EMQ & 智擎信息：基于边缘计算与 AI 图像识别技术的机场能源监控方案

摘要

机场的日常运营保障需要消耗大量的水电气体等能源资源。这涉及一整套复杂、多元化的设备，如照明系统、通风和空调系统以及飞机燃油补给等。这些能源基础设备不仅类型多样，而且面临数据采集协议碎片化、设备部署不集中等挑战。这给设备效率和能源管理的监控带来了复杂性。

同时，机场能源基础设施中还存在大量设备并没有自动读表的接口，例如一些传统的燃气表（需人工定期抄表采集数据、无法自动化）。这使得收集完整的机场能源消耗数据变得困难。但是，通过人工智能以及机器视觉识别等 AI 技术，我们可以自动从这些传统设备上获取数据，更全面而精确地了解机场能源动力的运营全貌。

EMQ 提供云边一体化的解决方案，帮助机场实现能源设备监控和优化管理。在边缘端，用户可基于网络和部署环境灵活选择硬件，使用统一的技术组件实现能源基础设施设备的接入、数据采集、以及边缘实时计算，实现标准化数据采集及实时的能源基础设施设备监控。在云端，EMQ 提供设备多协议采集和边缘计算的统一接入及管理，并提供低代码的数据集成能力与实时数据库的对接。

机场能源动力管理用户借助 EMQ 和智擎信息提供的物联网 + AI 的整体方案可实现自主可控的完整设备设施接入、数据集成能力。基于原团队的应用开发和数据分析能力，可快速实现机场能源动力基础设施设备的监控，提升运营管理的透明度，并基于数据驱动持续优化机场的能源管理。

机场能源基础设施监控技术挑战

• 设施种类繁多：机场能源运营需要各种类型的设备，如照明设施、空调系统、安全检查设备、行李转运设备、飞机燃油补给设备等。这些设备的多样性加大了监控难度。
• 分散的设备部署：由于机场面积大，设备部署分散，这使得设备数据采集需要的网络建设和实时获取设备数据变得困难。
• 采集协议碎片化：不同型号和品牌的设备可能使用不同的采集协议，数据格式和结构也不统一，为数据收集和处理带来了困难。
• 部分设备缺乏自动化接口：许多机场设备，如传统燃气表计设备，没有自动化接口，无法实现自动读数，需要人工智能或机器视觉识别等技术才能从这些设备上获取读数。

EMQ 机场能源基础设施监控方案

EMQ 为机场的能源基础设施提供多协议的数据采集接入能力、帮助无自动接口的传统设备（如机械表计) 实现数据接入，有效地整合和管理繁杂、碎片化的设备。EMQ 的方案可帮助机场能源设施管理者实现数据标准化和一体化管理，通过边缘计算和云平台，对所有设备统一接入、并持久化存储数据。此外，EMQ 解决方案强调边缘协议网关和边缘计算组件的集中管理与配置，以实现对各类边缘组件进行高效、灵活的管理和优化调整。助力机场提供整体的能源基础设施设备接入和监控，提高机场能源基础设施的运营效率。

数据采集与数据处理

机场的能源基础设施设备具有多样化的接口、采用多协议的特点，且部署的网络环境及集中度千差万别，通过统一的设备实现采集和管理具有挑战性。EMQ 提供用户需要的工业数据采集软网关 NeuronEX 实现对设备数据的采集，配合安装性能的硬件设备实现能源基础设施设备的接入。

由于机场能源动力基础设施建设周期比较长，设备存在碎片化严重，相同类型的设备数据采集也需要标准化处理后才能实现后续数据的统一入库与分析。NeuronEX 提供的边缘数据处理组件，在边缘端通过 SQL 语句实现数据的格式调整，单位转换，实现设备数据治理及标准化。

识别无自动接口设备

在机场中存在大量无自动数据接口的各类型表计，无法数字化的通过数据接口与协议对接方式进行采集。EMQ 联合智擎信息，提供了基于标准摄像头与 AI 图像识别算法的无接口表计的数据采集方案。

