数据移动性的革命:智能可穿戴设备在自动化领域的应用

日期: 2021-06-03

来源:控制工程中文版

作者:Melissa Topp

 

在自动化领域,已经开发出许多软件和硬件技术,使公司能够随时随地通过任何设备远程监视和控制业务流程。


对于企业来说,从任何便携设备安全访问组织数据的能力,与数据的生成、传输、存储/归档和分析一样重要。最近的全球流行病扩大了它的必要性,因为全世界的工人都被指望尽可能远离他们通常的工作地点履行他们的职责。其实在疫情发生之前,自动化领域已经开发出很多软件和硬件技术,可以通过任何设备随时、随地的远程监视和控制业务流程。


 便携式计算机的出现 


早期,人们认为过程自动化是只能在现场进行的工作。运行人员和技术人员,必须近距离的靠近目标对象,才能对其进行操作和维护任务。随着时间的推移,与实际工艺过程之间的距离也在不断增加,但仍需在现场对业务流程进行监督和控制,只是更接近控制室而已。


得益于网络连接和计算设备在处理速度方面获得的重大突破,现代技术很快就可以实现异地监视和控制功能。但是,最初实现时并不完全是实时的,也没有太多图形,更多的是监视功能,而不是控制功能。


随着时间的流逝,网络速度、流量以及移动硬件的外形尺寸及其性能,也在不断的向前发展。基于台式PC的自动化软件比直接的机器控制有了飞跃式的发展,但它离人们期待的移动性还相距甚远。


很快,便携式计算机的出现就使员工不再受困于固定位置,但在工作地点随身携带便携式计算机,仍然不是十分方便,而且相应的网络技术也不够成熟。互联网的普及使大多数企业都可以进行远程监视和控制。自动化软件开发人员与时俱进,利用Web服务器/移动客户端结构,来改善数据连接性、检索和传输以及图形可视化、性能和过程交互性。


 数据移动性的革命 


互联网及其能够连接世界上几乎所有数据源的能力,推动了多种新型计算设备的开发。这些设备介于功能强大的袖珍仪器和精简的PC之间,许多制造商包括一些具有悠久历史的技术公司,都在该领域展开了竞争。


自动化软件公司陪伴这些设备制造商经历了成长之痛,确定了适合小屏幕的控制软件的最佳组合。二十多年前,ICONICS专为当时的便携设备(这些设备目前仍运行在微软的Windows CE和Pocket PC软件),在移动版GENESIS32上开发了基于PC的人机界面(HMI)/监控和数据采集(SCADA)系统。


但是,网络功能与硬件并不完全匹配。因为那时下述两个里程碑尚未到来。一是蜂窝无线网络性能的提高,另外一个是集成手持式PC和具有数据连接功能的电话(智能手机)。


智能手机的兴起和应用广泛,获得了企业和自动化软件开发商越来越多的关注,这已成为便携设备的“最佳应用”之一。它们的手持特性,再加上快速无线连接功能以及强大的机载处理功能,推动了一系列新应用的出现,并持续至今。例如,ICONICS发布的MobileHMI数据移动性软件解决方案,可以针对多种规格的智能手机自定义HMI/SCADA显示器,并可在相关移动客户端执行与过程监视和控制相关的数据密集型任务。


很快,在其中一些设备上触摸屏取代了内置按钮,这似乎掀起了数据移动性的又一次技术革命。意识到这是一件好事以后,硬件制造商开始改变智能手机的外形尺寸,尝试更大的屏幕,使其有点类似笔记本和平板电脑的混合体,很快它就变得像其较小的智能手机一样受欢迎。


 支持AR的可穿戴设备 


快速无线网络以及越来越快的处理硬件,为多种类型的便携设备以及集成自动化软件打开了闸门。最新的“可穿戴设备”,已经从笔记本电脑、智能手机和平板电脑中汲取了移动计算概念,并将其配置在用户直接穿戴的设备中(图1)。

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图1:可与自动化软件一起使用的一组便携设备。


头戴式设备包括微软的HoloLens混合现实设备和RealWear的HMT-1语音控制强化耳机。为了适应新的硬件浪潮,ICONICS在其GENESIS64 HMI/SCADA软件中引入了其全息照相机界面,以优化微软HoloLens显示以及与RealWear的HMT-1配合使用的基于安卓系统的MobileHMI客户端应用(图2)。


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图2:在安卓智能手机上运行,聚焦KPI的移动应用KPIWorX。


不仅仅应用在可穿戴设备上,似乎在一夜之间,增强现实(AR)概念迅速普及。在自动化软件开发人员的移动数据解决方案中,已应用了AR的多个特性,从而使客户更容易收集、传输或分析数据。多项技术被集成到基于自动化的AR解决方案中,包括快速响应代码(QR)、全球定位系统(GPS)、近场通信(NFC)、光学字符识别(OCR)、iBeacon(苹果公司实现的蓝牙低能耗无线技术)和条形码(光学、机器可读的数据)。


正像手机变得越来越“智能”,计算距离人也越来越近,智能手表也开始流行起来。作为附加屏幕,用户可以选择将这些设备通过无线绑定到他们的智能手机(以及该手机的数据计划)上,还可以将某些设备用作独立设备(不通过Wi-Fi连接时可以使用蜂窝连接))。ICONICS已将智能手表集成到它的KPIWorX自助仪表板技术中,以在流行的智能手表平台上定制可视化界面和KPI,这样用户就可以通过OPC UA、BACnet、Modbus和其它流行的通信技术标准,提供实时信息,还可以连接到数据库和来自它分析工具的商业信息数据(图3)。


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图3:类似的KPI信息可以显示在可穿戴设备上,例如智能手表界面。


尽管传统上不被认为是“移动”数据解决方案,但语音助手确实符合“免提”用户交互性的定义。先进的语音识别技术与快速的数据网络传输相结合,已被集成到多种类型的设备中。自动化软件开发人员已经集成了这种免提的自然语言交互功能,以帮助用户提高生产能力和运营效率。目的是使发出语音指令的活动变得简单而直观,例如监视系统和过程状态、控制设备以及分析关键性能指标等活动。在一些自动化厂商的HMI/SCADA解决方案中提供的语音机器接口,可与包括亚马逊Alexa、谷歌助手和微软的Cortana在内的语音助手兼容。


 持续提升数据连接性 


移动数据解决方案将何去何从?以历史为鉴,可以肯定的是,数据连接性将继续改善。无论是在服务器端还是客户端,处理速度都会更快。客户可能会看到更专业的移动技术的适应性修改。例如,ICONICS最近发布了一款名为CFSWorX的产品,这是一种互联的现场工作人员通知解决方案,可通过智能调度和可靠通知,来帮助提升现场服务人员的效率。


在未来几年,肯定会有更多的方法来定义数据移动性以及实现该功能的的软件和硬件。自动化软件开发人员将继续基于现有技术突破,开发新的组合以帮助企业最大程度地利用这些数据。


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