一、項(xiàng)目背景
當(dāng)前世界范圍內(nèi)，隨著新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃興起，工業(yè)正加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向延伸拓展，軟件、數(shù)據(jù)、平臺(tái)、服務(wù)、智能等多元主導(dǎo)的特征日趨明顯，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用就成為了各國(guó)順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢(shì)，搶占產(chǎn)業(yè)未來制高點(diǎn)的戰(zhàn)略選擇，更是企業(yè)變革、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的客觀要求。
基于這一背景，力控科技緊跟時(shí)代的步伐，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)與新一代的智慧維保需求深度結(jié)合，先后推出設(shè)備云管理平臺(tái)及工業(yè)運(yùn)維服務(wù)云平臺(tái)，借助AI+對(duì)企業(yè)運(yùn)維體系賦能，助力企業(yè)進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)”升級(jí)，最終幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化的成功轉(zhuǎn)型。
二、項(xiàng)目概述
本項(xiàng)目中，所需要建設(shè)的內(nèi)容包括：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、工業(yè)云智慧運(yùn)維管理平臺(tái)。
本項(xiàng)目通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建工業(yè)云智慧運(yùn)維管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。利用工業(yè)云的智慧運(yùn)維管理平臺(tái)的云端實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)海量數(shù)據(jù)處理能力，可以獨(dú)立部署在云環(huán)境，完成從物聯(lián)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用等，并通過云端可視化實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)維檢修、設(shè)備監(jiān)控管理、智能決策優(yōu)化等多方面的業(yè)務(wù)功能，形成一個(gè)面向能源綜合服務(wù)的智慧維保管理平臺(tái)。
三、方案價(jià)值
3.1. 方案亮點(diǎn)
●平臺(tái)擁有強(qiáng)大的邊緣計(jì)算功能，能夠?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供更安全、高效率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并采用多協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣數(shù)據(jù)處理和緩存、邊緣分析等先進(jìn)技術(shù)；
●平臺(tái)Paas層業(yè)務(wù)開發(fā)工具支持微服務(wù)和容器架構(gòu)，可用于開發(fā)各類工業(yè)APP，以此滿足互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求；
●平臺(tái)應(yīng)用新型API技術(shù)，為多源異構(gòu)系統(tǒng)的快速集成提供有效支撐，從而實(shí)現(xiàn)邊緣設(shè)備與云端的集成、傳統(tǒng)工業(yè)軟件與云端的集成、平臺(tái)內(nèi)部不同軟件與功能的集成。
3.2. 方案價(jià)值
●該解決方案將分散的業(yè)務(wù)場(chǎng)景通過工業(yè)云來實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，賦能傳統(tǒng)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)化，助力企業(yè)上云，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化和產(chǎn)品智能化轉(zhuǎn)型；
●該解決方案覆蓋了“設(shè)備監(jiān)控、維保服務(wù)、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)”等應(yīng)用環(huán)節(jié)，提升了相關(guān)設(shè)備的全生命周期管理和相關(guān)服務(wù)能力，通過智能化的改善，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)內(nèi)容，為企業(yè)安全、節(jié)能高效運(yùn)營(yíng)提供了有力保障；
●該解決方案是基于云計(jì)算的運(yùn)維服務(wù)，是以各種監(jiān)控、告警、日志、報(bào)告服務(wù)工具為依托，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、問題及處理情況。云計(jì)算技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)敏捷化及持續(xù)改進(jìn)；
●該解決方案應(yīng)用大數(shù)據(jù)管理和精準(zhǔn)分析技術(shù)，通過主動(dòng)運(yùn)維、故障預(yù)警和遠(yuǎn)程技術(shù)支持等方式，盡可能的將問題消除在萌芽狀態(tài)，后臺(tái)會(huì)不斷的計(jì)算分析運(yùn)維環(huán)節(jié)的各種需求，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維成本的大幅降低。
