Molti integratori di sistemi si sforzano di supportare industrie come gli edifici intelligenti, ma mancano di risorse ingegneristiche IoT interne. Il SECO Pi Vision 10.1 CM5 trasforma il Raspberry Pi Compute Module 5 in un HMI industriale robusto che supporta suite di sviluppo come Docker, Node-RED e TensorFlow Lite pronti all'uso. Quando combinato con stack software open-source, gli sviluppatori web possono utilizzare il Pi Vision 10.1 CM5 per creare piattaforme di rilevamento intelligente pronte all'uso complete di avvisi automatici, rilevamento di anomalie, dashboard, capacità di aggiornamento over-the-air (OTA) e altro ancora.
Creare sistemi di controllo personalizzati con interfacce uomo-macchina (HMI) integrate è un progetto abbastanza standard per la maggior parte degli integratori di sistemi. Ma costruire soluzioni di controllo e visualizzazione dei dati connesse e intelligenti - in altre parole, sistemi Internet of Things (IoT) - richiede competenze aggiuntive che non sono sempre disponibili dai team di ingegneria interni.
Per visualizzare efficacemente le informazioni e semplificare la gestione di grandi reti di dispositivi, le HMI industriali moderne rendono dashboard su misura, eseguono inferenze di intelligenza artificiale (AI) locali, integrano sia API web che protocolli fieldbus e si connettono a flussi di lavoro edge-to-cloud. Gli sviluppatori web full-stack impiegati presso ogni integratore di sistemi possono assumere parte di questo lavoro, ma sono probabilmente inesperti nel fornire grandi porzioni di un sistema di controllo e visualizzazione dei dati end-to-end. Basta considerare l'elenco di hardware scarsamente documentato e le varie toolchain utilizzate nella creazione delle HMI moderne che devono essere esaminate prima che lo sviluppo possa anche solo iniziare.
Per affrontare questi problemi, il Pi Vision 10.1 CM5 combina un display touch ad alta definizione di grado industriale con un ambiente software completamente preconfigurato. Il risultato è una piattaforma pronta all'uso che semplifica lo sviluppo hardware e software per i team incaricati di costruire HMI intelligenti.
Pronto all'uso per uno sviluppo rapido di grado industriale
Il Pi Vision 10.1 CM5 è costruito attorno al Raspberry Pi Compute Module 5 (CM5) e presenta un display multitouch capacitivo da 10,1 pollici alloggiato in un robusto telaio in alluminio. Il suo pannello frontale con grado di protezione IP66 garantisce protezione da polvere e umidità, e il design senza ventola promuove un funzionamento senza manutenzione e una lunga durata, anche in ambienti industriali difficili.
Al suo interno, il Pi Vision integra un processore Broadcom BCM2712 quad-core 64-bit Arm Cortex-A76 con clock a 2,4 GHz, supportato da fino a 8 GB di LPDDR4 SDRAM con codice di correzione degli errori (ECC). Interfacce estese, tra cui Wi-Fi, Ethernet Gigabit, USB 3.0 e seriale, garantiscono una flessibilità ottimale per collegare sensori, attuatori e altri dispositivi esterni richiesti quando si costruiscono sistemi secondo le specifiche del cliente.
Il sistema operativo Raspberry Pi incluso fornisce un ambiente familiare che aiuta molti sviluppatori full-stack a prototipare rapidamente HMI per applicazioni edge. Per gli utenti Linux più avanzati, il Clea OS basato su Yocto Linux di SECO può estendere questa piattaforma software attraverso funzionalità commerciali come aggiornamenti sicuri over-the-air (OTA), gestione dei container e accesso remoto per la gestione delle flotte a livello aziendale.
Sopra il sistema operativo, l'ambiente di sviluppo preinstallato di Pi Vision è un grande vantaggio per gli sviluppatori full-stack che sono meno familiari con l'interfacciamento con l'hardware HMI. Con Pi Vision, sensori e periferiche si collegano tramite I²C, UART o USB, consentendo una facile integrazione di moduli standard e schede sensore personalizzate.
Tutti i driver hardware della piattaforma sono pre-integrati, così come il supporto per strumenti come Docker, Node-RED, TensorFlow Lite e la piattaforma di sviluppo e distribuzione di machine learning Edge Impulse. Le applicazioni costruite su questa suite di strumenti possono essere containerizzate, versionate in modo intelligente, mantenute a distanza e distribuite in modo sicuro tramite aggiornamenti OTA.
