AI上崗：抄表竟然如此簡(jiǎn)單！

在工廠的流水線或大型設(shè)施的角角落落，布置著各種各樣的監(jiān)控或監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備。工業(yè)4.0升級(jí)的大背景下，智慧工廠建設(shè)成為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)的智能化改造，卻面臨著諸多挑戰(zhàn)——改造難度大、費(fèi)用高、停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)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(fù)的操作變得簡(jiǎn)單，而且將“科技感”拉滿。

傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)改造的痛點(diǎn)

制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程，需要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備自動(dòng)化管理。然而，傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)改造，卻讓不少企業(yè)感嘆：難！難！難！

首先是傳統(tǒng)儀表的改造難度大。傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)大多不具備智能化功能，比如數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控。對(duì)其進(jìn)行智能化改造，通常需要產(chǎn)線中斷甚至工廠停工，以進(jìn)行設(shè)備的更換改裝以及復(fù)雜的安裝和調(diào)試，這無疑會(huì)影響生產(chǎn)效率。

其次，傳統(tǒng)表計(jì)改造費(fèi)用不菲。設(shè)備購置、安裝調(diào)試、人員培訓(xùn)等需要投入大量的資金；改造后的設(shè)備，可能需要定期維護(hù)和升級(jí)，進(jìn)一步增加了成本；更不必說停工和風(fēng)險(xiǎn)控制的高昂預(yù)算。

再有，就是與原有系統(tǒng)兼容性的問題。

在更換用于數(shù)據(jù)監(jiān)控的儀表時(shí)，很多客戶還會(huì)碰到一些始料未及的問題，比如，產(chǎn)線上某套設(shè)備的制造商不支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出，或者是設(shè)備原廠的傳統(tǒng)方案不支持靈活、自定義的監(jiān)控設(shè)置，表計(jì)與設(shè)備一對(duì)一固定，沒有預(yù)留任何功能或者應(yīng)用范圍的可擴(kuò)展性。這多會(huì)成為儀表智能化升級(jí)中的不確定因素，進(jìn)而帶來額外的風(fēng)險(xiǎn)。

 圖1：傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)改造的痛點(diǎn) 

仔細(xì)觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景所碰到的林林總總的表計(jì)升級(jí)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(duì)原有的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)造成較大的影響。

為幫助終端用戶避免這類問題，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(jì)讀取系統(tǒng)的概念，并已在村田自有的產(chǎn)線和客戶工廠中得以實(shí)踐、驗(yàn)證和推廣。

AI Camera的概念和市場(chǎng)

AI Camera是一種基于機(jī)器視覺的智能設(shè)備，通過高分辨率攝像頭和先進(jìn)的AI算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)表計(jì)的自動(dòng)讀數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸。它無需更換現(xiàn)有表計(jì)，只需在表計(jì)附近安裝AI Camera，通過局域互聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。

 圖2：AI Camera的方案架構(gòu) 

具體來說，村田的AI Camera解決方案就是利用“無線傳輸+邊緣AI”的技術(shù)，對(duì)整個(gè)工廠各種模擬表計(jì)（也就是指針表）和數(shù)字表計(jì)進(jìn)行自動(dòng)讀取的功能改造。由邊緣設(shè)備端利用相機(jī)采集儀表的顯示信息，在使用AI模型進(jìn)行識(shí)別計(jì)算，將指針或讀數(shù)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)值結(jié)果，讓相機(jī)秒變“抄表員”，之后再通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说臄?shù)據(jù)管理中心，為智能化的決策提供依據(jù)。

AI Camera可以說是機(jī)器視覺在工業(yè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用。

隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，工業(yè)視覺市場(chǎng)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告顯示，中國(guó)工業(yè)視覺市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)從2022年的184億元增長(zhǎng)到2025年的470億元（增長(zhǎng)趨勢(shì)見下圖。數(shù)據(jù)來源于公開資料，甲子光年智庫）。AI Camera作為工業(yè)視覺的重要組成部分，將重新定義 “設(shè)備監(jiān)控”的模式，考慮到傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)巨大的存量市場(chǎng)和升級(jí)改造需求，其未來的應(yīng)用前景可期！

 圖3. 全球及中國(guó)工業(yè)視覺市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)(數(shù)據(jù)來源于公開資料，甲子光年智庫) 

AI Camera的差異化優(yōu)勢(shì)

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

與傳統(tǒng)的人工抄表相比，AI Camera抄表的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

01 效率

AI Camera可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù)，響應(yīng)時(shí)間快，而人工抄表需要逐個(gè)表計(jì)進(jìn)行讀數(shù)，效率低。

02 準(zhǔn)確性

AI Camera通過先進(jìn)的AI算法，讀數(shù)準(zhǔn)確率高達(dá)98%以上，而人工抄表容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤。

03 適用場(chǎng)景

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

IP Camera同樣是一種基于機(jī)器視覺的抄表解決方案，不過在邊緣設(shè)備端的相機(jī)僅負(fù)責(zé)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的優(yōu)勢(shì)：

01 功耗

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

02 數(shù)據(jù)傳輸

AI Camera采用無線傳輸，安裝和維護(hù)更方便；IP Camera通常需要有線網(wǎng)絡(luò)，布線成本高。

03 AI技術(shù)

AI Camera采用邊緣AI技術(shù)，將AI模型部署在設(shè)備端，響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)隱私性高；IP Camera通常采用集中式AI模型，數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)皆贫嘶蚍?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(hù)成本低；IP Camera需要購買高性能攝像頭、鋪設(shè)電纜、建立服務(wù)器和云服務(wù)，后期維護(hù)成本高。

 圖4：AI Camera解決方案的優(yōu)勢(shì) 

通過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(shì)，村田的AI Camera還有一個(gè)特別之處——其可以與村田自有的無線傳感系統(tǒng)（WSN）無縫融合，讓其便捷地接入到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系中，成為智慧工廠有機(jī)的組成部分。

村田自有的WSN，使用Sub-5G專有無線協(xié)議 ，可以將各類數(shù)據(jù)端——如振動(dòng)傳感器、閥門、中繼、溫度探頭、電流計(jì)等——產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，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)無線互聯(lián)解決方案  。

 圖5：AI Camera可與村田WSN無縫融合 

AI Camera能夠得到村田WSN的無縫支持，這意味著終端用戶可以通過WSN系統(tǒng)為AI Camera提供了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)支持，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，快捷地將AI Camera與自動(dòng)化管理系統(tǒng)接駁，成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)組成部分，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的集中管理，這也進(jìn)一步降低了傳統(tǒng)工業(yè)表計(jì)改造的成本和風(fēng)險(xiǎn)。升級(jí)之后，工廠管理者和操作人員可以通過PC或手持設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和表計(jì)讀數(shù)，大大提高生產(chǎn)效率和管理水平。

總結(jié)

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

AI Camera與村田WSN解決方案與的有機(jī)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，通過無線傳感技術(shù)將讀取的大量表計(jì)數(shù)據(jù)傳送到中央控制中心，進(jìn)行高效精準(zhǔn)的同步管理，降低人工作業(yè)和數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這對(duì)工廠的智能化、數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層面的降本增效、升級(jí)改造都大有裨益。

不難看出，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，AI Camera未來將在更多工業(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。