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工業 4.0 智慧工廠 |
2021年3月10日 星期三
．使用影像分析來改善關鍵設施的安全性
See How Video Analytics Improves Critical Facility Security & Safety - Samsung Nexplant Safety
影像監視在工業環境中的使用，正在不斷增加。 廉價的高解析度影像，高速 IP，以及先進的運算和軟體技術的融合，使得向關鍵工業應用添加影像監控的好處，變得更加容易實現。
影像系統現在有助於改善人員和公共安全，過程和產品品質，以及場景的安全性。透過使用影像分析，可以進一步增強影像監控系統的這些優勢。
影像分析功能，可以分析來自 IP 攝影機的即時，或錄製的場景，以分析各種潛在威脅。分析可以由補充軟體提供，也可以是已佈署攝影機的整合功能。
影像分析軟體
影像分析軟體，目的在與你選擇的 VMS 軟體配合使用。大多數高級 VMS 軟體包（例如IVC提供的軟體包）都提供 API，可輕鬆將分析生成的警報，整合到全面的影像監控系統中。該軟體可以解決基於影像的監視，和安全系統中的薄弱環節之一：。由於他們的軟體不會感到疲勞，分神或無聊，操作員因此可以對各種潛在威脅做出快速反應：
．關鍵領域的活動
．攝影機防拆．線交叉
．錯誤的運動方式．入侵
．人員受傷倒地
．人員和資產跟踪
．遺留物件
．拍攝對象
．超速
．遊蕩人
．怠速車
．人群監控
．容量過大檢測
．煙火
．複合事件
透過適當的 VMS 警報管理，可以將這些事件生成的警報，用於啟動各種攝影機操作和 VMS 操作。對於工業應用，VMS 還應該包括對協議的支持，例如 MODBUS 和 OPC，以便分析警報，也可以傳遞到過程控制系統。
基於攝影機的分析
基於攝影機的影像分析的核心，是當今高清攝影機中更高的圖像處理能力。具有整合分析功能的工業影機，可在需要的地方提供更有針對性的分析。邊緣分析非常適合在通信頻寬可能有限的遠端機構中使用。基於攝影機的分析，無需其他伺服器，即可提供有效的解決方案。
整合了分析功能的 4K 攝影機，配備了先進的成像處理器和大容量儲存陣列，現已上市。這些攝影機的高解析度，可以對詳細的場景進行仔細的分析。
當安裝在雲台中時，這些攝影機可以具有運動跟踪的附加功能。在工業應用中，這是一種理想的安全功能，可用於人員和資產追踪，以及入侵者跟踪。
用例–石化安全性
IVC 與一家主要的分析軟體提供商合作，將其影像分析的支持與 IVC 的 Alarm Server 整合在一起。Alarm Server 是 iVC VMS 的一個組成部分，可以偵聽並檢測，來自分析軟體的警報。可以使用 IVC 警報管理器，客製化對影像分析警報的響應，以適合應用。可能的響應措施可能包括但不限於：
．攝影機操作（移動、記錄等）
．向操作員發起視覺提示，例如更改他們正在觀看的視圖．向操作員和其他人員發出音頻提示
．IVC 攝影機管理軟體的其他命令
．HTTP 命令以啟動對其他連接的設備或軟體的命令．Windows 命令以啟動對其他連接的設備或軟體的命令
由影像分析軟體生成的警報，會被 IVC 的警報伺服器檢測到。警報伺服器中的可程式警報定義確定警報響應。
IVC 已成功為中美洲一個大型聚乙烯工廠的一個大型項目實施了這種整合。為該項目採購了由 60 多個危險區域攝影機組成的 IVC 攝影機系統。
影像系統的主要目的，是用於過程和安全監控。但是，由於工廠要使用和生產的化學藥品的關鍵性質，現場安全也非常值得關注。
因此，客戶希望擁有一個包含上面列出的高級影像分析功能的影像系統。 IVC 與一家主要的分析軟體公司合作，以提供整合的解決方案。對此客戶特別感興趣的是：
．關鍵領域的活動
．虛擬跳閘線的交叉
．入侵
．遺留物體
．拍攝對象
．遊蕩
IVC 攝影機放置在設備周圍，和關鍵操作位置。其中兩台攝影機是專用的雙成像攝影機，包括一個光學變焦模組，和一個安裝在精密雲台上的熱模組。這些攝影機配置為監視現場的堆棧。
