1 数据采集:通过传感器、摄像头等物联网设备采集现场比赛的数据,如球员跑动轨迹、球的位置、传球次数、射门次数等。
2 数据处理:通过算法分析采集到的数据,提取出有价值的信息,如球员的跑动速度、传球精度、进攻效率、防守能力等,从而得出比赛的局势和趋势。
3 模型建立:通过机器学习算法建立预测模型,根据历史数据、球队战术、球员实力等因素进行预测,从而预测比赛结果。
4 可视化展示:将分析结果以图表、动画等形式进行展示,让用户可以直观地看到比赛的情况和分析结果。
通过应用科技化算法和物联网技术,足球分析软件可以更加准确、全面地分析比赛,为教练员、球迷等提供更好的服务和支持。工业物联网是指在工业中应用物联网技术,实现工业特有的价值增值的技术模式。
所有物联网都是为了实现万物互联,特别是物与物的互联,但是工业物联网又有其专有属性,原因是与工业物联网相对的消费物联网本身的联网密度、联网的实时性、联网物的异质化要求都不高,而工业物联网的要求主要表现在联网密度、联网实时性及联网异质化三个方面。
思考所有问题都需要从宏观到微观的细化过程,工业物联网也不能例外,我认为对工业物联网进行深度思考,需要从以下五个维度进行分析,否则将会要么带来一叶障目,要么带来好高骛远。
首先需要我们思考的问题是,工业物联网的价值、意义和目的是什么;第二个是工业物联网需要连什么的问题,这是一个范围的概念;第三个需要我们思考的是连入物联网的物的层级问题,也就是深度的问题;第四个需要我们思考的是实现物联的价值成本分析;第五个需要我们思考的是如何建设工业物联网。
互联网实现了计算机与计算机的连接,或者说实现了人与人的连接,这个连接带来了人的交互的便利,在这个基础上涌现出很多全新的、颠覆性的商业模式,例如,电子商务、即时通讯,社交媒体等等;而物联网将实现人与物、物与物的连接,同样我们也期望带来全新的、颠覆性的商业模式,甚至更进一步,期望带来人类生活、生产方式的全新的颠覆性的模式。
作为物联网主战场的工业物联网,人们对其的期许是在工业设计、制造、流通环节带来革命性的变革,为传统工业注入新的活力,提供新的势能,驱动工业在更高维度上发展、创新、乃至变革。随着计算、存储能力的提升,特别是大数据、人工智能的发展,任何行业对数据获取手段都提出了前所未有的要求。对数据获取手段的要求主要表现在四个特征,第一是高效性;第二是准确性;第三是实时性;第四是经济型;在当前技术能力下,能够同时满足这四个特征的就是工业物联网,首先,芯片技术已经发展到一个具有较强计算能力的MCU在美元以下,RFID芯片价格甚至已经到美分这个量级,使得工业物联网有了物质基础,同时满足了经济性要求;近三十年的通讯技术的发展,从模拟到数字,从简单调制到复杂调制技术的商用化,使无线通讯可以很廉价地覆盖几百米甚至数公里的范围,满足了数据获取的密集部署要求,同时由于工业物联网的永久在线的特征,使工业物联网满足数据获取的高效性、实时性要求;微电子技术在近年也发生了突飞猛进的发展,不论在价格上还是在进度上都有了长足的突破,满足了数据获取的准确性。
总而言之,工业物联网的出现是在以下几个条件成熟时涌现出来的不可逆转的趋势:
1、快速变化的市场需要数据支撑,产生了市场对数据获取的急切要求;
2、MCU的发展使得计算能力快速提升;
3、以调制技术为核心的通讯技术发展为联网建立的管道基础;
4、传感技术,特别是以MEMS为标志的微电子技术的发展给予感知世界提供的保证;
工业物联网不是规划出来的,是各种技术与需求发展进化的产物,是生活、生产、经济发展到一定高度后自然而然出现的,是在需求的驱动下,众多行业创新带了的自然产物。
通过工业物联网,可以把传统经济中不可数字化之物数字化,可以把传统不可数字化之行为数字化,可以把传统不可能变为可能,甚至变为容易获得、解决的方案。
