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NI决胜IIOT大模拟数据采集与分析之道
发布时间：2017-11-07 ， 发布人：华恒智信分析员
随着工业4.0，数字化工业理念的发展，设备的互联成为了一种趋势，消灭信息孤岛，实现信息的实时互通受到厂商们的重视，DHL与思科也联合发布报告认为，到2020年将有500亿设备互联。大量信息技术由此被植入到制造业，在消费物联网之后，IIOT工业物联网走上了历史舞台，为人类生产力的再次提升发挥巨大作用。
IIOT数据暴增的难题
IIOT背景下，设备终端的数据采集量明显增长，来自各类传感器的实时信息包含了生产数据，以及设备状态信息，形成了近乎无限量的大模拟数据，而非结构化数据总量的增长速度也要远远快于结构化数据的增长速度。
据美国国家仪器行业市场经理崔鹏透露，由于数据量庞大，工业领域目前仅有5%的数据被分析，远远没达到市场所期待的要求。
由于更多设备的联网，非结构化数据增长速度显然大于结构化数据
如何应对巨量数据带来的挑战，用最短的时间实现高效数据分析，攫取有用信息，提炼能够为企业创造价值的真金白银，成为目前行业内面临的主要难题。
高性能硬件与TSN网络
NI强劲的硬件平台PXI、compactDAQ、compactRIO成为IIOT时代数据处理需求的利器， 用户可以在平台上接驳多种类型的传感器，如温度，压力，流量，噪声，振动等，实现对产线设备的实时数据采集。内置的FPGA芯片进一步加强了CPU的性能，实现数据加速搬运，达到了纳秒级别的数据分析与控制。
NI的LabVIEW图形化编程软件，进一步降低了学习门槛，让开发者集中精力到项目本身，降低代码编写时间，加速工程开发。今年NI还推出了新一代的LabVIEW NXG，重新对底层代码进行了编写，并考虑到了工程人员实际使用习惯，将多种语言进行了结合，提高了软件的开放性，大幅缩短工程项目的开发时间，提升效率。
除了平台本身高性能外，高速实时的工业网络对于数据传输亦非常重要，自去年起NI在自家硬件中加入了TSN时间敏感网络，NI也是业界极少数支持该网络的厂商，TSN网络可以实现远程实时的数据传输，降低同步延迟，100纳秒之内就可以在全世界范围内完成网络同步，不惧大数据量。NI在去年推出的支持TSN网络compactRIO903X系列后，今年继续扩大了TSN设备产品线，推出cDAQ-9185和cDAQ-9189。
预维护应用，加速高端装备智能化
除了上述提到的硬件平台，软件一直以来都是NI的优势，而软件可以说是一个系统真正的“核心”。
除了LabVIEW为基础作为整个平台的通用软件外，InsightCM™与SystemLink是NI专为IIOT领域市场开发的两款软件。
罗兰贝格与汉诺威工业展览会合作针对153家重点关注输电工程、液压传动、电气自动化、机器人技术等领域的机械工程运营公司的调研显示，81%的受访公司已布局预测性维护，其中虽有40%受访公司提供相关技术和服务，但大部分公司还在研究阶段，NI平台完全可以帮助他们快速实现设备预维护的目标。
InsightCM™软件，可以让用户通过浏览器的方式监测设备实时运行状况，并通过采集到的波形制定维护计划，内置了多种算法。
以北京天泽智云科技有限公司(简称天泽智云)的高铁PHM预测性维护应用为例：
其采用NI的InsightCM™+CompactRIO™的方案进行数据采集：根据通道数与采样频率的要求，选用cRIO-9036 + NI-9232(即CompactRIO控制器+C系列声音与振动输入模块)搭建测试端设备。InsightCM™不仅实现了多通道数据采集的同步，还通过设置NTP时间服务器的方式使设备端与服务器端时间保持一致，让天泽智云的工程师免去了对CompactRIO进行二次开发，从而减少了方案的复杂度、加速了开发进度。
此套方案最终实现了10个通道的分布式实时信号采集，高达25.6kHz的采样率，每秒超过130Mb数据。天泽智云研发副总裁刘宗长先生坦言，之所以在项目投入初期就选择NI平台也是因为在极其苛刻的采样过程中NI系统没有出现崩溃现象，而且开发时间相比其他方案短了很多，留给了工程师更多测试时间，也是因为拥有如此强大的系统平台才保证了整个项目后期的稳定运行。
除了预维护，NI认为大型项目的资产管理也是IIOT预维护及资产运维发展的重要方向。今年亮相NIWEEK的SystemLink就是用于大型分布式系统的设备管理和状态监测软件，它实现了分布式大型设备的远程统一管理。SystemLink可以应用于NI所有的平台，能够实现移动设备的显示，且集成了状态监测功能，可实现整个分布式系统设备的链接、软件部署和数据通信的大规模协调。
蓝色起源
是由亚马逊创始人贝佐斯投资的太空火箭发射项目，设备系统相对庞杂，面临着大型分布式系统的数据和资产管理的问题。NI的SystemLink软件在该项目中大显身手，其出色的管理能力帮助蓝色起源有效的建立资产数据状态信息，顺利完成了火箭回用计划。
SystemLink也是NI未来发展的重点，美国国家仪器行业市场经理崔鹏透露，SystemLink的状态监测功能还会进一步加强，未来会将InsightCM™的底层融合进SystemLink，使其成为更强大，更全面的IIOT软件。
不仅在火箭发射和高速铁路这样高端项目上可以见到NI的方案和产品，代表风机水泵行业的Flowserve泵机状态监测，代表电力行业的杜克能源微电网资产状态监测，代表机械加工行业的HIWIN丝杠寿命监测，代表轨道交通行业的伦敦地铁电路远程状态监测，代表重型机械的FireFly智能割草机，几乎各个行业都有NI的IIOT应用方案的身影。
此外，随着人工智能的发展，NI也在自家的软件当中加入了机器学习插件包，帮助项目开发人员快速训练出更成熟的模型，使监测结果更加精确。
亮相工博会，加速未来
NI常年保持着销售额18%的研发投入，在美国奥斯汀总部建有IIOT实验中心，拥有多行业的IIOT测试台，让IIOT方案和产品更加稳定，与同济大学工业4.0-智能工厂实验室紧密合作，探索智能制造产学研合作与中外合作的新模式。
IDC 在《中国制造业物联网市场预测，2016-2020》报告中做出预计，到2020年中国制造业企业物联网支出将高达1275亿美元(约合8483亿元人民币)，未来五年年均复合增长率为14.7%。行业未来乐观的发展前景也让NI对中国市场充满信心，今年NI也如期亮相中国国际工业博览会IAS展，希望能够将汇集自世界IIOT先进理念及技术传递给中国工业领域的用户，为中国制造2025贡献自己的一份力量。
来源：国际工业自动化