來自攝影機的所有即時影像串流，都將發送到 IVC 中繼伺服器。中繼伺服器將影像「中繼」到所有連接的客戶端。在該系統中，客戶包括具有 Web 瀏覽器的工作站，具有 IVC 的 View Station 軟體的工作站，以及已配置了影像窗口和攝影機控件的 SCADA HMI 螢幕。此外，來自中繼伺服器的即時影像，也將發送到運行影像分析軟體的伺服器。
分析軟體配置，為監視每個攝影機的上面列出的一項或多項。如果分析軟體檢測到警報情況，它將向 IVC 警報伺服器發送 HTTP 消息。然後，警報伺服器解析消息，以確定針對檢測到的警報，啟動哪些警報響應。
警報響應對於 IVC 系統中，定義的每個警報都是唯一的。響應可能包括：
．將平移/傾斜變焦攝影機，移動到預設位置或特定位置
．提高相關攝影機的解析度和/或幀頻
．在一個或多個攝影機上錄製影像
．在 View Station 工作站上，更改操作員視圖
．在 View Station 上向操作員發起視覺提示
．在 View Station 電腦上啟動音頻提示
．將帶有警報相關影像剪輯和數據的電子郵件發送到預定列表
．將 HTTP 命令發送到已連接的設備或軟體（可用於啟動PAGA 系統，關閉系統或子系統，啟動門禁控制系統，以限制出入或方便疏散等）
．將 Windows 命令發送到託管 Alarm Server 的電腦上的其他實用程序。
．啟動 SNMP 陷阱以指示 SNMP 監視軟體上的狀態
．記錄警報以在 IVC View Station 警報日誌中顯示
．將警報保存到數據庫（以備將來分析）
IVC’s View Station software provides an unlimited number of customizable operator views that may include Alarm Log listing alarm events initiated by video analytics software.
好處
在工業環境中使用影像分析事件，通常意味著需要花費大量時間，進行勞動密集型活動，例如回顧數小時，甚至數天，或更長時間的錄製影像。儘管正在進行這種努力，但無法確定事件的原因，已得到適當解決。高性能 IP 攝影機，強大的攝影機管理軟體和高級影像分析軟體的融合，現在使人們可以近乎即時地分析事件，並對事件做出反應。
在許多工業場所（例如該聚乙烯工廠）對安全性的關注日益增強，因此需要採取更加警惕的監視方法。 IVC工業影像解決方案與影像分析軟體，一起提供了一種安全解決方案，該解決方案較少依賴安全人員的持續監控。此外，由於警報事件的位置和類型是自動確定的，並且針對每個警報量身訂制了系統響應，因此對事件的響應更快、更全面。
上述實施方式較少依賴於即時影像的人工監視。由於所有影像和相關數據都是基於 IP 的，因此現在可以將事件相關的影像剪輯和數據快速分發給相應人員，包括急救人員。這樣可以確保盡快解決對設備，人員和公眾的任何潛在危害。
有關更多工業影像解決方案，請連結 IVC’s website
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．智慧交通管理：首先優化城市的基礎設施支出
The Need for Smart and Connected Cities Today
智慧交通管理系統是技術解決方案，市政當局可以將其整合成到當今的交通櫃和十字路口中，以快速、高經濟效益地改善其城市街道上的安全和交通流量。
這些系統利用感測器、攝影機、蜂窩路由器和自動化，來監視和自動引導流量並減少擁塞。正確的技術解決方案，可以擴展到任何規模，並且可以隨時輕鬆升級。 同時，這些技術解決方案為未來的技術發展（包括聯網汽車和 5G 佈署）做好了智慧城市的準備。
為什麼要評估智慧交通技術？
公共基礎設施的預算總是很拮据，修建公路和橋樑總是很昂貴。智慧交通管理系統，可幫助市政和區域交通部門，快速有效地應對這種情況。整合智慧交通技術可幫助他們，以可承受的價格，從現有基礎架構中獲得更好的性能。
讓我們探討一下基礎設施的增強和改造，如何能夠顯著提高現有交通網路的效率和安全性。
智慧交通管理：智慧城市事半功倍
困擾我們的街道和高速公路的問題，是眾所皆知的。交通減速會導致交通擁塞，並加劇城市的空氣污染。企業遭受交付延遲和生產力損失的困擾。瓶頸使應急車輛的速度減慢，有可能危及生命。 所有這些都會降低城市的整體生活品質。
