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工控智能化（huà）升級千行百業瑞芯微工業級芯片應用案例詳解

2022-3-10 來源：瑞芯微作者：-

工控技術的出現和推（tuī）廣（guǎng）帶來了第三次工業革命，使生產速度（dù）和效率提高了三倍以上。據Wind發布數（shù）據顯示，2020年中國工控（kòng）行（háng）業市場空間（jiān）超2000億元，其中產品市場近1400億元，除外（wài）資主導的60%外，國產本土空間仍超過千（qiān）億元。同時，工業智能化的需求正促使工控行業不斷壯大，隨著人工（gōng）智能、大數據和半導體技術的發展，工控涵蓋的範圍越來越廣。

驅動工業智（zhì）能化的主導力（lì）量大致可分為三類：第一類是傳統（tǒng）智能化改造（zào）；第二類是（shì）國產（chǎn）化需求，包括采用（yòng）國產芯片、操作係統、設備以（yǐ）及集成係統（tǒng）；第三類是人工智能（néng），用機器提高生產力效（xiào）率以及降低運營成本。

圖（tú）：驅動工業智能化的三大主導（dǎo）力量

工控領域的智能化發展（zhǎn）帶來了“工業芯（xīn）片”的發展機遇，據Gartner數（shù）據顯示，全球工業芯片市場預計2022年達（dá）705億美元，2019-2022年複（fù）合增長率在13%左右。然而，不是所有（yǒu）的芯片都能當工業芯片使用。

以工控大腦——控製芯片為例，工業級控製芯片需要長期（qī）運行在極（jí）高/低溫、高濕、強鹽霧和（hé）電磁輻（fú）射的惡劣環境中，所以在穩定性、可靠性和安（ān）全性方（fāng）麵要求會比消費級（jí）高。瑞芯微作為走在國際化路線的國產品牌（pái），這幾年已經在技術、服（fú）務和生態上有了很大的突破。下麵舉例瑞芯微芯片整體解決（jué）方案在工控領域的應用案例。

案例一：工業/邊緣計算網關設備

芯片（piàn）：RK3588M/RK3358J/RK3568J/RK3399

圖：聯想邊緣計算網（wǎng）關搭載LeapIOT平台示意圖

1，印（yìn）刷廠（chǎng）智能化網關設備（bèi）

作（zuò）為（wéi）深耕行（háng）業數十年的老牌印（yìn）刷設備製造企業（yè），高斯(中國)的工業（yè）設備分散在全（quán）國各地，設備調試、故障診斷及（jí）修複嚴重依賴現場（chǎng）人工；且運維人員無法（fǎ）掌握一手數據，造成運維管理成本高、效率（lǜ）較低、響應速度慢（màn）等問（wèn）題。

聯想為高斯(中國)量身打造了一套解決方案，基於瑞芯微RK3399主控的ECG工業網關設備和（hé）Leap IoT工業物聯（lián）網平台，將設備運行的數據經過實時傳輸、整合與呈現，生成可追溯的數據記錄，幫助高斯(中（zhōng）國)實現精細（xì）化的印刷（shuā）生產（chǎn）管理，達到降本增效（xiào）的目（mù）的。

瑞芯微RK3399主控芯片，支持多係統，實（shí）時性強，接口充（chōng）足可以擴充行為監測；驅動（dòng）力強，可（kě）以使得（dé）操作界麵流暢快速。幫助客戶降低50%設備腹（fù）脹率，縮減65%的售後維護成本，高斯的客戶滿意度提升80%。

全新旗艦芯RK3588M可（kě）以更強的性能（néng）賦能複雜場景的智能化升級，8nm工藝，八核CPU，高達6Tops的NPU算力，將可以滿足更多類型的AI功能需求（qiú）；支持（chí）多屏互動（dòng），提升運營管理效率；具備豐（fēng）富的高速接（jiē）口支持各類外設擴展，可適應（yīng）複雜工作環境（jìng）中的設備整合和（hé）拓展（zhǎn）。

圖：聯想工業網關示意圖

2，遠程（chéng）巡檢網關設備

某大型國有企業在全國各地部署有百萬級別的機房和設（shè）備，部署在（zài）戶外的機房和（hé）設備（bèi）需要人員定期進行巡檢和維（wéi）護。

聯（lián）想采用瑞芯微RK3568J為計算（suàn）核心（xīn）的聯想邊緣計算網關，可提供1Tops基礎算力，並可擴展至4Tops算力，對攝像頭采集的視頻圖像數據（jù）進行AI解析，可實現人員身份識別，煙火告警等功能，搭配聯想Lenovo Edge AI平台可實現異常情（qíng）況智能（néng）化預警上報，容器化算法部署，遠程升級等服務。幫助客戶極大優化人（rén）員現場巡檢的人力（lì）投入（rù），同時（shí）可對設備及周（zhōu）邊環境（jìng）進行實時無縫監（jiān）控（kòng），提升了對設備運行的（de）可靠性。新一代旗艦（jiàn）芯片RK3588M可支持對算力有更高要求的（de）設備，提供高達6Tops算力（lì），助力全麵（miàn）升級和拓展AI 功能。

