Companhia de energia maximiza o MQTT para controle e transferência eficiente de dados de imagem

Uma corporação multinacional de energia buscou uma solução moderna para monitorar e coletar com eficiência dados de OT, incluindo imagens, em mais de 150 instalações de dutos. Eles precisavam de uma solução OT-first para manter, gerenciar e controlar seus ativos, juntamente com uma maneira de unificar e disponibilizar dados OT para operadores e sistemas em nuvem para visibilidade de toda a empresa sobre o comportamento do site e da máquina.

Objetivos e desafios do projeto

No nível mais alto, a corporação de energia estava focada na transformação digital para melhorar continuamente a eficiência em todas as operações da empresa. Eles visavam fornecer os dados certos para as pessoas certas no momento certo para permitir melhores decisões a partir de dados e imagens remotas para melhor gerenciamento e controles de processo.

Especificamente, o cliente precisava melhorar o monitoramento de seus ativos de campo. Os sistemas SCADA legados não podiam fornecer a visibilidade granular de ativos para atingir as metas estabelecidas. Com os locais remotos sofrendo com redes não confiáveis, eles precisavam acessar a mais recente tecnologia de IoT para superar os desafios de largura de banda.

O cliente identificou vários casos de uso para o novo projeto, incluindo manutenção aprimorada. As tubulações são suscetíveis a falhas estruturais, como corrosão, rachaduras e vazamentos. O cliente esperava reduzir o tempo necessário para manutenção no local capturando imagens em cada local para obter informações sobre eventos ou falhas. Os dados de imagem resultantes permitiriam melhorar a segurança e a eficiência operacional, reduzindo as horas-homem e fornecendo alertas para eventos nas instalações do duto em tempo real.

Requisitos da solução

O cliente precisava de um sistema SCADA para manter, gerenciar e controlar ativos de OT e coletar dados deles, fornecendo os dados para técnicos, sistemas em nuvem e aplicativos. Eles precisavam de uma solução que pudesse coletar dados em locais remotos e compartilhá-los com um sistema central de forma extremamente eficiente para superar problemas intermitentes de rede e largura de banda.

Devido à natureza remota e distribuída das instalações de pipeline, eles também queriam uma solução que pudesse ser implantada no Azure IoT. A solução também precisava ser capaz de lidar com a transferência de dados de imagem, empacotando imagens em um espaço pequeno. Eles precisavam ser capazes de implantar e dimensionar a solução de maneira rápida e fácil em todos os mais de 150 locais de pipeline.

Implementação

O cliente escolheu a plataforma Ignition SCADA como o sistema de controle central por sua alta disponibilidade e conjunto de ferramentas robusto para aquisição de dados, status em tempo real e controles de processo, IHMs otimizadas, alarmes e análises. Eles apreciaram a capacidade de personalizar a solução modular e ferramentas de visualização poderosas também fizeram parte da decisão. O Ignition ofereceu a capacidade de ser implantado como uma solução Dockerized no Azure IoT Edge.

A Cirrus Link Solutions projetou Módulos MQTT para o Ignition para integrar ou enviar dados de OT para TI. O MQTT (Message Queue Telemetry Transport) é um protocolo de transferência de dados máquina a máquina padrão comprovado que está se tornando rapidamente o protocolo de mensagens líder para IoT industrial.

A adição dos módulos Cirrus Link MQTT à plataforma do sistema Ignition SCADA permitiu ao cliente mover dados com segurança e eficiência da camada OT upstream para o Azure.

O MQTT foi ideal para este caso de uso como um protocolo de mensagens de publicação/assinatura, extremamente simples e leve, ideal para redes restritas. O MQTT foi projetado para conexão intermitente com um sistema de filas integrado e soluções para desconexões inesperadas. Devido à sua natureza pub/sub, o MQTT pode transmitir de forma muito eficiente e só envia uma mensagem quando o valor de um sinal muda – ou reporta por exceção.

Outro recurso importante dos módulos Cirrus Link é a capacidade de fornecer um mecanismo de transferência de arquivos para enviar arquivos dos ativos remotos pelo mesmo canal MQTT de forma eficiente. Utilizando esse recurso, o cliente instalou câmeras remotas juntamente com a conectividade de dados OT padrão em todos os mais de 150 sites para capturar imagens conforme necessário, com alguns sites com várias câmeras. O MQTT pode lidar com imagens de câmeras no local até uma taxa de 2.000 imagens de tamanho de arquivo de 600k por minuto usando o mesmo método de transporte seguro dos dados OT em tempo real. As imagens podem ser enviadas em um intervalo de tempo definido ou acionado por um alarme ou evento para fornecer informações cruciais à medida que acontecem.

Resultados

A solução foi extremamente bem-sucedida para o caso de uso de transferência de dados de imagem. MQTT empacota e valida os dados da imagem usando muito menos largura de banda do que normalmente seria necessário para enviar uma imagem. Uma a três imagens estão sendo capturadas e compartilhadas em cada local e o cliente agora tem uma imagem mais precisa do que está acontecendo em todas as instalações remotas.

A solução resultará em economia de custos operacionais para o cliente, reduzindo a necessidade de visita pessoal de técnicos ao local. Anteriormente, se um evento ocorresse em um local, um técnico era enviado automaticamente. Agora, quando ocorre um evento, uma foto é capturada ao mesmo tempo e o técnico pode pegar seu telefone ou laptop e ver uma imagem do local em tempo real.

Um dos operadores comentou: “Esta é a primeira vez que uma nova tecnologia é trazida que realmente me ajudará a fazer meu trabalho, em vez de estragar alguma coisa”. A solução é muito útil para os operadores e, com o tempo, a imagem histórica também ajudará o gerenciamento a determinar como as instalações remotas estão operando e permitir que eles façam alterações conforme necessário. Quanto ao futuro, o Cliente está pensando em usar esta solução de entrega de imagens para “Custom Vision” do Microsoft Azure para inteligência artificial avançada de autoaprendizagem para otimizar processos e impulsionar ainda mais o ROI.

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