Soprattutto, la compatibilità del Pi Vision 10.1 CM5 con l'ecosistema Raspberry Pi consente agli integratori di sistemi di passare facilmente dall'idea al prototipo all'applicazione industriale su un'unica piattaforma che può essere sia una piattaforma di sviluppo che il cuore di un sistema industriale connesso.
Raccolta e elaborazione dei dati utilizzando MQTT e Node-RED
In pratica, le HMI di controllo industriale di oggi catturano, elaborano e forniscono visualizzazione dei dati da più fonti in tempo reale - con le implementazioni di edifici intelligenti che sono un esempio principale. Qui, una combinazione collaudata è l'uso di MQTT e Node-RED, entrambe tecnologie open-source progettate specificamente per applicazioni IoT e supportate da Pi Vision. Insieme, questi componenti formano la base per Building Data Lite (BDL), un sistema open-source conveniente per il monitoraggio ambientale interno scalabile.
Negli impianti BDL, i nodi sensore raccolgono dati ambientali come temperatura, umidità o livelli sonori tramite argomenti MQTT, e i flussi di lavoro Node-RED si iscrivono a questi flussi di dati. Gli sviluppatori possono creare rapidamente e visualizzare dashboard Node-RED utilizzando widget in tempo reale per rendere grafici interattivi, indicatori e grafici a serie temporali come informazioni di visualizzazione sul Pi Vision 10.1 CM5 HMI. In alternativa, i dati possono essere memorizzati all'interno di database per analisi storiche.
Possono anche essere definiti soglie per attivare avvisi, o modelli AI possono essere interfacciati direttamente con i flussi di lavoro Node-RED e attivare automaticamente trasmissioni MQTT quando viene rilevata un'anomalia (ad esempio, picchi di CO₂ o livelli di rumore in aumento).
Docker fornisce una capacità chiave nella modularizzazione di questo tipo di sistema. Containerizzando le applicazioni, gli sviluppatori possono operare i flussi di lavoro Node-RED come servizi indipendenti e facili da mantenere che si aggiornano automaticamente.
Il Clea OS di SECO è un sistema operativo di grado industriale basato su Yocto Linux che è preconfigurato con i servizi richiesti per un funzionamento affidabile di Docker. Clea OS è confezionato con un agente di gestione dei dispositivi chiamato Edgehog che consente la gestione remota, la distribuzione e gli aggiornamenti dei dispositivi connessi utilizzando container di applicazioni Docker.
Per gli integratori di sistemi che gestiscono più ambienti client, questo approccio offre un grande vantaggio: una volta configurato, ogni flusso di lavoro Node-RED può essere distribuito su molti dispositivi, senza modifiche, indipendentemente dalle differenze hardware o dagli stati del sistema locale. Allo stesso modo, gli sviluppatori possono utilizzare Docker per eseguire altre applicazioni in container e mantenere ogni componente del sistema isolato e aggiornabile separatamente.
I componenti containerizzati possono includere dashboard Node.js o React, broker MQTT, driver sensori o un dashboard completo o server BDL. I container possono essere esportati come immagini preconfigurate e clonati su ulteriori sistemi Pi Vision, ideali per implementazioni multi-edificio.
Conclusione
Il Pi Vision 10.1 CM5 combina hardware industriale robusto con un ambiente software moderno e aperto. Insieme a un ecosistema tecnologico completo, forma una piattaforma flessibile che copre l'intero spettro dalla acquisizione dei dati dei sensori all'analisi intelligente - tutto ciò di cui un integratore di sistemi con risorse limitate ha bisogno per creare implementazioni IoT sofisticate come l'automazione degli edifici intelligenti.
Grazie a uno stack preinstallato che include Docker, Node-RED, MQTT, Edge Impulse e altro, gli sviluppatori web full-stack possono iniziare immediatamente con il Pi Vision 10.1 CM5. Non è richiesta alcuna integrazione hardware o configurazione complessa.
Pi Vision è più di una soluzione HMI tradizionale: è una piattaforma di sviluppo edge che consente agli integratori di sistemi di fornire soluzioni IoT rapide, sicure e scalabili, dal concetto iniziale all'operazione affidabile sul campo.
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