1. Proiektuaren ikuspegi orokorra
1.1 Bezeroaren aurrekariak
Bezeroak segurtasun sistemen integrazio eta industria zerbitzuen negozio bat du. Beren bezeroen artean daude higiezinen kudeaketa enpresak, zerbitzu operadoreak, petrolio eta gas instalazioak eta fabrikazio lantegi handiak. Ez dira gune txikiak. Batzuek ehunka hektarea hartzen dituzte. Batzuek 24 orduko eragiketak egiten dituzte, eta goizeko 3etan patruila kontrol puntu bat galtzea ez da paper arazo bat. Pasibo bat da. Urteetan, haien patruila langileek RFID makilak eraman zituzten, kontrol puntuko txartelak toki finkoetan sakatuz, eta gero txanda amaieran paper erregistroak artxibatuz. Sistemak gauza bat frogatu zuen: zaindari bat leku zehatz batera iristen zen ordu zehatz batean. Beste guztia, ikusten zutena, ekipamendua zein egoeratan zegoen, kontrol puntuen artean zerbait ezohikoa gertatu ote zen, hori guztia ez zen jaso. Beraz, bezeroa ikuskapen gailu adimendun baten bila etorri zen.
1.2 Proiektuaren helburuak
Ikuskapen gailu adimendunak hainbat gauza aldi berean eta fidagarritasunez egin behar zituen. Denbora errealeko GPS kokapena zen oinarria. Langile bat une jakin batean non dagoen jakin gabe, sistemaren gainerakoa asmakizun hutsa da. Kokapenaz gain, bezeroak HD argazki eta bideo grabaketa behar zuen, zaindariek benetan ikusi zutena dokumentatu ahal izateko, ez bakarrik nonbait agertu zirela.
Hitz egiteko sakatu ahots bidezko komunikazioa lehen egunetik egon zen zerrendan. Zaindariak ez dira eroso sentitzen telefonoaren menuetan nabigatzen eskularruak jantzita iluntasunean. Botoi bakarra, irrati-estiloko komunikazio berehalakoa, hori zen baldintza. 4G/LTE datuen transmisioa, gutxienez 12 orduko txanda oso bat irauten duen bateria, erorketen, hautsaren eta uraren aurrean jasaten duen IP babes-ziurtagiria duen gorputz sendoa, eta hodeiko kudeaketa plataforma batekin integrazio garbia. Hori zen helburua.
2. Ikuskapen-gailu adimendunen garapenean industriaren erronkak
2.1 Kokapenaren zehaztasuna
Kanpoko GPSa kudeatzeko modukoa da. Benetako arazoa da industria-guneak ez direla soilik kanpoko inguruneak. Patio irekiak biltegi itxiekin, lurpeko kable-bideak, solairu anitzeko prozesu-eraikinak eta altzairuzko egiturez inguratutako depositu-parkeak nahasten dituzte, satelite-seinaleak norabide guztietan barreiatzen dituztenak. Aparkalekuan zehaztasunez jarraitzen duen baina galdara-gelan posizioa galtzen duen gailu batek ez du benetako arazoa konpontzen.
Era berean, irakurri: Segurtasun Kasko Adimendunaren Kasu Azterketa
Hasieratik ebaluatu ziren GPS, WiFi eta Bluetooth Low Energy balizak konbinatuta erabiltzen dituzten kokapen hibridoen ikuspegiak. Teknologia bakoitzak besteek ezin dutena estaltzen du. Alde txarra hardwarean eta hainbat iturritako kokapen-datuak batzen dituen softwarean konplexutasun gehigarria da.
2.2 Datuen transmisioa denbora errealean
Hona hemen pentsatzeko moduko egoera bat. Zaindari batek instalazio baten beste aldean dagoen hodi-konexio pitzatu baten argazkiak ateratzen ditu. Txoko horretako 4G seinalea ahula da. Argazkia partzialki igotzen da, isilean huts egiten du, eta kontrol-gelak ez du inoiz ikusten. Inork ez daki txostena galdu denik. Hori, egia esan, argazkirik ez izatea baino okerragoa da, osorik diruditen erregistroetan hutsune bat sortzen baitu.