同時，城市和地區政府不斷要求其交通管理團隊、土木工程師和公路維護人員少花錢多辦事。面對這些挑戰，創新型城市「智慧城市」正在使用一系列協調的硬體、軟體和雲端解決方案，來增加交通流量並提高安全性。智慧交通管理系統，包含在「智慧交通系統」的統稱中，有時也稱為「智慧交通管理」，是結合了物聯網（IoT）技術，最新進展的自動化系統。
這些系統可以透過使用感測器、攝影機、路由器和蜂窩技術，來動態調整控制機制，例如交通號誌燈、高速公路匝道儀表、公車快速道、高速公路留言板，甚至速度限制，從而優化交通流量，並提高安全性。
在今天，智慧交通管理系統無需增加新道路，即可增加城市街道的通行能力。隨著互聯車輛技術的出現，這些系統也將能夠在需要時，直接控制車輛 - 例如在交叉路口，對它們進行制動，以防止行人或其他車輛發生事故。智慧城市現在正在佈署這些系統，以便在對車輛技術進行全面測試，和佈署後做好準備。
智慧交通管理背後的支援技術
所有這些連接，都需要複雜的硬體和軟體。Digi 提供安全、可擴展的高速連接，可滿足各種流量管理要求。Digi 工業路由器和運輸路由器，經過專門設計，可在潮濕、振動和極端溫度條件下，均實現最佳運行，已安裝在全球智慧城市中。
城市使用這些系統，實現的一些關鍵功能，包括：
．擁塞檢測：借助攝影機和感測器不斷監視路口，技術人員可以從城市的交通管理中心，監視整個城市。
．自適應控制：擁塞檢測還可以實現自適應控制，從而對系統進行動態調整，包括交通號誌燈、匝道信號和快速公車道。
．聯網車輛：這項嶄新的技術，使車輛能夠與路口直接通信。為此，智慧交通管理可以包括連接的車輛路邊單元。
．緊急路由：智慧交通管理系統的一項關鍵應用，是能夠優先聯通警察、消防和救護車的服務。
所有這些功能都需要監視、檢測、可靠的高速數據傳輸，和自動化。一個專用的 Digi 蜂窩路由器，可以提供通信主幹，來管理所有這些系統。
Digi 的流量管理通信解決方案的案例，包括：
．FirstNet Ready™Digi WR54 路由器，實現關鍵連接
Digi WR54 是一款安全的高性能蜂窩路由器，已被批准用於FirstNet®通信平台，該平台是為警察、消防、救護車和其他緊急服務開發的高品質頻譜。Digi WR54 充當主要路由器和管理通信的主力軍，並提供蜂窩冗餘，以確保正常運行。
Digi WR54 透過 DigiTrustFence®（一套完善的整合硬體和韌體功能套件），在設計上是安全的。一些關鍵功能，包括跨雙 600 Mbps CAT 12 蜂窩，連接的鏈路故障轉移和負載平衡，以及用於連接各種資產的乙太網、串行、Wi-Fi 和藍牙。
．Digi WR31
Digi WR31 是一種蜂窩路由器，可從位於路口，高速公路匝道和其他地點的路邊感測器、交通控制器，和攝影機收集數據，並且可以佈署在不需要 Digi WR54 的，全部功能的交通管理系統中。Digi WR31 專為承受室外機櫃的惡劣條件而設計，可透過高速 4G LTE 鏈路，將數據發送到交通管理中心，在此可以對其進行自動分析以優化交通流量。
Digi TransPort WR31 提供，軟體定義的多營運商網路和嵌入式連接，以幫助減少停機時間，並使分佈式站點更快地聯機。如果交通控制櫃保持打開或解鎖狀態，它甚至會發送警報。Digi TransPort WR31 還適合與現場太陽能電池板一起使用，從而降低了成本，並提高了佈署靈活性。
．Digi IX14
這款堅固耐用的工業 LTE 路由器，將儀表和遙感設備連接到流量管理中心，是用於最注重成本的流量管理，操作的低成本系統。Digi IX14 也受到 Digi TrustFence 的保護，後者可以保護路由器，並確保其安全功能的可靠性和完整性。Digi IX14 還包括內置機制，可對其進行遠端更新和管理。
．Digi Remote Manager — 用於配置，遠端訪問和控制
你可以使用 Digi RemoteManager®，快速配置流量管理，網路中的 Digi 蜂窩路由器，然後從一個平台進行遠端管理。此安全的託管應用，使管理員可以監視和排除系統故障，並執行批量配置或同時進行軟體更新。Digi Remote Manager 提供了單點命令和控制，以及系統範圍內的監視，包括用於查看性能指標的儀表板，以及針對特定條件和閾值的自動警報。
