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1　項(xiàng)目背景

隨著生產(chǎn)規(guī)模的提升，場地面積不斷增加，廠區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)、車間環(huán)境質(zhì)量及廠務(wù)設(shè)施的平穩(wěn)運(yùn)行是確保連續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵，智慧工廠數(shù)字化平臺(tái)應(yīng)能全面監(jiān)控廠區(qū)的關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)行預(yù)警及聯(lián)動(dòng)，直觀展示廠區(qū)現(xiàn)場危險(xiǎn)源、環(huán)境和廠務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)自我偵測(cè)與防御，具備可配置的安全環(huán)境態(tài)勢(shì)感知數(shù)字化系統(tǒng)。

圖1 智慧園區(qū)數(shù)字化平臺(tái)示意圖

2　系統(tǒng)現(xiàn)狀

安全系統(tǒng)：園區(qū)所有危險(xiǎn)源未實(shí)行分級(jí)監(jiān)控，無法對(duì)危險(xiǎn)源做分類的配置和顯示，使用操作不直觀和方便。

環(huán)境監(jiān)控：溫濕度監(jiān)控、廢水指標(biāo)和廢氣指標(biāo)等還是單獨(dú)監(jiān)測(cè)，未實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合。缺乏固定式的潔凈度探頭，所監(jiān)控的區(qū)域有限。另外，現(xiàn)場的移動(dòng)AGV監(jiān)測(cè)裝置在系統(tǒng)中不可配置，實(shí)際路線變更后無法及時(shí)的更新，造成顯示異常，不能實(shí)時(shí)的顯示實(shí)際信息。

廠務(wù)系統(tǒng)：電力、空壓、暖通等通過單獨(dú)的BA系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，未納入統(tǒng)一的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，還是分散的單棟控制。

3　項(xiàng)目目標(biāo)

（1）安全系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)所有危險(xiǎn)源分類分級(jí)監(jiān)控，覆蓋所有顯著危險(xiǎn)源，高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)預(yù)警聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)推送預(yù)案；集成智能巡檢機(jī)器人等智能巡檢手段，對(duì)無人庫房進(jìn)行24小時(shí)不間斷巡檢，控制早期火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）環(huán)境監(jiān)測(cè)

增加移動(dòng)環(huán)境監(jiān)控AGV系統(tǒng)的可配置性，可以對(duì)監(jiān)控路徑和點(diǎn)進(jìn)行編輯調(diào)整，系統(tǒng)能夠自動(dòng)更新；集成手持式潔凈度測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通；把溫濕度、廢水、廢氣數(shù)據(jù)納入統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集中在線監(jiān)控。

（3）電力監(jiān)控

監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)（電壓、電流、功率因數(shù)等），出現(xiàn)異常時(shí)可通過預(yù)設(shè)方案實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

（4）空壓監(jiān)控

監(jiān)測(cè)壓力、溫度、流量和露點(diǎn)等數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行預(yù)警，并且自動(dòng)啟用備用設(shè)備。

（5）暖通監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)壓力、溫度、流量、風(fēng)機(jī)風(fēng)閥狀態(tài)、風(fēng)機(jī)頻率等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，能夠根據(jù)環(huán)境參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4　方案亮點(diǎn)

（1）自主可配：采用完全自主可控的國產(chǎn)化方案，基于全組態(tài)平臺(tái)開發(fā)，可以在線進(jìn)行產(chǎn)線布局等配置，具備柔性管理，減少了項(xiàng)目重復(fù)投資。

（2）全面感知：打通了各部分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，統(tǒng)一了接入?yún)f(xié)議，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的整體接入和全域時(shí)空感知。

（3）自我防御：閉環(huán)式預(yù)警報(bào)警管理，知識(shí)庫自動(dòng)更新維護(hù)，實(shí)現(xiàn)自我檢測(cè)和防御。

5　系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）數(shù)據(jù)采集層

現(xiàn)場布置傳感器、攝像頭、移動(dòng)監(jiān)控AGV小車、智能巡檢機(jī)器人和PLC等硬件，對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用子系統(tǒng)、不同設(shè)備接口協(xié)議之間的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用集成，具備分布式架構(gòu)，保證穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