案例二：餐飲業全球知名連鎖餐廳能耗管理物聯網關+廚房智慧（huì）觸控終端（duān）

芯片：RK3568J/RK3399

圖：邊（biān）緣計（jì）算網關

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

聯想（xiǎng）提供了采用瑞芯微RK3399芯（xīn）片的邊（biān）緣計算（suàn）網關+智慧廚房觸控產品，采用無風扇散熱，機體（tǐ）結構密封，有效抵抗廚房（fáng）油煙，提高產品壽命。隨（suí）著AI智能化的提升（shēng），瑞芯微RK3568J芯片將成為（wéi）產（chǎn）品升級的首選，助力AI類應用，自帶獨立1TOPS 算力NPU，可為客戶後期提升運營效率、降低成本貢獻巨大價值。

案例三：智慧交通（tōng）地鐵（tiě）出入（rù）閘機+地鐵智慧車窗

芯片：RK3568J/RK3288

圖：地鐵出入口閘機及智（zhì）慧車窗

城市地鐵線路的發展，需要實現地鐵全麵（miàn）智能（néng）化升（shēng）級，人臉識別閘機（jī）和車內的智能設備必不（bú）可（kě）少，技術層麵的需求：國產化（huà）平台、強大處理能（néng）力和穩定性、平台具備（bèi）可擴展性。

1，智能出（chū）入口閘機

立功科技與瑞芯微（wēi）RK3568J平台作為新一代閘機的方案（àn）商（shāng），可快速實現活體識別，ID身份認證等快速安檢功能。RK3568J擁有四核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，人像采集清晰且識別處理速度快；並且RK3568J擁有雙（shuāng）以太網、CAN接口、高速mini PCIE接口，擁有強大的擴展能力，可為地鐵閘機類產品提供各類擴展需求。

2，地鐵智慧車窗

瑞芯（xīn）微與（yǔ）研華科技聯合打造（zào）RK3288及RK3568J地鐵智慧車窗方案，目前已在深（shēn）圳地（dì）鐵投入使用。RK3288及RK3568J具備強性能，能夠驅動觸摸高清大屏，並且接口豐富，可擴（kuò）展性強（qiáng），RK3568J具備獨立的AI算力還可增添更多交互體驗。

案例四：智慧樓宇社區 3D人臉識別+體（tǐ）溫檢測

芯（xīn）片：RK3358J/RK3399

圖：研華方案的活體識（shí）別（bié）功能示意圖

在疫情期（qī）間，企業學校複產複課急需部署人臉及測溫監測閘機，需要（yào）快速識別人體體溫及口罩臉識別的應用需求。

研華（huá）科（kē）技采用瑞芯（xīn）微RK3399主控，以其高性能CPU，算法效率高，移植部署快，接口豐富易擴（kuò）展，寬溫支持等（děng）特（tè）點，滿足在戶外進行活體識別的工作場景。

案例五：建築行業吊塔（tǎ）中控（kòng）顯示屏

芯片：RK3568J

圖：建築行業吊塔中控顯示方案示意圖

某建築工地的係統吊鉤球機視頻常出現（xiàn）卡頓，係統顯示屏人機界麵交互不友好（hǎo），缺乏吊塔精準的力矩曲線管理，建築公司因（yīn）此引入了全（quán）新（xīn）的吊塔（tǎ）中控顯示屏（píng）。

智微（wēi）智能吊（diào）塔中（zhōng）控顯示屏方（fāng）案選用瑞芯微RK3568J芯片，確保了操作界麵流暢快速；其4K視頻解碼能力，可有效防止視頻接入解析出現的卡頓現象；3路（lù）CAN及10路UART接口（kǒu），可充（chōng）分滿足外部傳（chuán）感器接入的需求；外加內置1Tops 算（suàn）力NPU，可擴充各類行為（wéi）監測。

該吊塔中控顯示屏經（jīng）驗收後，有效地替代了原有老舊型號機器，用戶體驗（yàn）得到大大（dà）提升。鑒於RK3568J一套方案多（duō）用（yòng）途（tú）的特色，客戶將在（zài）後續智（zhì）慧工地中繼（jì）續將芯片拓展運用於門禁管理、升降機監控、人員定位、安全帽監測等場景。

