3568J

圖：建築行業吊塔中控顯示方案示意圖

某建築工（gōng）地的係統吊鉤球機視頻常出現卡頓，係統（tǒng）顯示屏人機界麵交互不友（yǒu）好，缺乏（fá）吊塔精準的力矩曲（qǔ）線管理（lǐ），建築（zhù）公司因此引入了全新的吊塔中控顯示屏。

智微智能吊塔中控顯示屏方案選用瑞芯微RK3568J芯片，確保了操作（zuò）界麵流暢快速；其4K視（shì）頻解碼能力，可有（yǒu）效防止視（shì）頻接入解析出現（xiàn）的卡（kǎ）頓現象；3路（lù）CAN及10路UART接口，可充分滿足外部傳感器（qì）接入的需求；外加內置1Tops 算力NPU，可擴充各類行為監測。

該吊塔中控顯示屏經驗收後，有效地替代了原（yuán）有老舊型（xíng）號機器（qì），用戶體驗得到（dào）大大提升。鑒於RK3568J一（yī）套方案多用途的特色，客戶將（jiāng）在後續智慧工地中繼續將芯片拓（tuò）展運用於門禁管理（lǐ）、升降（jiàng）機監控、人員（yuán）定位（wèi）、安全帽監測等場景。

案例六：醫療行業 PCR核酸檢測設（shè）備

芯片：RK3568J/ RK3399

圖（tú）：聚合酶鏈式反應技術設備（PCR）

針對核酸檢測，其檢測效（xiào）果不僅取決於高質（zhì）量的試劑盒，還有一樣十（shí）分關鍵的檢（jiǎn）測設備——實時熒光定量聚合酶鏈式反應（PCR）核酸檢測儀器，可大大提高（gāo）了核酸檢測的準確率。

醫用PCR及小型PCR設備適用於醫（yī）院、社區、海關等應用場景，其設備更加注重便攜式考量，設備尺寸（cùn）小巧，功能（néng）豐富，測試（shì）精度要（yào）求較（jiào）高，並且對功耗以及外設接口要（yào）求（qiú）較高。

研華科技推出的基於瑞芯微RK3399 及RK3568J處理器的嵌（qiàn）入式單板（bǎn）電腦，作（zuò）為（wéi）核酸設備的核心（xīn）主控（kòng）。在常態化疫情防控的（de）今天，大型PCR工作站、醫用PCR設備以及小型（xíng）一體式PCR設備針對不（bú）同使用場景都得到了（le）廣泛的應用。

案例七：工業自動化HMI人機（jī）界麵

芯片：RK3358J/RK3568J

圖（tú）：工控HMI示意圖

HMI(人機界麵)是工業自動化中最前沿的解決方案，可以（yǐ）實時監控PLC、I/O模塊的運行，並在（zài）HMI上形象（xiàng）地顯示出來，同（tóng）時操作者可以通過HMI向自動（dòng）化設備發出控製（zhì）信號，使得自動化（huà）設備可以按照操（cāo）縱（zòng）者的意圖運行。

立（lì）功科（kē）技的HMI方案，采用RK3568J芯片，具備工業級產品的可靠（kào）性，可（kě）提供HMI與各種（zhǒng）自控設備的（de）高效數據交互能力（lì），同時，在接口方麵可支持雙千（qiān）兆（zhào）以太網、CAN接口、高速mini PCIE接口以及高清屏幕顯示接口；此外，方案的（de）係（xì）統兼容（róng）性強，可支持不同客戶的開發需求。

案（àn）例八：智（zhì）慧農業機器人

芯片：RK3588M/RK3568J/ RK3399Pro

圖：農業無人（rén）車機器人

在農業領域，機器人的（de）出現代替了人工農藥噴灑（sǎ）、播種（zhǒng）等體力消（xiāo）耗大的工作，同時也解決了偏遠山區（qū）勞動力不足的（de）問題。

在（zài）此領域，立功科技和瑞芯微攜（xié）手合作推出了農業機（jī）器人，基於瑞芯（xīn）微RK3399Pro芯片。此外，瑞芯微的新一（yī）代RK3568J芯片亦可為機（jī）器人提供高效圖像識別處理功能，其內置獨立的（de）NPU，可提供1T算力，確保後端設備數據處理的穩定性及高效性。

通過機器人的準確計算，可合理進行播種、施肥，提高農耕效率的同時，降（jiàng）低農（nóng）業成本。並且（qiě）該芯片擁有的豐富接口，也可使其根據客戶的個性化需求，進行定製化（huà）產品開發，滿足其它農耕需求。而新一代旗艦芯RK3588M更是主打AIoT領域（yù），采用4xA76+4xA53的八核架構，自帶獨立NPU，擁有高達6Tops的算力，可極大的滿足工業、農業、快遞業等慢速機器人的需求（qiú）。

案例九：電力行業采集器+繼電器保護

芯片：RK3358J/RK3568J

在電力（lì）行業，數據的（de）采集端（duān）需要配置更（gèng）多的接口及較高的算（suàn）力，以完成龐大客戶端數據的收集，對主控（kòng）芯片CPU的算力性能要求在多（duō）核以上，RK3358J采用4核A35架構，具有（yǒu）較高算力及（jí）豐富接口的特性，非常適（shì）合電力采集器設備。

而電力行業繼（jì）電器保護設備，除了需要多接口、多網口外，對高（gāo）可靠性的需求更加明顯，RK3568J具（jù）備全鏈路CPU Catch到DDR ECC，大大提升該類產（chǎn）品的可靠性。RK3568J具有（yǒu）PCIE3.0等高速擴展接口，能夠滿（mǎn）足網口、算力、5G等的擴展（zhǎn）需求。

【總結】

如下表（biǎo）所示，瑞芯微工（gōng）業級（jí）芯片（piàn）深入工控領（lǐng）域的（de）千行百（bǎi）業，不同的產（chǎn）品線（xiàn）對應（yīng）不同的需求，如：PX30係列的RK3358J更適合（hé）顯示觸控和工業集采領域，RK3568係列和RK3588係列的RK3568J和RK3588M更適合工控、網關和AI視覺應用領域。

圖：瑞芯微工業應用係列芯片

值得一提（tí）的是，瑞芯微（wēi）工業級芯片產品除了擁（yōng）有高擴展（zhǎn）性、品質保障、可靠性及壽（shòu）命保（bǎo）障等硬性優勢外，還具有軟件保障、強大的生態保障以及服務經驗優勢等雄厚的軟實力，可以（yǐ）很（hěn）好地服務於有工業類應用需求的各類客戶。

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