智擎信息是一家领先的工业互联网解决方案提供商。公司将工业物联网、AI机器视觉感知、传感器机器学习算法等 AI 技术应用于制造业领域的具体场景。在其 AI 抄表解决方案中，公司利用 AI 图像识别技术帮助工厂采集当前不具备通讯接口关键仪表的数据，数据可实时展示至指定系统内，避免人工填报的滞后以及人为填报误差，减少填报人员工作量，使数据价值反馈生产，提高效率、增效降本。

该方案使用 NeuronEX 提供的边缘计算组件，通过将视频流抽帧的方式接入图像数据。NeuronEX 通过集成智擎信息基于边缘端的图像识别算法，实现对图像识别算法函数的调用，实现对表计数据的读取：

• 通过 USB 的摄像头采集实时视频流，自定义控制视频流的帧率，以便在低性能的边缘设备上也可以运行表计识别算法。同时，通过接入多个低成本摄像头的方式，一个边缘设备可采集多个表计，降低无接口表计的数据采集成本。
• NeuronEX 已经具备视频流抽帧的视频流源，通过配置的方式可以接入 RTSP 视频流。
• 通过集成智擎信息提供的图像识别 AI 模型算法套件，在 NeuronEX 中通过 Python 扩展函数的方式直接调用 AI 模型，实现对视频流的表计读数识别。
• 利用 NeuronEX 基于 SQL 的低代码数据处理能力，可对 AI 算法识别后的数据进行进一步过滤与处理，提高表计读取的准确性。

云边统一管理与AI 训练集成

机场能源管理范围广泛且复杂，除了基础的设备接入功能，还需集中管理大量分散部署的边缘网关设备。EMQX ECP 提供了对边缘网关的统一集中配置及管理服务，实现数百个边缘设备的云端统一管理，节约了现场管理人员成本，降低了运维难度。此外，EMQX ECP 管理平台可以与智擎信息 AI 模型训练平台深度结合，通过持续采集现场数据对 AI 模型进行优化，并把优化后的算法通过 EMQX ECP 下发到边缘侧的 NeuronEX 实现算法更新，保证模型算法的持续优化和迭代。

方案优势

• 自主可控的多协议采集：该方案可以支持多种通信协议，可灵活应对不同设备的接入需求。网关硬件的选择也可以根据设备的接口、使用环境及成本要求来灵活确定。
• 低成本的视频表计 AI 识别：通过选用低成本的摄像头以及自定义可配置控制的视频流帧率，可以有效的控制摄像头成本，降低边缘网关的性能需求，实现表计设备数据的低成本自动化采集。
• 统一的集中管理和配置：基于 EMQX ECP，实现对所有设备和边缘网关的统一集中配置与管理，大幅提升了工作效率并降低管理运维成本。
• 高效支持 AI 算法训练和应用开发：EMQ 提供了完整的设备接入采集与数据处理解决方案，实现多源异构设备的数据采集、传输和存储。用户可通过 EMQX 提供的实时数据持续优化 AI 模型，或进行能源管理应用的开发。方案帮助用户屏蔽了复杂的设备协议采集、格式转换等工作，降低能源动力数据分析和应用开发难度。

相关产品

NeuronEX

NeuronEX 是一款面向工业领域的设备数据采集和边缘智能分析的软件，主要部署在工业现场，实现工业设备通信及工业总线协议采集、工业系统数据集成、边端数据过滤分析及 AI 算法集成，以及工业互联网平台对接集成等。其提供了以下特性：

