探索邊緣運算：從核心原理到關鍵的邊緣運算電腦

邊緣運算（Edge Computing）是一種分佈式的運算架構，允許在數據產生的源頭進行快速、精準的分析和處理，以確保即時迅速的回應。這與過去資料完全依賴於雲端或中央數據中心的集中式運算策略形成鮮明對比。隨著 AI 技術的興起和智慧裝置的普及，數據的規模和複雜度都在急劇增加。尤其在智慧倉儲、視覺導向的製造流程，或是智慧城市的交通管理等領域中，資料傳輸的需求經常超越網路的傳輸能力。再加上工業電腦、攝影機、行動終端、感測器，以及各式物聯網（IoT）裝置的技術日益進步，使得資料產生和收集的速度持續攀升。因此，僅仰賴中央數據中心的策略已無法滿足現有需求，邊緣運算不僅成為了一種趨勢，更是最佳的解決方案。

典型的邊緣運算架構可分為：資料蒐集的「裝置層 Device Layer」、即時數據處理的「邊緣層 Edge Layer」、負責安全儲存及深度分析的「雲端層 Cloud Layer」。

• 裝置層 Device Layer ：涵蓋了各類型的 IoT 裝置，每一個裝置都透過內建的感應器來收集、監測數據。例如，醫院的儀器專注於監測病患的生命徵象，或是自動駕駛汽車搜集路況或是其他車輛的動態數據。
• 邊緣層 Edge Layer ：作為邊緣運算的核心，「邊緣層」位於最接近數據產生的位置，且其分布比傳統雲端伺服器更加廣泛。能夠執行數據即時處理和分析，大幅降低延遲。若資料需要更深度的分析，則會將資訊上傳到「雲端層」進行進一步的分析。
• 雲端層 Cloud Layer ：雖然邊緣運算是在解決雲端運算的瓶頸和延遲問題，但在完整的邊緣運算架構中，雲端運算和邊緣運算是相輔相成的。當「邊緣層」認為部分資料需要更詳盡的分析，則會將這些資料傳送至「雲端層 (Cloud Layer)」，以進行更深層的運算與儲存。

1. 迅速響應與效率提升
   高度依賴自動化的產業如工廠生產線中，即時的資料傳輸和處理至關重要。當一台機器出現異常時，能透過即時監控並採取應對措施，將大幅降低了生產中斷及潛在的風險。
2. 強化資料安全性
   邊緣運算使大部分資料都在現場端處理和儲存，必要的資料也會加密後傳回中央資料中心，將有效確保資料的安全性。
3. 生產力的飛躍
   企業透過即時數據回饋，將有效提高營運效率。加上人工智慧和機器學習的結合，邊緣運算可以深度分析業務數據，幫助企業找出需要改進的地方並做出快速決策。
4. 遠端數據收集
   在網路連線不穩定或頻寬有限的偏僻地區，例如海上油田或船舶，傳統的數據收集方式經常遇到困難。利用邊緣運算，可以直接在這些偏遠地點建立運算及儲存能力，確保資料的順利採集與傳輸。
5. 成本優化
   傳輸大量數據不但消耗大量頻寬，且伴隨著相對較高的建置成本。而邊緣運算架構，可以選擇性的傳輸重要的核心資料，將有效地降低整體建置支出。

作為「邊緣層」的關鍵核心之一，Edge Computer 主要負責處理、分析「裝置層」所蒐集到的資料。為了更迅速且穩健的執行任務，Edge Computer 通常需要具備以下特性:

• 高度耐用性
  由於 Edge Computer 的位置緊鄰「裝置層」，它必須在變化多端的嚴苛環境下持續展現優越的可靠性。尤其當這些裝置處於極端氣候或嚴苛環境時，支援寬溫變得尤為重要。無風扇的設計確保了即使在污染、灰塵或潮濕的環境中，也能維持其運作的穩定性。同時，面對高震動環境運作時，具有耐衝擊和震動能力也是必要條件。
• 卓越的效能需求
  Edge Computer 需能有效分析且儲存來自「裝置層」的數據，效能可說是關鍵因素。隨著 AI 技術的快速演進，我們面臨到更加複雜的數據分析挑戰。為了滿足如此需求，Edge AI Computer 應運而生。除了可支援多核心的 CPU 外，還特別搭載了專為大量即時圖像處理而設計的 GPU。
• 豐富的 I/O、傳輸及儲存
  為了確保與各式裝置的緊密連接，Edge Computer 普遍配備了多元化的 I/O 接口。在傳輸方面，除了有線傳輸外，也提供了多款無線傳輸選項，如 WIFI、4G、5G、GNSS、藍牙等，以確保在各場域下的順暢連接。同時，面對「裝置層」所收集的龐大數據量，Edge computer 也支援大容量或高速的儲存選擇。
• 完善的工業級防護
  Edge Computer 往往被設置在各種特定場域中，例如偏遠或環境苛刻的地方。因此，具備工業級的防護功能變得至關重要。如寬壓、靜電防護、防突波機制，以及 EMC 保護，確保在各種條件下都能高效、穩定的運作。
• 靈活的安裝選項
  考慮到 Edge Computer 經常部署於空間受限或特定地點，提供多樣化的安裝選項是必須的。無論是壁掛、VSEA Mount、DIN rail mount 或 Panel Mount，都為用戶提供了多重部署選擇，滿足不同的應用需求。

• 製造
  • X 光檢測系統
    X 光檢測成為非破壞性、高精度和高效率的選擇。在汽車、航天、電子等工業領域中，它扮演著關鍵的品質檢測角色。歐洲X光檢測製造商，選擇 Cincoze DS-1302 工業電腦，作為其 X 光自動化品質管理檢測系統的核心平台。
  • 蔬果分檢系統
    透過自動化流程，能夠有效取代人工判斷，對於降低錯誤率與加速工作效率有顯著效果。歐洲食品機器製造商，選擇使用 Cincoze DS-1002 工業電腦並結合影像識別技術，進一步提升蔬果的分揀品質與效率。
  • 智慧紡紗系統
    智能自動化的紡紗系統融合了感測器技術和邊緣數據採集能力，並透過雲端控制中心來統一管理生產流程以實現了智能監控、能源管理，還具備預測性維護的功能。歐洲知名紡紗製造商，整合 Cincoze P2102E 於機器中，配合自研軟體，達成遠端自動化管理和優質高效生產。


• 交通
  • 自動化軌道檢測車
    軌道的安全性對於列車運行至關重要。唯有定期的檢測和有效監控，才能確保列車的安全運行。歐洲鐵路系統工程公司在自動化軌道檢測車上安裝 Cincoze GP-3000，以精確地識別和評估軌道上的任何缺陷。
  • 無人採礦車
    環境嚴苛且具高度危險性的礦業，唯有導入智能化的自動駕駛採礦車，能連續 24/7 運行有效提高生產力。美國無人駕駛採礦車製造商選擇 DI-1000 嵌入式電腦，確保車輛的自主運作和遠端監測。
  • 智慧警車
    智慧警車是智慧城市中維護安全的重要力量。連接城市數據中心，為交通管理和緊急應對提供更精準的支援。透過車牌識別則可迅速察覺贓車或有問題的車輛，有效打擊犯罪行為。歐洲軍事設備商在警車中安裝 Cincoze DX-1100 工業電腦，進行車牌辨識和監控，增強警方效率。


• 能源
  • 海上自動鑽油機
    在海上或偏遠地域的石油和天然氣開採站，實時數據監控和遠端管理成為營運的關鍵。為了確保準確獲取即時數據和進行有效的設備監控，德承的東歐客戶選用了高亮度且高效能的 CS-115/P2102E 工業平板，讓其成為海上鑽油邊緣運算的核心力量。
  • IoE Gateway
    能源互聯網整合可再生能源節點與電網，達到更高的能源效益和管理。不僅收集分散各地的能源數據，透過大數據分析，精確調整電力分配。為了落實這一目標，歐洲的領先能源公司選擇使用 DC-1200 作為 IoE Gateway，監控其太陽能系統，深入分析數據並進行預測性維護。
  • 油田監控系統
    為了防範石油遭竊或蓄意設備破壞，為偏遠的油田建立監控系統至關重要。Cincoze 的美國客戶專為各種產業提供太陽能監控方案，運用無線傳輸執行即時監控和快速警示。他們選用了 DI-1000 最為邊緣運算核心，保障了遠端監控的流暢與穩定性。