这个问题是第一个问题的延续,如果不考虑经济性,那么我们可以说工业物联网连接一切可连接之物,但是,当我们在做一个务实的、有价值的方案时就不能不考虑可行性及经济性,那么工业物联网连什么呢?我们认为这是一个从哪里来到哪里去的问题,我们通过上面对价值、意义和目的分析可知,我们应该从目的反推,一切从目的出发,时刻盯紧企业需要弥补的最关键环节,例如,如果对量化OEE有需求,那么我们就要连接设备状态;如果要减少在制品,那么我们就要对在制品进行追踪;如果能源消耗对企业是重中之重,那么我们就要把能效物联化,等等。世界上不存在同样的两片树叶,同样地,世界上也不存在同样的两个企业,我们只能对企业本身进行深入分析,紧紧聚焦于企业价值,在保证经济性的基础上,确定工业物联网的实施范围方案。联网范围一个核心点是连入物的属性,也就是说我们通过分析连入物的属性与企业建设工业物联网目标的耦合度,决定需要实施工业物联网的广度。
通过分析工业物联网连什么后,我们得到了连入物的内容,接下来需要我们决定是对每个/每类连入物我们该数字化哪些属性,这里遇到工业物联网特有的一个障碍,需要连入工业物联网的物的可连通性问题, 特别是在设备互联时,可连通性表现的特别突出,例如,有的设备具有开放的通讯协议和可用的通讯接口,有的设备不开放协议等等,那么可连通性就是对方案供应商的很大的考验,我们的经验是有四种方案可供选择:
1、使用设备开放的协议;
2、使用设备自带的传感器;
3、添加新的传感器;
4、改变观察侧面及维度,使用全新的采集模式;
其中第四条,改变观察的侧面和维度,使用全新的连接方式是使用第一性原理,避开设备不开放协议或接口的阻碍,避开被设备供应商牵着鼻子走的方向,从本质上获取数据。例如:通过能效检测获得设备的使用状态,通过震动传感分析设备部件的故障、甚至是转速等,只要通过第一性原理从你需要的信息入手,而不是被动地从设备可以提供的数据入手来提供物联解决方案的方式。直接把我们需要的信息做为目标,观察除了直接连接设备外,我们还能够如何获得需要的信息,因为只有我们获得的数据能够与设备提供的数据在信息上能够“同构”即可。例如,我们可以在我们的物联设备上安装一个震动传感器,从传感器获得的数据中,我们即得到了设备是否开机,又得到了是否启动工作,同时还得到设备的转速。如果不用第一性原理,而是硬要跟设备互联,那至少要采集三个数据,并且未必设备能够给你。这就是典型的边缘计算的案例,边缘计算的计算规则一定要具有定制能力,可以说边缘计算一定是一个知识容器,可以方便地把客户、厂家,甚至是第三方的知识融入的容器,我们开发的支持脚本的设备已经具有了初步的边缘计算的功能,我们需要在这个方面继续加大支持力度。
所以,通过分析企业价值和物的可连通性,我们就可以明确定义需要连入物层级,也就明确了连入物的连接深度;
在连入物联网的物的层级中一个重要的概念是管理粒度,对于制造业来说,连入物的管理粒度大概分为如下几个层级:
1、传感级;
2、设备级;
3、产线级;
4、车间级;
5、企业级;
也就是说我们要在经济性可行的前提下定义数据获取的粒度。理论上讲,细粒度一定比粗粒度更好,更有价值,但是当加入成本分析后,可能并不一定粒度越细越好,需要按照各种制约因素找到一个平衡点。
价值成本永远在企业行为中持有权值最高的赞同或者否决的一票,通过前三项分析,我们仅剩下最后一个问题没有解决,这也是关乎价值成本的关键:管理粒度问题,我们到底需要在多细的粒度下进行管理?这带来了一个哲学问题:世界是不是需要黑盒子。什么意思呢?当我们确定一个管理粒度后,比管理粒度更细的信息将被隐藏在黑盒子中,这个黑盒子将成为我们分析深度或者认知深度的制约因素和约束条件。我们可以通过价值成本分析来找到这个平衡点,从而明确黑盒子的大小,并最终确定连入工业物联网的物的特性。
我们的期许是工业物联网建设的价值观,其他一起都是方法论。首先,我们在规划物联网时要本着既要有高瞻远瞩,又要有务实可行的精神。在思考黑盒子的大小时我们要高瞻远瞩,设计方案尽可能地以黑盒子尽量小为目标,而实施方案则按照价值成本分析选择合适的黑盒子的大小,也就是选择合适的管理粒度,从而保证投入收益的平衡,甚至我们可以把黑盒子尽量定义的大些,用以验证工业物联网的可行性,最大可能地降低工业物联网实施的风险。
总之,我们应该从以几个方案来确定工业物联网的建设原则:
1、期望获得什么结果?
2、期望用什么方式获得想要的结果?
3、需要信息基础提供什么?
4、工业物联网是否能够获得这些信息?
5、工业物联网如何获得这些信息?
6、获得这些信息的性价比如何?
7、回归分析,评估预期结果是否符合经济利益?
