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AR可视化物联网数据 “天生一对”进击工业4.0

http://www.it.hc360.com2017年07月17日16:52 来源:慧聪it网T|T

    对于物联网,维基百科这样定义:物联网(IoT)是一种让物理设备、车辆、建筑,以及其它嵌入电子、软件、传感器、驱动器、网络的各种设备实现互联的技术,这些设备之间可以自由的传输数据。一般来说,配备物联网的智能设备具有以下三个特征:

    1.通过独特的地址或命名系统被识别;

    2.可以联网;

    3.可以与终端用户或其他自动化元件进行交互。

    从共享单车的“唇枪舌战”看物联网的意义

    我们熟悉的共享单车就是物联网的一个具体应用,一副物联网智能锁为它赋予了共享的意义。它具备上述三个特征:每辆单车都有自己独一无二的识别码,借助互联网,可以与手机App或控制终端进行数据交互。

    最早涉足共享单车领域的是ofo小黄车和摩拜单车,在智能锁方面,它们分别采用了Token模式方案和物联网智能终端方案。摩拜单车投资人马化腾和ofo的投资人朱啸虎在朋友圈曾就物联网智能锁进行了公开的“唇枪舌战”。

AR可视化物联网数据 “天生一对”进击工业4.0

AR可视化物联网数据 “天生一对”进击工业4.0

    摩拜单车的物联网智能终端方案需要手机的数据传输才能发挥作用,为运维降低了成本,也能更准确地获取用户数据;ofo小黄车采用的Token模式方案只需处理器、通信、存储以及软件设计,就能够自行执行通信数据,但数据传递的缺失,让它的运维成本近1000元/辆,远超单车本身的成本。

    物联网智能锁得以解决生态闭环的问题。ofo小黄车后来也引入了物联网智能锁,并在近期获得了高达7亿美元的E轮融资,继续与摩拜单车进行着不相上下的“较量”。

    大概率来看,这两款单车会继续“撕”下去,商业模式的较量是一方面,另一方面是物联网智能锁为它们创造良好用户体验、收集分析出行数据和持续降低运维成本奠定了基础。

    大批量、大规模的工业设备为物联网的进一步铺开和发展奠定了基础,借助传感器、智能机器和遍布的网络,人们可以控制生产线上每个独立部件。中心数据聚合系统可以收集并分析整个供应链上的状态数据,并且对错误、资源短缺和需求变化作动态反馈,减少了资源浪费和停机时间,保证了安全性、可持续性和更大的吞吐量。

    物联网只能传递数据,无法传递场景

    我们不可否认物联网的意义,形象来讲,它就像是设备之间的语言,为设备的互联通信带来了极大的方便,但对于用户来说,它还是略显抽象,杂乱无章的数据有些晦涩难懂,间接降低了工作效率。

    举一个简单的例子,下图是某段石油管道的阀门工作状况,不同的颜色显示了石油管道物联网阀门功能状态的数据流,绿色代表正常,红色代表异常。左右图虽然都传达了数据的正误,但左图并未反映阀门的空间位置,为问题分析带来了困扰;而右图的信息结合了位置可视化,更容易发现问题阀门是由管道南部的干扰引起的。

AR可视化物联网数据 “天生一对”进击工业4.0

AR可视化物联网数据 “天生一对”进击工业4.0

    从上面的例子我们可以看出,在物联网应用的场景下,远程数据传输和空间交互同样重要。

    在一家部署物联网的工厂中,生产线上的数据被发送到中央存储库,控制室的操作员负责对其进行监控和分析。在大多数情况下,这些中央控制室离实际需要数据的地方很远,然而现场工程师需要与中央控制室进行远程合作,才能诊断出故障。在这种情况下,现场工程师需要口头提出要求,而在中央控制室的操作员不了解现场工程师所在的空间参考信息,为协作解决问题带来了很大的障碍,降低了工作效率。

    只有同时解决远程数据传输和空间交互这两个方面的需求,才可能真正解决工业远程协助的问题。

    但是在复杂的工业环境中,例如室外重型机械和油气管道现场,环境的多变与恶劣性注定无法安装屏幕或者计算机,无法进行数据传输和空间交互。

    这个问题真的就无从解决了么?

