越來(lái)越強(qiáng)大和智能的車(chē)載計(jì)算機(jī)正在出現(xiàn)，以滿(mǎn)足對(duì)更智能的重型移動(dòng)設(shè)備 （HME） 的需求。以更高的自動(dòng)化程度改造建筑、農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)意味著這些下一代聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛可以感知和分析其當(dāng)前環(huán)境和運(yùn)行狀況，然后實(shí)時(shí)執(zhí)行改進(jìn)。

對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑和原材料的需求增加意味著車(chē)隊(duì)所有者和運(yùn)營(yíng)商正在尋求在不影響安全和成本的情況下提高生產(chǎn)力和產(chǎn)量的方法。新的、可定制的平臺(tái)架構(gòu)的到來(lái)解決了當(dāng)今對(duì)深度學(xué)習(xí)、車(chē)載人工智能和高性能嵌入式計(jì)算的挑戰(zhàn)和未來(lái)需求。最新的安全、創(chuàng)新計(jì)算平臺(tái)由英特爾? 技術(shù)提供支持，并準(zhǔn)備讓車(chē)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者受益于加快上市時(shí)間、降低總擁有成本以及增強(qiáng)車(chē)輛安全性、設(shè)備安全性和性能。 運(yùn)營(yíng)商和制造商現(xiàn)在可以通過(guò)檢查重型車(chē)輛系統(tǒng)所采取的方法來(lái)權(quán)衡對(duì)下一代智能、互聯(lián)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的要求。

需求與創(chuàng)新相遇的地方

理想情況下，最終用戶(hù)和車(chē)隊(duì)運(yùn)營(yíng)商必須超越駕駛員輔助和 4 級(jí)或 5 級(jí)自動(dòng)駕駛車(chē)輛的直接好處。自動(dòng)化的應(yīng)用可以更安全地運(yùn)行 HME 設(shè)備、增加產(chǎn)量、減少浪費(fèi)并組織工作量。車(chē)載計(jì)算系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)可操作數(shù)據(jù)的全部潛力，收集傳感器數(shù)據(jù)以監(jiān)控視頻和使用時(shí)間以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。在這里，基本和高級(jí)遠(yuǎn)程信息處理之間的關(guān)鍵區(qū)別是顯著的。早期的遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的特點(diǎn)是不同的設(shè)備不進(jìn)行通信，需要不同的電源，并以不同的安全級(jí)別運(yùn)行。相比之下，今天更先進(jìn)的遠(yuǎn)程信息處理收集多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)（視頻、時(shí)間使用、維護(hù)警報(bào)、等等）并使用它來(lái)驅(qū)動(dòng)在邊緣計(jì)算的結(jié)果。然后可以應(yīng)用數(shù)據(jù)分析來(lái)提高設(shè)備性能、安全性和維護(hù)性，或者更準(zhǔn)確地了解操作環(huán)境。

這種收集和利用數(shù)據(jù)的更全面的方法正在成為自動(dòng)化的內(nèi)在組成部分。對(duì)于 HME 部門(mén)，它是數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。

圖 1. 自動(dòng)駕駛由五個(gè)級(jí)別定義，從零級(jí)（無(wú)自動(dòng)化和人類(lèi)駕駛員控制）開(kāi)始，一直到具有完全自動(dòng)駕駛性能的五級(jí)。一級(jí)僅提供輔助工具，如攝像頭和自適應(yīng)巡航控制，而二級(jí)部分自動(dòng)化轉(zhuǎn)向和加速，以提高駕駛員的舒適性和安全性。HME 部門(mén)主要利用第三級(jí)及更高級(jí)別，從有條件的和高度自動(dòng)化的駕駛員到場(chǎng)的完全自動(dòng)化，無(wú)需人工駕駛員。

全面而高效的 HME 任務(wù)自動(dòng)化是人類(lèi)和機(jī)器追求更準(zhǔn)確決策的關(guān)鍵。重型移動(dòng)設(shè)備——從挖掘機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)和拖拉機(jī)到聯(lián)合收割機(jī)、反鏟裝載機(jī)和鉆機(jī)——正在從智能、互聯(lián)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自主操作方面的這些進(jìn)步中獲益。