8、落地实施。物联网就是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲,物联网就是“物物相连的互联网”,它包含两层含义:
第一,物联网是互联网的延伸和扩展,其核心和基础仍然是互联网;
第二,物联网的用户端不仅包括人,还包括物品,物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点,是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。
1、ChinPMC:ChinPMC是一款国产的组态软件,由中科院软件所旗下的北京中科启信软件技术有限公司自主研发,是目前市场上唯一真正实现B/S架构的实时监控平台产品。ChinPMC在传统组态软件的基础上,提供管控一体化组态工具及多终端一体化运行环境,以数据展示的直观性(图形、图表、曲线、报表)、图形格式的矢量化、数据监控的实时性、事件处理的智能性、多系统集成的开放性、系统平台的无关性为重要特征,为生产企业的安全生产、环境监测、节能减排和物联网应用提供开发和运行支撑工具集。
2、InTouch:Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初,基于Windows31的InTouch软件曾让我们耳目一新,并且InTouch提供了丰富的图库。但是,早期的InTouch软件采用DDE方式与驱动程序通信,性能较差,最新的InTouch70版已经完全基于32位的Windows平台,并且提供了OPC支持。
3、QTouch由著名的QT类库开发而成,完全具有跨平台和统一工作平台特性,可以跨越多个 *** 作系统,如unix、linux、windows等,同时在多个 *** 作上实现统一工作平台,即可以在windows上开发组态,在linux上运行等。QTouch是HMI/SCADA组态软件,提供嵌入式linux平台的人机界面产品。
4、Fix:Intellution公司以Fix组态软件起家,1995年被爱默生收购,现在是爱默生集团的全资子公司,Fix6x软件提供工控人员熟悉的概念和 *** 作界面,并提供完备的驱动程序(需单独购买)。Intellution将自己最新的产品系列命名为iFiX,在iFiX中,Intellution提供了强大的组态功能,但新版本与以往的6x版本并不完全兼容。原有的Script语言改为VBA(Visual Basic For Application),并且在内部集成了微软的VBA开发环境。遗憾的是,Intellution并没有提供61版脚本语言到VBA的转换工具。在iFiX中,Intellution的产品与Microsoft的 *** 作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC(OLE for Process Control)组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。
5、Citech:CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的 *** 作方式,但其 *** 作方式更多的是面向程序员,而不是工控用户。Citech提供了类似C语言的脚本语言进行二次开发,但与iFix不同的是,Citech的脚本语言并非是面向对象的,而是类似于C语言,这无疑为用户进行二次开发增加了难度。
6、WinCC:Siemens的WinCC也是一套完备的组态开发环境,Siemens提供类C语言的脚本,包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持,并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂,用户最好经过Siemens的培训以掌握WinCC的应用。
7、组态王:组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司(更早的品牌多数已经湮灭)。组态王提供了资源管理器式的 *** 作主界面,并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也提供多种硬件驱动程序。
8、Controx(开物):华富计算机公司的Controx2000是全32位的组态开发平台,为工控用户提供了强大的实时曲线、历史曲线、报警、数据报表及报告功能。作为国内最早加入OPC组织的软件开发商,Controx内建OPC支持,并提供数十种高性能驱动程序。提供面向对象的脚本语言编译器,支持ActiveX组件和插件的即插即用,并支持通过ODBC连接外部数据库。Controx同时提供网络支持和WevServer功能。
9、ForceControl(力控):大庆三维公司的ForceControl(力控)从时间概念上来说,力控也是国内较早就已经出现的组态软件之一。只是因为早期力控一直没有作为正式商品广泛推广,所以并不为大多数人所知。大约在93年左右,力控就已形成了第一个版本,只是那时还是一个基于DOS和VMS的版本。后来随着Windows31的流行,又开发出了16位Windows版的力控。但直至Windows95版本的力控诞生之前,他主要用于公司内部的一些项目。32位下的10版的力控,在体系结构上就已经具备了较为明显的先进性,其最大的特征之一就是其基于真正意义的分布式实时数据库的三层结构,而且其实时数据库结构可为可组态的活结构。在1999~2000年期间,力控得到了长足的发展,最新推出的20版在功能的丰富特性、易用性、开放性和I/O驱动数量,都得到了很大的提高。在很多环节的设计上,力控都能从国内用户的角度出发,即注重实用性,又不失大软件的规范。另外,公司在产品的培训、用户技术支持等方面投入了较大人力,相信在较短时间内,力控软件产品将在工控软件界形成巨大的冲击。
10、GE的Cimplicity,
11、RSView Supervisory Edition是罗克韦尔自动化发布的,基于Windows2000 *** 作系统的人机界面软件,它用于监视,控制并获得全企业内所有的生产 *** 作的数据。
12、NI Lookout是市场上最为易用的工控组态软件!运用Lookout,可以很方便地实现对工业过程的监控和数据采集。Lookout支持数十种PLC的通信协议,比如Modbus,AB和Siemens等等。Lookout同样支持OPC通信。Lookout还可以同NI的硬件产品FieldPoint无缝集成。文件较大,仅适合宽13、Wizcon是一个先进的SCADA应用开发工具,系统集成商运用它可以建立各种工业领域的高级应用。Wizcon的十分便捷的图形用户接口,出众的HMI功能,Internet访问,由浅入深的开发过程,以及全厂范围的集成能力等特点使它成为工厂自动化最通用的SCADA系统,Wizcon使得企业内部底层和其他部门建立联系, *** 作人员的工厂管理者都可以看到各种数据。管理人员可以在办公室用熟悉的 *** 作环境和查询工具获取实时数据。实际上,作为一个开放的系统,Wizcon允许用户将不同的硬件和软件结合在一起构成完整的自动化解决方案以保护现有投资,提高生产率和产品质量。 14、MCGS(Monitor and Control Generated System)的组态软件是通态软件公司开发的,一套基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等 *** 作系统。
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