四、解決方案
4.1. 設(shè)計(jì)概述
本系統(tǒng)采用力控自主研發(fā)產(chǎn)品：“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)FcloudComm + 工業(yè)云智慧運(yùn)維平臺(tái)FthingMap（由云端實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace plus 、云端綜合可視化FSmartWorx構(gòu)成）”的部署方案。頂層設(shè)計(jì)采用工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)處理工業(yè)多樣化的海量數(shù)據(jù)并形成可視化分析，通過AI+來完成智能工廠的調(diào)度與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的智能優(yōu)化。
方案核心主要分成四大部分：邊緣層、基礎(chǔ)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。
邊緣層：平臺(tái)的邊緣層采用力控工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集網(wǎng)關(guān)FcloudComm，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量設(shè)備進(jìn)行連接和管理，同時(shí)，通過運(yùn)用邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)緩存等預(yù)處理以及邊緣實(shí)時(shí)分析，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)載及云端計(jì)算壓力。
基礎(chǔ)層（IaaS）：基于力控科技與阿里云的深度合作，平臺(tái)能夠充分利用阿里云平臺(tái)的相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，所以，該解決方案能夠完整的應(yīng)用于公有云及私有云架構(gòu)，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
平臺(tái)層（工業(yè)PaaS層）：pSpace plus（力控云端實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)）可獨(dú)立部署于云環(huán)境，完成物聯(lián)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、展示的全過程，提供海量數(shù)據(jù)來支撐智能工廠的調(diào)度與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的智能優(yōu)化。
應(yīng)用層（工業(yè)SaaS層）：主要采用力控云端綜合可視化FSmartWorx，以云化軟件、工業(yè)APP形式為用戶提供設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等一系列創(chuàng)新性高級(jí)應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)云端管理、設(shè)備在線監(jiān)控、報(bào)警管理、運(yùn)維檢修、能耗統(tǒng)計(jì)分析等多方面的業(yè)務(wù)及可視化功能。
4.2. 系統(tǒng)框架
4.3. 系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)以生產(chǎn)管理能源優(yōu)化與設(shè)備運(yùn)維為目標(biāo)，通過應(yīng)用智能識(shí)別、知識(shí)圖譜、專家系統(tǒng)、云端模型訓(xùn)練等技術(shù)，來完成遠(yuǎn)程生產(chǎn)及設(shè)備的實(shí)時(shí)診斷、預(yù)警、運(yùn)營(yíng)、優(yōu)化、維護(hù)、能源管理等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)智能化生產(chǎn)與管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理和智慧服務(wù)，提升運(yùn)維和能源管理水平。
●綜合調(diào)度，基于“一張圖”的管理駕駛艙
使全域生產(chǎn)動(dòng)態(tài)可視化，基于全維度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，包括運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、過程參數(shù)、能耗數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息進(jìn)行分類展示，運(yùn)營(yíng)情況一目了然。
●維保實(shí)時(shí)在線管理，減低運(yùn)營(yíng)難度
使現(xiàn)場(chǎng)故障處理情況在線跟蹤管理，以促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)人員更好執(zhí)行崗位職責(zé)，降低人員工作難度，提升設(shè)施安全水平。
處理結(jié)果自動(dòng)生產(chǎn)檔案記錄，便于管理人員后續(xù)進(jìn)行分析與評(píng)估。
●遠(yuǎn)程設(shè)備管理與預(yù)測(cè)性維護(hù)
從設(shè)備接入、運(yùn)行監(jiān)控、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)可視、能耗優(yōu)化、設(shè)備數(shù)據(jù)預(yù)知分析等環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)備進(jìn)行全生命周期的管理與運(yùn)維。
基于獲取的設(shè)備運(yùn)行特征信息，通過工藝大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建設(shè)備故障的自動(dòng)診斷算法與模型，自動(dòng)診斷設(shè)備故障情況，實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)備故障定位。