在最新的通信和計(jì)算技術(shù)的支持下，應(yīng)用程序連接和自動(dòng)化農(nóng)場(chǎng)、建筑工地和礦山工程中的重型車(chē)輛和設(shè)備。這一轉(zhuǎn)變旨在提高安全性、生產(chǎn)力和效率，同時(shí)減少基礎(chǔ)設(shè)施需求。車(chē)載邊緣計(jì)算功能使重型車(chē)輛制造商、運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)能夠在需要時(shí)訪(fǎng)問(wèn)他們需要的信息，從而在現(xiàn)場(chǎng)或未來(lái)做出更好的決策。分析的力量在于，信息可以現(xiàn)在或以后用于規(guī)劃目的，通過(guò)延長(zhǎng)車(chē)輛壽命和降低運(yùn)營(yíng)成本來(lái)增加價(jià)值。

使重型移動(dòng)設(shè)備適應(yīng)新任務(wù)也變得越來(lái)越容易?，F(xiàn)有機(jī)械的“售后市場(chǎng)”智能互聯(lián)解決方案的可用性為自動(dòng)化提供了一種低風(fēng)險(xiǎn)的方法。例如，現(xiàn)在存在交鑰匙和即插即用套件，可將標(biāo)準(zhǔn)卡車(chē)、挖掘機(jī)和推土機(jī)轉(zhuǎn)換為半自動(dòng)甚至全自動(dòng)車(chē)輛。 這是全行業(yè)的勝利，因?yàn)?HME 車(chē)隊(duì)固有的成本、自然壽命和變化意味著車(chē)主可以投資于可以使用多年的系統(tǒng)，然后再重新安裝在其他車(chē)輛上。

人工智能、自主和基于邊緣的 HME 系統(tǒng)釋放了邊緣的真正潛力，但為了無(wú)縫工作，它們必須具備一些關(guān)鍵能力。由于空間限制，它們必須高度緊湊。它們需要加固以承受粗暴的操作、灰塵和水的侵入、振動(dòng)以及通常的極端工作溫度。數(shù)據(jù)安全和用戶(hù)安全功能是必要的?？倱碛谐杀尽㈤L(zhǎng)期產(chǎn)品可用性和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組件的利用率也是解決投資回報(bào)率和同一車(chē)隊(duì)中不同機(jī)器的特定要求的重要考慮因素。最后，利用升級(jí)處理器和加速器等未來(lái)技術(shù)進(jìn)步的能力是可能的。

重型應(yīng)用；重型要求

對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)不斷發(fā)展的新領(lǐng)域，智能、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)提供了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并使 HME 為接下來(lái)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備。接下來(lái)是大事……據(jù)IMARC Group稱(chēng)，到 2024 年，全球自動(dòng)化建筑市場(chǎng)的價(jià)值預(yù)計(jì)將達(dá)到 1866 億美元，2019-2024 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 15.5%。這表明自動(dòng)機(jī)器在加速挖掘、平整、推壓、壓實(shí)、挖溝、卡車(chē)裝載和拆除等建設(shè)項(xiàng)目方面具有巨大價(jià)值。自動(dòng)化使人類(lèi)可以隨時(shí)完成更復(fù)雜的任務(wù)——鑒于熟練和可用勞動(dòng)力日益短缺，這是一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。

這導(dǎo)致對(duì)將機(jī)器人技術(shù)和人工智能技術(shù)融入重型機(jī)器的需求增加，以使其更有效地減少浪費(fèi)并確保將正確的車(chē)輛分配給正確的工作。例如，理想情況下，車(chē)輛的控制系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)從多個(gè)車(chē)載傳感器實(shí)時(shí)捕獲和處理的數(shù)據(jù)來(lái)控制牽引力。地理圍欄解決方案可防止機(jī)器偏離施工現(xiàn)場(chǎng)的特定邊界，甚至車(chē)載激光雷達(dá)，攝像頭可以識(shí)別障礙物以避免潛在的碰撞。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù)和人工智能正在幫助農(nóng)民控制成本，同時(shí)提高產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的人工智能預(yù)計(jì)將從 2020 年的 10 億美元增長(zhǎng)到 2026 年的 40 億美元，2020 年至 2026 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 25.5%。這種增長(zhǎng)是由傳感器和航拍圖像生成的數(shù)據(jù)越來(lái)越多的實(shí)施推動(dòng)的。得益于深度學(xué)習(xí)技術(shù)和政府對(duì)采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的支持，農(nóng)民正在提高作物生產(chǎn)力。

配備 GPS 和傳感器的自動(dòng)拖拉機(jī)可以在任何條件下（霧、灰塵和極端溫度）安全地不間斷運(yùn)行。在收集土壤條件數(shù)據(jù)的同時(shí)執(zhí)行耕作和噴灑等任務(wù)，為正確維護(hù)種植作物提供了主要優(yōu)勢(shì)。一些自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)還提供施肥指導(dǎo)，在植物周?chē)苿?dòng)和遠(yuǎn)離生長(zhǎng)的植物。