Sare fidagarri ez direnetarako diseinatzeak esan nahi du lineaz kanpoko datuak lehenesten dituen kudeaketa sisteman txertatzea. Argazkiak, GPS erregistroak eta gertakarien oharrak tokiko bufferrean gordetzen dira konexioa galtzen denean. Seinalea berreskuratzen denean, jatorrizko denbora-zigilu zehatzekin kargatzen dira. Latentzia baxuko kargatzea ohiko datuetarako, azken finean fidagarria den beste guztiarentzat, bi ingeniaritza arazo desberdin dira, eta biek behar dituzte irtenbideak.
2.3 Industria-ingurune gogorra
Kontsumo-elektronikako gailuek hiru aste inguru irauten dute eraikuntza-gune batean zerbait hautsi baino lehen. Ez da gehiegikeria. Hautsa sartzen da portuetan. Gailuak hormigoira erortzen dira zinta-altueratik. Biltegiratze-eremu hotz batetik kanpoko ingurune bero batera behin eta berriz joaten dira. Ukipen-pantailak pitzatzen dira. Botoiak korroditu egiten dira. Hori guztia ez da onargarria langileek urteetan txanda guztietan erabili behar duten gailu batentzat.
Gutxienez 1.5 metroko erorketen aurkako erresistentzia, hautsaren aurkako babes osoa, uraren aurkako babesa eta -20 eta 60 gradu Celsius arteko funtzionamendu egonkorra. Horiek ziren diseinu mekanikoan sartu ziren baldintza fisiko ezinbestekoak.
2.4 Potentzia eta Termiko Mugak
GPS jarraipena, 4G konexio aktiboa eta kamera bat aldi berean esku-gailu batean erabiltzeak bateria azkar agortzen du. Kontsumitzaileen telefono gehienak lau ordutan agortuko lirateke lan-karga horren pean. Txanda bat hamabi ordukoa da. Hutsune horrek diseinuko energia-arkitekturako ia erabaki guztiak baldintzatzen ditu. Eta osagaiak gogor funtzionatzen dutenean kaxa trinko eta itxi batean, beroak ez du erraz joaten. Kudeaketa termikoa eta bateriaren iraupena estuki lotuta dauden arazoak dira.
3. Sistemaren Arkitekturaren Diseinua
3.1 Nukleo Prozesatzeko Plataforma
Prozesatzeko nukleoa ARM Cortex-A prozesadore batean exekutatzen da, gainean Android bertsio pertsonalizatu batekin. Android aukera praktikoa izan zen, ez lehenetsitakoa soilik. Aplikazioen garapen taldeari ikuskapen software geruzan azkar mugitzeko aukera ematen dio, sistema eragile pertsonalizatu bat egonkortu arte itxaron gabe. Plataformak NPU zirrikitu bat ere badu, aukerakoa, AI irudien analisi funtzioetarako diseinatua, beraz, geroago ikusmen artifizialaren gaitasunak nahi dituzten bezeroek ez dute ikuskapen gailu adimendun desberdin bat behar.
Abio seguruaren arkitektura hasieratik eraiki zen. Industria-guneetako gailuak firmwarearen manipulazioen jomuga dira, eta biltzen dituzten datuen segurtasuna garrantzitsua da.
3.2 Kokapen modulua
Ikuskapen gailu adimendunak lau satelite sistema erabiltzen ditu aldi berean. Lau sistema erabiltzeak gailuak satelite gehiago ikusteko aukera ematen dio. Horri esker, kokapenaren jarraipena azkarragoa eta zehatzagoa da, eraikin altuek zerua estaltzen dutenean ere.
Sistemak “GPS lagundua” ere erabiltzen du. Teknologia honek satelite-datuak deskargatzen ditu saretik, gailuak zure kokapena segundo gutxitan aurki dezan minutu batzuen ordez. Eraikin baten barruko elementuak jarraitu behar badituzu, UWB modulua erraz gehitzeko zirrikitu berezi bat dago.
3.3 Kamera Sistema
Kamera moduluak 8 eta 16 megapixel arteko bereizmena du, hedapen-eskakizunen arabera. Autofokua, argi gutxiko hobekuntza eta aukerako infragorrien laguntza gaueko eragiketetarako. Zergatik da hain garrantzitsua kameraren kalitatea patruila-testuinguru batean? Susmatutako ihes baten edo ekipamendu kaltetu baten irudi leun eta gutxi esposatua ia alferrikakoa da norbaitek urrunetik berrikusten duenean. Kamera ez da ezaugarri bat. Froga-sistema da.
