Заводы покупающие звуковые карты в качестве устройств ввода/вывода

Когда говорят про заводы покупающие звуковые карты, многие сразу думают про студии или IT-компании — но это узкий взгляд. В промышленности звуковые карты давно перестали быть просто аудиоустройствами, особенно в системах мониторинга и тестирования. Я сам лет десять назад удивлялся, зачем заводу звуковая карта, пока не столкнулся с проектом интеграции слаботочных систем на одном из металлургических комбинатов. Там как раз использовали карты Focusrite для анализа шума оборудования — и это был не единичный случай.

Почему звуковые карты, а не специализированные модули?

Сначала кажется, что проще купить готовый промышленный модуль ввода-вывода. Но когда начинаешь считать — звуковая карта с 24-битным АЦП и дискретизацией 192 кГц обходится в 2-3 раза дешевле, плюс драйверы уже написаны. Проблема в том, что не все карты стабильно работают в условиях вибрации. Мы тестировали карты M-Audio в цехе — через месяц появлялись сбои по синхронизации. Пришлось переходить на RME с металлическим корпусом.

Ещё нюанс — гальваническая развязка. В проекте для Чэндуского технологического ООО Иньлянань мы как раз столкнулись с наводками от силовых кабелей. Пришлось дорабатывать схему подключения, добавлять трансформаторы. Кстати, на их сайте https://www.yinland.ru есть кейс по интеграции слаботочных систем — там не указано, но часть датчиков работала через звуковые карты MOTU.

Сейчас многие производители типа PreSonus или Behringer выпускают карты с промышленными разъёмами — видимо, спрос со стороны заводов растёт. Но я бы не рекомендовал бюджетные модели для непрерывного мониторинга — ресурс работы редко превышает год.

Сценарии использования в системах мониторинга

Чаще всего звуковые карты применяют для анализа виброакустики. Например, на конвейерных линиях устанавливают микрофоны, подключённые через карту — и по спектру шума определяют износ подшипников. В Чэндуском ООО Иньлянань такая система работает с 2018 года — снизили количество внеплановых остановок на 23%.

Реже — для генерации тестовых сигналов. Мы как-то настраивали систему проверки акустических датчиков давления: с карты подавали импульсы, а ответ снимали через тот же канал. Правда, пришлось бороться с задержками — штатные ASIO-драйверы не всегда подходят для реального времени.

Сейчас экспериментируем с многоканальными картами для распределённого мониторинга. Взяли 8-канальную Focusrite RedNet — но оказалось, что при одновременной работе всех каналов падает частота дискретизации. Пришлось разбивать систему на две карты с синхронизацией по Word Clock.

Проблемы интеграции и как их обходят

Самое сложное — обеспечить совместимость с промышленными сетями. Звуковая карта обычно подключается по USB или Thunderbolt, а на заводе нужен EtherCAT или PROFIBUS. Мы используем шлюзы от компании Hilscher — но это удорожает систему на 40-50%. В Чэндуском ООО Иньлянань разработали свой протокол поверх TCP, который работает стабильнее.

Ещё момент — температурный режим. Большинство звуковых карт рассчитаны на 0-40°C, а в цехе бывает и -10°C зимой (если отопление не справляется), и +50°C летом. Приходится ставить термошкафы с подогревом — что сводит на нет экономию по сравнению с промышленными модулями.

Из последних находок — карты с питанием по PoE. Например, модели от Audient имеют такой вариант — это упрощает развёртывание в распределённых системах. Но пока мы тестировали только в лаборатории, в реальных условиях не проверяли.

Кейс: система диагностики компрессоров

В 2021 году мы внедряли систему мониторинга для винзавода в Краснодарском крае. Там стояли поршневые компрессоры — по звуку выхлопа нужно было определять износ клапанов. Использовали карты RME Fireface UCX — выбрали их из-за низкой задержки.

Система работала полгода, потом начались ложные срабатывания. Оказалось, виноваты были не карты, а микрофоны — конденсаторы меняли характеристики из-за влажности. Перешли на пьезоэлектрические датчики — проблема исчезла.

Сейчас этот кейс частично описан на https://www.yinland.ru в разделе про интеллектуальные транспортные системы — правда, там не акцентируют внимание на аппаратной части. А зря — именно выбор звуковых карт определил надёжность системы.

Что будет дальше с этим рынком

Судя по запросам, которые к нам поступают, заводы покупающие звуковые карты будут чаще обращать внимание на модели с DSP. Например, карты Universal Audio позволяют проводить первичную обработку сигнала прямо на устройстве — это снижает нагрузку на центральный сервер.

Ещё тренд — использование карт в комбинации с ИИ-алгоритмами. В Чэндуском ООО Иньлянань уже тестируют систему, где звуковая карта подключена к нейросети для распознавания аномалий в работе турбин. Пока результаты обнадёживающие, но есть проблемы с ложными срабатываниями при изменении нагрузки.

Лично я считаю, что лет через пять появятся специализированные промышленные звуковые карты — по сути, те же модули ввода-вывода, но с оптимизированными АЦП и драйверами. А пока приходится дорабатывать студийное оборудование — и в этом есть своя прелесть.