    AR可视化能力帮助物联网传递场景

    上面提到的问题其实可以用AR来解决。

    物联网的应用,已经不仅仅是物体与物体相连这样简单的模式,还会考虑用户体验和人机交互,例如AR技术结合物联网技术,引入可视化,让看不见的连接变为看得见的UI和数据。

工人按照Google Glasses的提示进行布线

工人按照Google Glasses的提示进行布线

    可以先看看波音公司的例子。波音公司在造飞机的时候,充分利用了AR的可视化能力。飞机中拥有巨量且复杂的电子线路,在进行这些工作时,工程师需要对照的功能手册进行处理,这是一个耗时耗力且严重耽误工期的一项工作,但波音公司使用GoogleGlass(2012年谷歌发布的一款单目AR眼镜)对这项工作进行了整理,效率提升了25%,出错率降低了50%。

           波音案例中的AR系统

波音案例中的AR系统

    以亮风台深度整合软硬件的HiARGlasses为代表的AR眼镜,或装有亮风台“幻镜”这类增强现实App的智能移动设备,通过无线连接为网络数据提供了无处不在的接口,传输现场工程师的视野,帮助中央控制室“感同身受”地理解现场状况,并在短时间提出最有效的解决方案。

    对于现场工程师来说,操作并不复杂,只要启用AR设备,并指向问题场景。AR设备使用摄像机扫描场景,识别现场设备的传感器对象并重建其空间模型,结合物联网应用程序自动收集连接到中央存储库的可用传感器列表,并在AR设备中的传感器确切位置上显示设备本身的信息。信息还可以追溯,工程师还可以搜索诊断故障所需的历史数据。

    因此,AR可视化的数据不仅包含了物联网传感器的固有信息,而且还提供了空间位置关系。即使是最脏、最偏远的石油管道,高温的喷气发动机或大型的金属印刷机等,人们都可以借助AR技术,对操作过程中的虚拟数据进行空间可视化分析。

    AR可视化还可以进行定制,从而加快对数据的解释,并更好地突出问题所在。例如可以使用颜色映射的三维流场覆盖在管道上,进行压力和温度的显示,允许操作者“可视化”管内流体的行为,加快参数调整和故障检测流程。

    AR结合物联网的几个应用场合

    

    复杂机器维修服务

    大型机器的组织和维护是十分繁琐的,例如飞机、机车等,它们的服务和维修不仅缓慢而且昂贵,但是何时会出问题又无法预测,所以技术员需要花费大量的时间测试与隔离问题,以便确保机器正常使用。有了物联网和AR技术相结合,计算机可以对机器性能数据进行预测分析,再利用AR将分析结果可视化。维修技术人员通过AR确保维修工作的正确和有效。

    例如GE运输系统使用PTC的ThingWorx和Predix软件分析每年1300个机车引擎维修所带来的效率提升;亮风台与中联重科合作的AR辅助培训,将AR技术与智能终端结合,运用在设备维修、操作培训中。工作人员可快速获取准确指导,辅助操作,在降低学习成本的同时,提高工作效率和安全性。

    

    AR公司亮风台的AR工业维修辅助应用

    机械设备的监测和诊断

    许多机械部件,如发动机、泵、管道和工业机器,都装有大量的传感器进行设备参数监测,如温度、压力、速度、扭矩或湿度。这些测量参数不仅用于了解机器性能,而且用于监视和正确性验证。使用AR设备,操作者可以在机器运行时实时测量并可视化,进行实时功能诊断。

    例如DAQRI帮助KSPSteel的工程师在重型机械车间内使用AR看到设备的各项参数;亮风台为中海油提供AR设备巡检方案,在巡检过程中,操作人员可根据AR眼镜的指示,规范化完成巡检流程。同时,AR眼镜与其他设备互联互通,并将数据可视化,操作人员将第一时间了解设备运行情况,提高巡检效率。

    保证数据驱动文件质量

    操作员在测试设备的时候,会撰写手工报告并发送至中央数据库,作为认证和质量评估的基础。使用AR设备可以对正在测试的组件进行可视化测量,并且参考被测组件的物联网数据,以报告异常。

    产品设计可视化

    在设计机电产品的过程中,测试原型可以帮助发现设计缺陷。但是这个过程中的许多分析对象是人眼不可见的变量,在通过嵌入式传感器测量之后,对这些变量进行分析,以便为后续的设计迭代提供反馈。在某些情况下,AR可以在这些变量上提供即时的视觉反馈,这样设计团队可以在测试阶段讨论问题,并在运行时同时调整对象设置,加快决策过程。

    智慧城市基础设施维护

    大多数城市基础设施位于室外和难以进入的区域,这使得嵌入式屏幕很难使用。这种情况下AR的无屏化可以为公安机关和警察对城市监督提供便利,从实时数据可视化中检测故障点,轻松地记录基础设施的状态。

    提高操作人员的安全性

    AR也可以被用来为操作人员提供安全信息,例如DAQRI显示热像仪显示可视化的热像图,从而为作业者提供触碰安全区域的提示。

           波音案例中的AR系统

波音案例中的AR系统

    随着工业4.0时代的进一步渗透,工业自动化是不可避免的趋势,而AR为工人们参与工业决策提供了一个好的方式。

    AR结合物联网大数据,我们很难预测未来的工业会成为什么模样。

    但不变的是,它一定会更高效,更好理解。

责任编辑:李嘉

【征稿电话:010-82297456 邮箱:qixc@hc360.com QQ:379760415 3389438411 2082709872 】
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