施用殺蟲(chóng)劑、化肥和殺菌劑的應(yīng)用程序可以幫助農(nóng)民減少農(nóng)作物中的雜草侵?jǐn)_，但人工智能和內(nèi)部加固型車(chē)載計(jì)算對(duì)提高效率至關(guān)重要。人工智能與 5G 相結(jié)合，將在快速確定哪些植物是雜草和哪些不是雜草方面向前邁出了一大步，同時(shí)重點(diǎn)和有計(jì)劃地施用殺蟲(chóng)劑以最大限度地減少環(huán)境問(wèn)題。

礦業(yè)公司在部署智能互聯(lián)設(shè)備方面一直處于領(lǐng)先地位——早期認(rèn)識(shí)到其減輕和避免行業(yè)危害的能力。Mordor 市場(chǎng)報(bào)告支持這一點(diǎn)，該報(bào)告預(yù)計(jì)自動(dòng)化采礦設(shè)備市場(chǎng)在 2021 年至 2026 年的預(yù)測(cè)期內(nèi)復(fù)合年增長(zhǎng)率為 35.38%。

對(duì)用于電池（用于設(shè)備和車(chē)輛）的某些礦石的需求要求采礦車(chē)輛到達(dá)對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)太危險(xiǎn)的深度。自動(dòng)礦山車(chē)輛允許安全開(kāi)采原本無(wú)法獲得的礦石，提高產(chǎn)量并避免人力的危險(xiǎn)嘗試。聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛和鉆機(jī)可以 24/7 全天候工作，不僅提高了工人的安全性，而且提高了整體生產(chǎn)力和產(chǎn)量水平。自動(dòng)車(chē)隊(duì)跟蹤為接近檢測(cè)和遠(yuǎn)程機(jī)器操作提供動(dòng)力，從而優(yōu)化整個(gè)礦山的運(yùn)輸卡車(chē)的移動(dòng)，以及從遠(yuǎn)程操作員那里安全地接收指令的能力。帶有板載傳感器的智能深孔鉆機(jī)也經(jīng)常部署，因?yàn)樗鼈兛梢栽阢@孔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)更精確的定位、深度和角度。精度更高，

大數(shù)據(jù)+大設(shè)備=大需求

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器和攝像頭/視頻從駕駛員操作和全自動(dòng)駕駛車(chē)輛中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，需要在幾分之一秒內(nèi)處理數(shù)百個(gè)信號(hào)。其中許多場(chǎng)景發(fā)生在數(shù)據(jù)來(lái)源附近，即現(xiàn)場(chǎng)的重型移動(dòng)設(shè)備上。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，嵌入式解決方案必須提供連接性和可配置性以及高計(jì)算處理、圖形、存儲(chǔ)和帶寬。車(chē)載/本地人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序的快速采用在設(shè)定設(shè)計(jì)師期望方面發(fā)揮了作用。高帶寬 5G 移動(dòng)通信的到來(lái)肯定會(huì)增加這些期望。

高度準(zhǔn)確和可操作的信息使運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商和車(chē)隊(duì)供應(yīng)商能夠前所未有地訪(fǎng)問(wèn)“實(shí)時(shí)”機(jī)器性能數(shù)據(jù)，以進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃。使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷和某些維修的能力有助于搶占或最小化潛在故障，并執(zhí)行關(guān)鍵維修或安排非關(guān)鍵維修。車(chē)隊(duì)操作員可以查看空轉(zhuǎn)的車(chē)輛是否只是在休息或?qū)嶋H上已經(jīng)發(fā)生故障?？梢愿?、測(cè)量和記錄服務(wù)時(shí)間和機(jī)器生產(chǎn)率。這不僅可以減少耗時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)（從而節(jié)省成本），而且還可以通過(guò)提高機(jī)器可靠性和降低總體 TCO 來(lái)確保服務(wù)組織提高客戶(hù)滿(mǎn)意度。

依賴(lài) HME 的行業(yè)正在推動(dòng)全球自動(dòng)化的進(jìn)步。新的智能和自主解決方案正在鋪平道路，允許人和機(jī)器協(xié)同工作，以提高運(yùn)營(yíng)效率和生產(chǎn)力。

作者：Jack London，Andrea Thomas

審核編輯：郭婷