Digi Remote Manager 可以生成報告，從每日摘要到詳細的以週為基期的指標。它還有助於將遺留系統，整合到流量管理網路中。例如，可以在 Digi Remote Manager 中，從保存的配置，快速配置添加到系統的新設備，以換出設備或透過更多設備，擴大安裝規模。
Digi 技術解決方案，與現有的流量管理系統整合在一起，以提供關鍵的通信、安全性、可靠性和設備管理。Digi還提供專業服務，以整合和安裝系統，以及為特定要求開發的應用。我們的團隊在美國各地進行了數千次安裝，因此在縮短時間安排，和安裝這些系統方面擁有豐富的經驗。
改善通勤交通和應急準備
日常交通擁塞，可能是你所在城市最頭疼的問題之一。對於任何交通管理系統而言，確保應急車輛，都能快速有效地到達目的地，也是成功的關鍵指標。除了應對這些城市挑戰之外，城市管理者還必須知道，在整個城市範圍內發生事件時，備災非常重要。
在颶風、龍捲風或其他重大災難等，大規模公共緊急事件中，民用手機的使用會阻塞蜂窩網路，從而危害與急救人員和城市首長們的通信。
FirstNet 是美國的全國性無線網路，目的在為緊急響應者（公共安全實體的主要類別），以及「擴展的主要」服務，提供語音、文本和數據通信，其中包括諸如電網、通勤鐵路和鐵路等關鍵基礎設施；水和污水處理系統。
Digi 正在建構蜂窩系統，以支援智慧城市的關鍵災難準備計劃，例如 FirstNet Ready™Digi WR54 蜂窩路由器。此名稱表示它已經通過測試和認證的嚴格標準，符合針對這些緊急情況所設計的設備。
為 5G、聯網車輛等做準備
即使組織和市政當局，為當今的基礎設施維護和增強，做出了最佳選擇，但技術總是在不斷發展，並且未來已經到來。作為網路和物聯網領域的技術領導者，Digi 開發了關鍵任務解決方案，目的在實現長時間的壽命、可擴展性和演進性，以在長期規劃中，為企業和智慧城市提供支援。
互聯汽車技術是一項創新實例，它將對智慧城市技術規劃產生巨大影響。在測試現場的試驗中，互聯車輛技術將實現，車輛到路口的通信和自動制動。隨著網路變得越來越快，等待時間縮短了，為駕駛員和行人安全做出即時，自動決策的能力將會增強。如今，許多智慧城市都在整合基礎設施技術，以便儘早為聯網汽車做好準備。在可預見的將來，諸如機器學習之類的技術也將被佈署，因為該技術已經過測試，以辨識物體並做出快速決策，以改善城市安全的功效。
減少交通擁塞而不加寬道路
儘管用於基礎設施升級的預算有限，但全球智慧城市仍在使用智慧交通管理技術，來改善其交通網路的整體性能，並透過高性能、安全、冗餘和可靠的通信解決方案，來幫助街道和高速公路承載更多交通安全性更高。
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‧ 無人機牧羊，AI 養豬，這可能就是農業的未來
Barking drones used on farms instead of
sheep dogs
無人機在生活中已經很常見，除了在節慶活動帶來絢麗「電子煙花」和壯觀的航拍大片，無人機還在改變和更多人息息相關的農業和畜牧業。
▲ 圖片來自：億航
據 《衛報》報導，在紐西蘭、英國等歐洲國家，越來越多農民正在使用無人機來牧羊。紐西蘭農民 Corey Lambeth 過去三年都在依靠無人機牧羊，而他最開始購買無人機只是為了航拍。
目前市場上專門針對畜牧業的無人機產品並不多，Corey Lambeth 使用的也只是普通的消費級無人機，但他自己摸索出了一套用無人機牧羊的技能，他將牧羊犬吠的聲音錄下來，並讓無人機在牧羊時播放，現在他的羊群已經把無人機當做了一隻會飛的牧羊犬。
除了牧羊，另一位紐西蘭農民 Jason Rentoul，還將無人機用到了對鹿群和牛群的放牧上。跟 Corey Lambeth 一樣，Jason Rentoul 也是自學成才，三年前，他透過 YouTube 觀看了其他農民使用無人機放牧的影片後，才購買了第一台無人機。
在多次嘗試失敗後，Jason Rentoul 如今已經熟練掌握了無人機放牧的技巧。他表示過去大型放牧可能要四個人，每個人還要帶兩只牧犬，現在只要兩個人，加一台無人機能就能解決。