案（àn）例六：醫療行業（yè） PCR核酸檢測設備

芯片：RK3568J/ RK3399

圖（tú）：聚合酶鏈式反應技術設備（PCR）

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

醫用（yòng）PCR及小（xiǎo）型PCR設備適用於醫院、社區（qū）、海關等應用（yòng）場景，其設備更加注重便攜（xié）式考（kǎo）量，設備尺寸小巧，功能豐富，測試精度要求較高（gāo），並且對功耗以及外設接口要求較高。

研華科技推出的基於瑞芯微RK3399 及RK3568J處理（lǐ）器的嵌入式單板電腦，作為核酸（suān）設備的核心主控。在常態化疫情防控（kòng）的今天，大型PCR工作站、醫用PCR設備以及小型一體式（shì）PCR設備針對不同使用（yòng）場景都得到（dào）了廣泛的應用。

案例七：工業自動化HMI人機界麵

芯片（piàn）：RK3358J/RK3568J

圖：工控HMI示意圖

HMI(人機界麵)是工業自動化中最前（qián）沿的解決方案，可以（yǐ）實時監控PLC、I/O模（mó）塊的運行，並在HMI上（shàng）形象地顯（xiǎn）示（shì）出來，同時操作者可以通過（guò）HMI向自動化設備發出控製信號，使（shǐ）得自動化設備可以按照（zhào）操縱者的意圖運行。

立功科技的（de）HMI方案，采用RK3568J芯片，具備工（gōng）業級產品的可靠性，可提供HMI與各種自控設備的高效數據交互能力（lì），同時，在接口（kǒu）方麵可支持雙（shuāng）千兆以太網、CAN接口、高速mini PCIE接口以及高清屏幕顯示接口（kǒu）；此外，方案的係統兼容性強，可支持不同客（kè）戶的（de）開發需（xū）求。

案（àn）例八（bā）：智慧（huì）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（rén）的出現代替了人工農（nóng）藥噴灑、播（bō）種等體（tǐ）力消耗大的工作（zuò），同時也解決了偏遠山區勞動力不足的問題。

在此領（lǐng）域，立功科技和（hé）瑞芯微攜手合作推出了（le）農業機器人，基於瑞芯微RK3399Pro芯片。此外，瑞芯微（wēi）的新一代RK3568J芯（xīn）片亦可為機器人提供高（gāo）效圖像識別處理功能，其內置獨立的NPU，可提供1T算力，確保後端設備數據（jù）處理的穩定性及高效性。

通（tōng）過機器人的準確計算，可合理進行播種、施肥（féi），提高（gāo）農（nóng）耕效率的（de）同時，降低（dī）農業成本。並且（qiě）該芯片擁有的豐富接口，也可使其根據客（kè）戶的個性化需求，進行（háng）定製化產品開發，滿（mǎn）足其它農耕需求。而新一代旗艦芯（xīn）RK3588M更是主打AIoT領（lǐng）域，采用4xA76+4xA53的八核架構，自帶獨立NPU，擁有高（gāo）達6Tops的算力，可極大的滿足工業、農業、快遞（dì）業等慢速機器人的需求。

案例九：電力行（háng）業采集器+繼電器保護

芯片：RK3358J/RK3568J

在電力行業，數據的采集端需要配置更（gèng）多的接口及較高的算力，以完成龐大客戶端數（shù）據的收集，對主（zhǔ）控芯片CPU的算力性能要求在多核以上（shàng），RK3358J采用4核A35架構（gòu），具有較高算力及豐富接口的特性，非常適合電力采（cǎi）集器設備。

而電力行業繼電器保護設備，除了需要多接口、多網（wǎng）口外，對高可靠性的需（xū）求更加明顯，RK3568J具備全鏈路（lù）CPU Catch到DDR ECC，大大提升該類產品的可靠性。RK3568J具有（yǒu）PCIE3.0等高速擴展接口，能（néng）夠滿（mǎn）足網（wǎng）口、算力、5G等的擴展需求。

【總結】

如下表所示，瑞芯微工業級芯片深（shēn）入工控領域的千行百（bǎi）業，不（bú）同的產品線對應不同的（de）需求，如：PX30係列（liè）的RK3358J更適合顯示觸控和工業（yè）集采領域，RK3568係列和RK3588係（xì）列的RK3568J和RK3588M更（gèng）適合工控、網關（guān）和AI視覺應用領（lǐng）域。