3.4 Komunikazio Arkitektura
4G LTE da datu-kanal nagusia. WiFi 5 eskuragarri dago gailua instalazioen sareen irismenean dagoenean, eta horrek datu mugikorren kostuak aurrezten ditu haririk gabeko estaldura ona duten campusetan. Bluetooth 5.0-k osagarriak eta distantzia laburreko datuak kudeatzen ditu. PTT zelularraren bidezko sistemak zaindariei irrati-estiloko komunikazioa ematen die hardware bereizirik gabe. NFC-k kontrol-puntuko eskaneatzea kudeatzen du, RFID txartel-sistema zaharren ordezko garbi bat, kontrol-puntuz kontrol-puntuko patruilen egiaztapen-lan-fluxu ezaguna bere horretan mantentzen duena.
4. PCB eta Hardware Ingeniaritza
4.1 Geruza Anitzeko PCB Diseinua
Diseinu honetan sei eta zortzi geruza arteko plakak erabili ziren. Geruza kopuru hori ez da soilik arrasto gehiago egokitzea. RF seinaleei behar bezala jokatzeko lekua ematea da kontua. GNSS hargailuek eta LTE modemek maiztasun-tarteak hartzen dituzte, non seinaleen bideratze eskasak elkarren artean modu sotiletan interferentziak eragiten dituen. Laborategiko probak gainditzen dituen gailu batek benetako degradazioa erakuts dezake RF isolamendua arduragabetasunez maneiatu bada ere. Lurreko planoak, RF bideratze geruza dedikatuak eta atal sentikorren inguruko EMI babesa lehenengo berrikuspenetik zeuden diseinuaren parte.
4.2 Energia Kudeatzeko Sistema
Bateriaren edukiera 4,000 eta 6,000 mAh artekoa zen. Baina edukiera gordina erantzunaren zati bat baino ez da. Energia kudeatzeko sistemak azpisistemen jarduera programatzen du benetako erabilera-ereduen arabera. GPS galdeketaren maiztasuna jaisten da gailuak mugimendu minimoa detektatzen duenean. Pantaila ilundu egiten da interakziorik gertatu ez denean. Modemak datuak tarte laburretan bidaltzen ditu uneoro piztuta egon beharrean. Bateriaren iraupena hobetzen du. Segurtasun-txip bereziek bateria gehiegi kargatzea, baxuegi egotea edo gehiegi berotzea saihesteko babesten dute. USB-C kargatze azkarrarekin, ikuskapen-gailu adimendunak energia asko lor dezake atsedenaldi labur batean.
4.3 Hardware egitura sendoa
PCBa txasisaren barruan kolpeak xurgatzen dituen muntaketa-antolamendu batean dago. Xehetasun honek dirudiena baino garrantzi handiagoa du. Hormigoian erortzeak bulkada mekaniko zorrotz bat bidaltzen du muntaketa osoan zehar. Zurrunki muntatutako PCB batek bulkada hori zuzenean soldadura-junturetara eta osagaien plaketara transferitzen du, eta gertaera horietako askok berehala agertzen ez diren akatsak eragiten dituzte. Muntaketa egoki batek energia horren zati bat xurgatzen du elektronikara iritsi aurretik. Barneko metalezko marko indartu batekin eta IP65/IP67 zigilatze osoarekin konbinatuta, barne-egitura lan-ingurunea serio hartzeko eraikita dago.
5. Software eta Plataforma Integrazioa
5.1 Ikuskapen Lan-fluxu Sistema
Aplikazioak zereginen esleipena, kontrol-puntuen eskaneatzea, patruilen jarraipena zuzenean eta gertakarien berri ematea kudeatzen du. Langileek esleitutako patruilaren ibilbidea mapa sinple batean ikusten dute. Zaindari batek QR kode bat eskaneatzen duenean, sistemak denbora eta GPS kokapena aurrezten ditu. Beraz, sistemak zaindaria ondo dabilen egiaztatzen du. Zaindaria urrun badago, sistemak eskaneatzea errore gisa adierazten du. Zaindariek beste kokapen batetik eskaneatzea faltsutzea eragozten du.