此外 Jason Rentoul 還發現無人機在放牧時，甚至比牧犬還要有效益，尤其是對於帶著牛犢的母牛，這種牛容易在牧犬面前，變得好鬥而不好控制。
雖然無人機在放牧中表現出色，但由於續航等問題，還不能完全取代牧羊犬。很多時候無人機需要和牧羊犬一起工作，或許是知道這台機器是來搶自己飯碗的，很多牧羊犬一開始都會嘗試抓住這些無人機，但很快就會意識到無人機是在幫助他們。
據 Jason Rentoul 介紹，牧羊犬沒有無人機的幫助，往往需要奔跑更長一段距離，才能把羊趕到合適的區域，現在牧羊犬可以透過無人機發出的聲音，來確定羊群位置，如果受到雄鹿和公牛威脅時，他們還會主動站在無人機下方，因為它們也知道牲畜不會輕易主動靠近無人機。
用無人機牧羊，牧羊犬是樂意了，有考慮過羊的感受嗎？如何讓羊群更快接受這個冰冷的機器，除了農民，一些研究機構也在想辦法。
英國哈珀·亞當斯大學（Harper Adams University）就與當地農民進行全球首個用無人機實施的「積極聯想」（positive association）研究。農民先從羊群中分離出 5 只綿羊，並躲在樹木後面，在無人機的飛行路徑下投下一些食物，讓綿羊誤以為是無人機向它們投餵食物。
在這幾只綿羊和無人機建立了積極的關係後，農民把它們放回羊群，它們就會向其他綿羊「安利」。英國什羅普郡的農民 Wojtek Behnke 透過這種方式，在幾周之內，就讓自己的 100 只羊主動跟著無人機跑了。
但這也可能是人類想太多了，有研究者曾指出，與人類和牧羊犬相比，沒有生命的物體，能讓羊群更加容易保持平靜、愉悅的心情，其中一個證據是在 1995 年，一個用機器人趕鴨子的實驗中，比起人類，鴨子面對機器時的心跳和血壓變化更小。
此外無人機還能做到，許多牧羊犬無法做到的事情，除了驅趕羊群，無人機攜帶的攝影機和感測器，甚至還能即時統計羊群數量，以及羊群的健康狀況。
在日本北海道的日高輕種馬共同育成公社，就在嘗試使用無人機來類培育賽馬，讓無人機攜帶 8K 攝影機，來觀察小馬駒的成長狀況，並將輕種馬的步態、皮毛、肌肉等細節記錄下來，再透過 5G 網路即時傳輸給培育人員，透過遠端的健康監測和診斷，來提高的輕種馬的成活率。
用無人機牧羊，是農業智慧化的一個縮影
雖然無人機在畜牧業上的應用還不成體系，但在農業領域，使用無人機進行噴灑作業，已經十分普遍
前幾個月媒體曾在巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣，看到了極飛科技的無人機，是如何改變當地的農業生產方式的。據悉一台 P30 極飛植保無人機，能每小時噴灑超過 150 畝的農田，相當於 60 個個人工的效率。
在秋收時節，4500 多架無人機一起工作，三周的時就完成了 1500 萬畝面積的噴灑。雖然這類植保無人機的價格不菲，一台就要半百萬，但卻能大幅提升藥肥使用率，並將打藥成本降低一半。
極飛科技聯合創始人龔檟欽，在接受媒體採訪時曾表示，農業未來的其中一個趨勢是無人化、智慧化，更多的 AI 應用和智慧化作業將會出現。
其實人工智慧在農業上的應用案例已經不少，中國的阿里雲去年正式宣佈四川特驅集團、德康集團合作，透過 ET 大腦實現人工智慧養豬，提高豬的存活率和產崽率，項目投入高達數億。
京東也推出類似的「神農大腦」，可透過「豬臉辨識」，觀測與記錄每只豬的體重、生長、健康情況，實現「養豬智慧化」。
在國外 AI 農業新創公司，也有一批 AI 農業新創公司嶄露頭角，比如利用機器視覺來辨識農作物和雜草，實現智慧噴霧的藍河科技（Blue River），在 2017 年已經被全球全球最大農業機械製造商 John Deere 以 3.05 億美元的收購。
過去歐美的大農場，能夠以極少的人力實現高產量，很重要的一個原因就是自動化程度高。而無人機和 AI 等技術的到來，正在將農業智慧化，帶入一個新的階段，進一步提到農業和畜牧業的生產效率。
目前在全球，農業是一個價值達 3 萬億美元的產業。而根據聯合國的預測，到 2050 地球人口將突破 90 億，糧食產量只要提高 70% 才能養活地球上的人。由此可見，農業智慧化不僅具有有著巨大的商業潛力，對人類來說也是迫在眉睫。
