1960 年代,全球投入了庞大的资金发展基础设施,数百万英里的地下管线成为了各大洲饮用水配送、卫生与污水处理系统的根基。然而,正如任何大规模的建设一样,尽管管线与水泥的规划极其缜密,这套地下管线网络并非旨在永久运作。事实上,当时估计所安装的管线结构使用寿命约为 50 至 60 年,而这正好将我们带到了今天。
随着其预期有效寿命即将终止,数十年前铺设的管线现在需要进行检查,以评估剩余壁厚等关键指标,从而衡量其可用性。由于该任务的复杂性与空间限制,一家负责评估多地区管线网络结构完整性的公司联系了研扬(AAEON),希望找到一款能作为小型、强固且具备移动性载具核心的产品,以便在管线内部穿梭并进行扫描。幸运的是,研扬提供了 PICO-MTU4,其技术与环境规格皆完全满足了此项目的需求,促成了项目的成功。
需将零组件安装于极其狭窄的空间
边缘分析所需的高运算效能
管线内的振动与温度波动
最大化能源效率以延长操作时间
嵌入式电脑必须满足多项关键规格,才能确保与该项目相容。鉴于该解决方案将部署于管线内部进行检查,所有零组件必须极其微小,以便安装在狭窄的空间中。此外,不仅是资料处理,还需在边缘端进行资料的演算法分析,对先进运算能力的需求更是一大挑战。
第二大挑战在于找到一块单板电脑,不仅能承受严苛的部署环境,还要具备运作上的可靠性与高效能。这意味着该主板必须能克服诸如载具旋转器产生的振动,以及管线内部的温度波动等环境因素。此外,它还必须具备电源效率,以延长操作周期,从而减少充电停机时间。鉴于项目规模庞大,效率是重中之重;因为数千辆载具在管线网络中穿梭数百万英里,每一瓦的耗电量累积起来都将导致巨大的成本与能源浪费。
收到项目简报后,研扬深知 PICO-MTU4 可能是市场上唯一能满足所有要求的产品。那些限制了绝大多数嵌入式主板的尺寸条件,反而突显了 PICO-MTU4 的适配性,其 100mm x 72mm 的外形尺寸与轻量化设计,成为客户微型管线扫描器的完美选择。此外,该主板仅 0.08 公斤的极轻重量,确保了不会因多余重量而影响载具的效率,进而确保了最长的操作寿命。
主板 -20°C 至 70°C 的温度容差范围,也能有效防御解决方案可能遇到的温度波动。考虑到给水管线的安装深度,取决于地区,从地下 12 英寸(且至少在冻土层以下 6 英寸)到几英尺不等,这一点尤为重要。在这些深度下,主板在冰点以下有效运作的能力显得极具价值。
考虑到载具设计为利用旋转器在管线内移动,振动是一个潜在的隐忧。然而,PICO-MTU4 完美结合了焊接式 LPDDR5 系统内存、嵌入式 SoC,并透过其整合的 Intel® Core™ Ultra NPU 提供了充足的 AI 效能,无需额外的 AI 加速模组。唯一并非完全整合的组件是收集管线内部资料的摄像头与传感器,这通常会带来连接主板与周边装置的线材松脱风险。幸运的是,研扬提供 PICO-MTU4 的物理接口锁定式连接线作为选配配件,有效地解决了这些疑虑。
在执行此项目时,研扬意识到选择低能耗产品的重要性。PICO-MTU4 采用 Intel® Core™ Ultra SoC 的分离式芯片架构(disaggregated die architecture),不仅提供了出色的效率,还维持了通常在追求节能时会被牺牲的效能水准。这种效率与效能的结合,使其成为此挑战性应用的理想解决方案。以下是 PICO-MTU4 对项目成功所做出的关键贡献:
主板 CPU 负责资源分配、多工处理与资料预处理,将整合的 NPU 解放出来,以执行姿态估测(pose estimation)与结构异常检测等先进 AI 任务。NPU 的功耗小于 0.01W,符合严格的 ErP 标准,不仅降低了能源成本,还消除了对笨重外接 GPU 模组的需求,从而扩大了操作范围。
PICO-MTU4 在边缘 AI 效能方面表现优异,能精准检测管线内的裂缝、腐蚀与结构异常。其在 CPU、GPU 与 NPU 之间进行混合任务分配,确保能基于机器学习模型进行即时决策,提升了系统在边缘端评估并回应问题的能力。
主板配备锁定式连接器,确保资料收集的安全与可靠。其 USB 接口支援影像资料获取的摄像头,而序列通讯针脚则便于安装传感器。加上焊接式 LPDDR5 内存,主板提供高带宽、低延迟的资料传输,在保持能源效率的同时,亦具备抗振耐冲击的能力。
这些功能强调了 PICO-MTU4 对严苛环境的卓越适配性,融合了效率、耐用性与先进功能,以满足该项目的复杂需求。
透过在如此复杂且广泛的项目中成功部署 PICO-MTU4,研扬展现了边缘计算在现代化老化基础设施中的关键角色。凭借其小巧外形、为严苛环境设计的硬件寿命,以及效率与边缘计算效能的创新融合,PICO-MTU4 有效支援了移动载具的开发,使其能穿梭于复杂且亟需监测的地下管线网络。
此解决方案不仅即时识别了严重的结构漏洞,还赋予操作人员做出数据驱动维护决策的能力,进而产生实际的正面影响。PICO-MTU4 提供的效率与精度将延长管线网络的营运周期,降低维护成本,并将上个世纪的蓝图转化为现代的基石。
面对庞大的管线网络,PICO-MTU4 已经启动了一场专注于现代化重要基础设施的变革,同时最大限度地减少对环境的影响,从而确保子孙后代能够持续获得安全的饮用水与卫生服务。