5.2 Irudi eta bideo kudeaketa
Argazki eta bideoei denbora-zigilua eta geoetiketa jartzen zaie harrapaketa-unean, ez kargatzeko unean. Ez da alde txikia. Gailu batek multimedia fitxategia bufferreatzen badu konexio-etenaldi batean eta geroago kargatzen badu, kargatzeko orduan oinarritutako zerbitzariaren aldeko etiketaketek kokapen eta ordu okerrak erregistratuko lituzkete. Harrapaketa-uneko etiketaketek erregistro zehatzak gordetzen dituzte, datuak hodeira noiz iristen diren kontuan hartu gabe. Kargatzeko enkriptazioa eta hodeiko biltegiratzearen integrazioa estandarrak dira.
5.3 Ahots-komunikazio sistema
Ukitu bakarreko PTT-ak langileak berehala konektatzen ditu beren talde-kanalera. Ez da menuetan nabigatu beharrik, ezta pantaila desblokeatu beharrik ere. Gainbegirale taldeak, zona-oinarritutako taldeak eta gune osoko emisioak konfigura daitezke. SOS funtzioa botoi dedikatu bat da, langilearen uneko kokapenarekin alerta bat bidaltzen duena kontrol-gelara eta automatikoki ahots-kanal bat irekitzen duena.
5.4 Atzeko planoaren kudeaketa plataforma
Web kontrol-panelean langile aktiboen mapa bat erakusten da, denbora errealean eguneratuz, haien patruila-bideak eguneratuz. Datu historikoek gainbegiraleei aurreko txandak berriro ikusteko aukera ematen diete. Txostenak PDF edo Excel formatuan esportatzen dira bezeroen dokumentaziorako, auditoria-erregistroetarako edo gertakarien ikerketarako. Ez da software espezializaturik behar. Nabigatzaile bat nahikoa da.
6. Adimen Artifiziala eta Ezaugarri Adimendunak (Aukerako Berritzea)
6.1 AI Irudien Ezagutza
Segurtasun-arriskuen detekzioa, ekipamenduen anomalien ezagutza eta EPIen betetzearen monitorizazioa bertsio-berritze gisa daude eskuragarri, gailuan bertan exekutatzen direnak NPUren bidez edo hodeiko inferentziaren bidez, konexio- eta latentzia-eskakizunen arabera. IA funtzioei buruzko erantzun zintzoa da benetako balioa gehitzen dutela testuinguru egokian eta konplexutasun esanguratsua testuinguru okerrean. Arriskuen detekzio-arazo errepikakor espezifiko bat duen instalazio bat hautagai ona da. Etxebizitza-jabetzen patruila-programa estandar bat ziurrenik ez da izango.
6.2 Geofencing alertak
Eremu mugatuen mugen alertak eta kontrol-puntu galduen jakinarazpenak gailuak dagoeneko biltzen dituen GPS datuetan oinarritutako funtzioak dira. Txanda-laburpen automatikoak patruilen estaldura, kontrol-puntuen eskaneatze-erregistroak eta gertakarien txostenak dokumentu bakarrean biltzen ditu txanda amaitzean. Funtzio hauek ez dute sentsore gehigarririk edo hardware-aldaketarik behar.
7. Diseinu Mekanikoa eta Industriala
7.1 Kaxa sendoaren diseinua
Karkasak bi material erabiltzen ditu: PC eta TPU. PCak sendoagoa egiten du. TPUak izkinak erortzen badira haustea saihesten du. Bertsio estandarrak (IP65) hautsa eta euria geldiarazten ditu. Bertsio hobea (IP67) gune oso hezeetarako da. Gomazko zigiluak eta torloju estuak erabiltzen ditugu botoi eta zulo guztietan ura kanpoan mantentzeko.
7.2 Diseinu ergonomikoa
Segurtasun zaindariekin egindako ikerketa landatarra izan zen, eta horrek erabaki ergonomikoak moldatu zituen diseinu-joera guztiek baino gehiago. Esku bakarrarekin erabiltzeak funtzionatzen du kontrolak dauden tokiagatik, ez bakarrik gailua eusteko bezain arina delako. PTT botoia fisikoa, handia eta erpurua naturalki lur hartzen duen tokian kokatuta dago. Ukipen-pantaila eskularruekin erabiltzeko kalibratuta dago, eta horrek sentsibilitate kapazitiboen ezarpen desberdinak behar ditu hatz hutsez erabiltzeko gailu batekin alderatuta. Pantailaren distirak kanpoko irakurgarritasuna murrizten du eguzki-argitan zuzenean.