●實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及告警管理，提升運(yùn)維安全保障能力
在對(duì)設(shè)備狀態(tài)，參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警報(bào)警配置，并由算法提供多參數(shù)報(bào)警處理，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)變化、診斷分析，對(duì)超過設(shè)定的預(yù)警和報(bào)警閥值的設(shè)備或參數(shù)實(shí)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息。
系統(tǒng)支持按需訂閱報(bào)警，通過郵件、手機(jī)短信等方式通知相關(guān)責(zé)任人，實(shí)現(xiàn)了扁平化的管理。也支持根據(jù)報(bào)警信息觸發(fā)相應(yīng)業(yè)務(wù)工單，及時(shí)通知相關(guān)維護(hù)人員，綜合提升、保障設(shè)備安全。
●數(shù)據(jù)有效挖掘，能耗統(tǒng)計(jì)分析
總能耗、分項(xiàng)能耗按日、周、月、年、任意時(shí)間段的能耗統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比、趨勢(shì)預(yù)測(cè)；
各區(qū)域（考核單元）能耗總量按各時(shí)間段的占比、排名統(tǒng)計(jì)；
分項(xiàng)能耗占比、排名統(tǒng)計(jì)對(duì)重點(diǎn)設(shè)備排名分析。
●巡檢維護(hù)在線管理，延長(zhǎng)設(shè)施使用壽命
基于設(shè)施的全面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施異常及故障歷史情況的全面掌握；
根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及設(shè)定的條件，實(shí)現(xiàn)維修保養(yǎng)工作流的自動(dòng)生成與定時(shí)提醒；
支持維修保養(yǎng)過程執(zhí)行在線跟蹤、記錄與評(píng)估。實(shí)現(xiàn)計(jì)劃性維修及預(yù)測(cè)性保養(yǎng)，消除大面積盲目定期大修與保養(yǎng)的大量無效人工，效果更加顯著，并能夠延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)施壽命。
●物聯(lián)設(shè)備與平臺(tái)運(yùn)維，保障運(yùn)維系統(tǒng)的高可用性
通過實(shí)時(shí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行網(wǎng)關(guān)標(biāo)識(shí)識(shí)別，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)心跳，監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)在線狀態(tài)，并對(duì)網(wǎng)關(guān)掉線情況進(jìn)行報(bào)警。
監(jiān)控平臺(tái)對(duì)網(wǎng)關(guān)在線率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并且記錄網(wǎng)關(guān)的在線時(shí)長(zhǎng)，故障次數(shù)等重要信息。
監(jiān)控平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)關(guān)工程的上傳、下載，并能夠遠(yuǎn)程調(diào)試網(wǎng)關(guān)工程。
5 技術(shù)提取
l ●力控科技作為最早引入OPCUA技術(shù)的軟件廠商，在本方案中，采用的統(tǒng)一地址空間，將工業(yè)物聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)象化映射，通過基于對(duì)象化的信息模型及實(shí)時(shí)服務(wù)與信息系統(tǒng)集成。
●所采用的技術(shù)能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)的海量三元組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)間戳、質(zhì)量戳）記錄進(jìn)行高效壓縮，大幅節(jié)省存儲(chǔ)空間，壓縮運(yùn)維成本。
●通過分布式群集工業(yè)云實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)、sql數(shù)據(jù)庫(kù)等特征），能夠?qū)I(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)建與拓展應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的支撐。
●支持上百萬(wàn)個(gè)設(shè)備的并發(fā)接入，擁有超過3000+的工業(yè)設(shè)備通訊協(xié)議的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)通過MQTT/HTTPs/WebSockers協(xié)議雙向連接各類IOT網(wǎng)絡(luò)或終端設(shè)備。
●工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采用高性能嵌入式硬件平臺(tái)，嵌入式軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)、控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中數(shù)據(jù)的集中采集、預(yù)處理、協(xié)議轉(zhuǎn)換和復(fù)用轉(zhuǎn)發(fā)等。