• 多样的连接性：NeuronEX 提供多协议接入能力，支持如 Modbus、OPCUA、Ethernet/IP、BACnet、Siemens、Mitsubishi 等数十种工业协议的同时接入；提供企业内 MES、WMS 等各系统多数据源的集成对接；NeuronEX 同时支持数据流的双向打通，既可实现数采，也支持控制指令下发到设备。
• 灵活部署：NeuronEX 具有极低的内存占用，在 x86、ARM、RISC-V 等低配置架构设备上运行表现出色。此外，它还支持类似 Docker 的容器化部署，能够与 K8s 环境中的其他容器共同运行。
• 数据处理：NeuronEX 包含100+内置函数，支持数据过滤、数据操作、设备控制以及数据持久化，将数据存储于时序数据库中。
• 算法集成：支持将 C/python/go 等语言的算法集成到 NeuronEX，支持工业机理模型、机器和深度学习等模型在边端的实时推理，输出告警及智能决策。
• 边缘到云：通过 MQTT、SparkplugB 等协议，NeuronEX 将工业数据推送汇聚到云平台，NeuronEX 与云平台之间的双向数据流，形成云边数据协同及控制协同，利用平台侧大数据存储及分析能力，放大 NeuronEX 使用价值。

EMQX Enterprise

EMQX Enterprise (以下简称 EMQX) 是一个强大的企业级物联网消息平台，专为大规模部署和物联网应用中的高可靠性而设计。在机场能源基础设施管理场景中，EMQX 通过以下能力为用户带来收益：

• 高可靠性和可扩展性：EMQX 采用分布式架构，具有高可用性和可扩展性，可以处理大规模并发消息传输。它支持水平扩展，以适应不断增长的物联网设备和数据流量，确保系统稳定性。
• 丰富的协议支持：除了 MQTT 协议外，EMQX 还支持多种消息传输协议。它允许开发人员扩展以支持各种私有协议，以满足其应用需求。
• 数据集成：EMQX 与各种数据存储服务、消息队列、云平台和应用无缝集成。它可以连接到云服务，实现远程数据传输和基于云的分析。
• 安全和认证：EMQX 提供强大的安全功能，包括 TLS/SSL 加密传输、客户端认证和访问控制。它支持多种认证方法，如用户名/密码、X.509 证书和 OAuth，确保物联网通信的安全性。
• 规则引擎和数据处理：EMQX 具有灵活的规则引擎，可以基于设备数据进行实时数据处理和转发。它支持数据过滤、转换、聚合和持久化等操作，帮助用户根据业务需求进行分析和决策。
• 可视化监控和管理：EMQX 提供直观的可视化监控和管理界面，允许用户实时监控物联网设备和消息传输。用户可以查看连接状态、消息流量和其他指标，还可以进行设备管理、故障排除和系统配置操作。

EMQX ECP

EMQX ECP（EMQX Edge Cloud Platform）是专为边缘与云端协作而设计的先进MQTT平台。它为您提供对EMQX云和边缘服务的高效和有效控制，弥合了边缘设备与云基础设施之间的差距。EMQX ECP 为企业级用户提供了多租户管理、多项目管理、多集群管理、云边协作、身份验证安全和审计需求的解决方案，主要功能包括：

• 边缘与云端协作：EMQX ECP 边缘服务管理实现了对边缘软件 NeuronEX 等边缘服务部署、管理、配置下发、批量操作、监控和优化。通过提供统一的管理平台，实现双向数据传输与运管边能力；
• 多集群管理：在分租户分项目的基础上实现多集群管理，可以创建新集群或纳管已有集群，并对管理的集群进行修复、水平和垂直扩展、修改网络类型、修改连接数、升降级、集群转让和删除等操作；同时集成 EMQX Dashboard，方便用户直接在 ECP 平台操作和配置 EMQX 集群；
• 多组织多项目管理：EMQX ECP 提供的组织管理功能是一个支持企业级多租户的管理系统，能够实现不同组织的资源隔离和管理。EMQX ECP 可以在同一平台中为多个企业或业务部门提供隔离的 EMQX 数据基础架构服务，每个组织都能够使用自己的数据和配置，互不干扰，保证数据安全。
• 企业级安全性：基于角色的访问控制（RBAC）、单点登录（SSO）、链路加密以及带审计的操作日志确保企业级安全性。