7.3 Kudeaketa Termikoa
Grafitozko xafla batek beroa prozesadorearen eta modemaren puntu beroetatik urruntzen du. Aluminiozko barne-marko batek bero hori gainazal handiagoa duten karkasaren ataletara eramaten du, xahutze pasiborako. Emaitza txanda luzeetan bero mantentzen den gailu bat da, baina ez da deserosoa izaten eusten eta ez du prozesadorearen abiadura mugatzen tenperatura kudeatzeko.
8. Proba eta Balioztapena
8.1 Proba funtzionalak
GNSS zehaztasuna erreferentziazko ekipamenduekin balioztatzen da zeru-baldintza anitzetan, ez bakarrik ikusgarritasun perfektua duen eremu ireki eta garbi batean. 4G egonkortasun probak seinale-marjinalak dituzten inguruneetan egiten dira, laborategi garbi batean baino. Kameraren bereizmena eta fokuaren kalibrazioa ekoizpenean zehar egiaztatzen dira lagin-oinarrian, ingeniaritza-balioztatzeaz gain.
8.2 Ingurumen-probak
Tresnak probatzen ditugu hormigoi eta altzairu gainera 1.5 metroko altueran botaz. Alde desberdinetatik botatzen ditugu hausten ez direla ziurtatzeko. Hautsik edo urik ez sartzea ere egiaztatzen dugu.
Muturreko hotzetan eta bero handietan probatzen ditugu. Tenperatura behin eta berriz aldatzeak piezak elkarrekin mantentzen diren egiaztatzen du. Hau zailagoa da tresnarentzat leku bero edo hotz batean egotea baino.
8.3 Bateriaren eta Iraupen Probak
12 eta 15 ordu arteko txanda-simulazio osoak benetako erabilera islatzen duten lan-karga-profilen pean egiten dira, ez kasurik onena den argi-erabilera. Karga-zikloaren balidazioak ehunka karga-ziklo hartzen ditu barne, edukiera-erretentzioa berresteko. Zahartze-probek bateriak ohiko erabilera-baldintzetatik haratago eramaten dituzte bizitza-amaieran segurtasun-portaera egiaztatzeko.
9. Ziurtagiria eta betetzea
Ikuskapen-gailu adimendunak CE eta FCC markak ditu Europan eta Ipar Amerikan merkatuan sartzeko. RoHS betetzeak substantzia mugatuen eskakizunak hartzen ditu barne. IP65/IP67 sailkapenak probatu eta dokumentatu egiten dira, ez dira auto-deklaratzen. UN38.3 bateriaren ziurtagiriak litio-ioizko zelulen garraio segurua hartzen du barne, eta hori baldintza praktikoa da gailuak nazioartean bidaltzeko.
10. Fabrikazioa eta Ekoizpen Masiboa
10.1 DFM eta Osagaien Estrategia
Tresneria amaitu aurretik, fabrikaziorako diseinuaren berrikuspena egin zen. Bizitza-ziklo luzeko erabilgarritasuna dokumentatuta zuten industria-mailako osagaiak zehaztu ziren ahal zen guztietan. Hornikuntza-kate arriskuen historia duen edozer gauzarentzat osagai-iturri alternatiboak identifikatu ziren. Hau ez da kontuz ibiltzeko arrazoia berez. Bost urte edo gehiagoz ekoizpenean egon eta lantokian laguntza behar duen gailu baten oinarrizko programa-kudeaketa da.
10.2 SMT eta Muntaketa
Dentsitate handiko SMT muntaketa estandar gisa funtzionatzen du. Iragazgaitza den muntaketa prozesuak kontsumo elektronikaren ekoizpenean ez dauden urratsak gehitzen ditu: juntura instalazioa, konpresio zigilua jartzea, momentu kontrolatuko finkapena eta zigiluaren osotasun egiaztapenak, edozein unitate itxitzat jo aurretik. Firmwarearen flashing-a eta kalibrazioa ekoizpen prozesuan zehar gertatzen dira, ez ondorengo urrats bereizi gisa.
10.3 Kalitate Kontrola
Unitate bakoitzak %100eko funtzionalitate-probak egiten ditu, haririk gabeko seinalearen indarra, kameraren funtzionamendua, GPSaren eskurapena, PTT funtzioa eta bateriaren portaera barne. Estandarra bezeroei zero unitate akastun iristea da. Ekoizpenean zehar akatsak detektatzeak kostu txikiagoa du eta kalte gutxiago eragiten du zabaldu ondoren detektatzeak baino.
11. Proiektuaren emaitzak
11.1 Lorpen teknikoak
Bateriaren batez besteko iraupena 15 ordutan kokatu zen eremuko hedapenetan erabilera normalaren pean, hau da, zaindariek txandak amaitzen dituzte gailuek bateria agortu baino lehen. GPS kokapena egonkor mantendu zen kanpoko eta erdi-babestutako inguruneetan, patruila-ibilbide gehienak egiten diren lekuetan. HD irudien kalitateari esker, gainbegiraleek eta bezeroek dokumentazio erabilgarria izan zuten, gertakarien txostenei erantsitako argazki lauso eta argi gutxikoen ordez.
11.2 Merkatuaren hedapena
Jabetza kudeaketako eta industria sektoreetako hedapenek eskuzko txostenen akatsen murrizketa neurgarria erakutsi zuten. Zaindariek ezin zituzten patruilen erregistroak atzeraeraginez bete, GPS ibilbideak erakusten baitzuen nora eta noiz joan ziren benetan. Patruilen erantzukizuna ez zen hobetu zuzendaritzak gogorrago bete zuelako, baizik eta datuek benetako patruilaren bidea guztiontzat ikusgai jarri zutelako.
12. Etorkizuneko Hedapen Gaitasuna
12.1 5G eguneratzea
Komunikazio-arkitektura 5G migrazioa kontuan hartuta diseinatu zen. Definizio handiko zuzeneko bideo-streaminga eta denbora errealeko urruneko adituen laguntza praktiko bihurtzen dira 5G-n, 4G banda-zabalerak erraz onartzen ez dituen moduan. 5Grako aldaketak ez du hardwarearen birdiseinu osoa eskatzen.
12.2 Hiri Adimendunen Integrazioa
Industria-ikuskapen gailuek kokapen, gertaera eta sentsore datuak sortzen dituzte etengabe. Datu horiek instalazioen kudeaketaren erabilera kasu berehalakoaz haragoko balioa dute. Gauzen Interneteko sentsore-sare zabalagoekin eta hiri edo campuseko kudeaketa-plataforma bateratuekin integratzea hurrengo urrats logikoa da azpiegiturak eskala handian kudeatzen dituzten operadoreentzat.
13. Zergatik aukeratu behar gaituzu gailu adimendun industrialak garatzeko
Industria-gailu eramangarri sendo bat eraikitzea programa mota desberdina da kontsumitzaileentzako aplikazio bat edo ikuskapen-gailu adimendun komertzial estandar bat eraikitzearekin alderatuta. Sistema txertatuetan, RF diseinuan, energia-kudeaketetan, zigilatze mekanikoan eta kontrol termikoan behar den hardware-ingeniaritzako sakontasuna espezializatua da. Arlo horietako edozeinetan akatsak eremuko akats gisa agertzen dira hedapenaren hilabeteetan, eta hori leku garestia da horiek aurkitzeko.
Gure taldeak hainbat programa industrial eramangarritan lan egin du multzo oso hori erabiliz. PCB eta RF diseinua, karkasa sendoen ingeniaritza, IoT plataformaren integrazioa, OEM eta ODM fabrikazio programak, lehen prototipotik hasi eta ekoizpen-arrapalaraino. Ikuskapen-gailu adimendun bat edo patruila industrialaren terminal bat planifikatzen ari bazara, nahiago dugu benetako eskakizunak lehenago eztabaidatu, geroago arazoak sortuko dituzten erabakiak finkatu dituen zehaztapen bat berrikusi baino.
Jarri harremanetan gure ingeniaritza taldearekin zure ikuskapen hardware irtenbide pertsonalizatua eztabaidatzeko.