（2）平臺(tái)層

BS架構(gòu)體系，具備集成運(yùn)營管理，數(shù)據(jù)分析處理，模塊組件庫，集中開發(fā)遠(yuǎn)程部署等能力。為系統(tǒng)提供后臺(tái)服務(wù)支撐，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。采用亞控科技管控一體化組態(tài)平臺(tái) KingFusion，建立業(yè)務(wù)功能模型、對(duì)象、計(jì)算邏輯，以及基于 Web的可視化界面，形成完整的業(yè)務(wù)功能。由于 KingFusion平臺(tái)對(duì)底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行了封裝，用戶無需關(guān)心數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和配置等，只需建立業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和邏輯即可，利用組態(tài)技術(shù)，使得業(yè)務(wù)功能開發(fā)、擴(kuò)展、運(yùn)維更加容易，工作量更小。

（3）展示層

實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)展示，可視化空間切換，模型與數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，提高用戶對(duì)運(yùn)營和整體業(yè)務(wù)的理解。包括 Web接入服務(wù)和Web客戶端環(huán)境。使用Html5、Javascript、CSS等技術(shù)，利用界面組態(tài)環(huán)境，生成可視化界面。能夠支持各類主流瀏覽器，支持移動(dòng)終端瀏覽。

6　系統(tǒng)功能

6.1　駕駛艙

管理駕駛倉作為一個(gè)管理可視化解決方案，能夠讓企業(yè)管理者像在飛機(jī)或汽車駕駛艙里面對(duì)儀表盤一樣，直觀地監(jiān)測(cè)企業(yè)運(yùn)營情況，并對(duì)異常關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)警和挖掘分析。管理駕駛艙所具有直觀性、全面性、方便性、多維性和可配置性，能極大地輔助企業(yè)管理者了解相關(guān)決策信息，抓住主要問題和問題的主要方面，對(duì)潛在問題提早預(yù)警，從而使企業(yè)更好地實(shí)現(xiàn)經(jīng)營和管理目標(biāo)。

根據(jù)不同管理權(quán)限，可以配置定制的駕駛艙內(nèi)容，綜合查看園區(qū)安全情況、運(yùn)行參數(shù)和能耗情況。

圖3 中心駕駛艙

6.2　安全管理

監(jiān)測(cè)廠區(qū)各類危險(xiǎn)源（煙感、溫感、電流火險(xiǎn)、可燃?xì)怏w、酸霧、漏液、甲醛等）及高風(fēng)險(xiǎn)裝備狀態(tài)，結(jié)合廠區(qū)全景圖，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)源狀態(tài)，可以查看危險(xiǎn)源預(yù)警狀態(tài)、當(dāng)前監(jiān)測(cè)值、預(yù)警限值和歷史記錄。

危險(xiǎn)源進(jìn)行分類分級(jí)監(jiān)控，可以在線配置。預(yù)警發(fā)生時(shí)，可以在總覽圖跳動(dòng)提醒，點(diǎn)擊危險(xiǎn)源標(biāo)識(shí)可以進(jìn)入到局部區(qū)域展示畫面。嚴(yán)重報(bào)警自動(dòng)彈窗提示，并進(jìn)行視頻和設(shè)備聯(lián)動(dòng)，采取緊急措施。

6.3　環(huán)境管理

結(jié)合AGV小車和現(xiàn)場傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類環(huán)境參數(shù)（潔凈度、溫濕度、噪音、照明度等），并通過三維圖形化展示，可以自動(dòng)進(jìn)行區(qū)域差值計(jì)算。巡檢路線和產(chǎn)線支持在線配置，滿足柔性生產(chǎn)要求。

（1）模型配置

支持模型的導(dǎo)入導(dǎo)出，可以實(shí)現(xiàn)模型的升級(jí)維護(hù)，并且能夠根據(jù)現(xiàn)場布局進(jìn)行產(chǎn)線的在線擺放，減少項(xiàng)目重復(fù)投資，提高系統(tǒng)利用率。

圖4 模型配置

（2）路線配置

為應(yīng)對(duì)現(xiàn)場布局調(diào)整，提供AGV監(jiān)測(cè)路線配置功能，可以調(diào)整巡檢點(diǎn)和巡檢路線，匹配實(shí)際生產(chǎn)需要。

圖5 路線配置

（3）園區(qū)漫游

通過3D模型展示整個(gè)園區(qū)的全貌，可以借助鼠標(biāo)、鍵盤以第一視角進(jìn)行漫游，同時(shí)可以進(jìn)行單體聚焦，進(jìn)入單體廠房后，可以根據(jù)巡檢小車自由漫游，并結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

圖6 聚焦

圖7 自由漫游

（4）環(huán)境監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，并進(jìn)行圖形化展示，保證合適生產(chǎn)環(huán)境，提供基本保障。同時(shí)可以通過差值圖算法實(shí)現(xiàn)區(qū)域數(shù)字化展示，形象的評(píng)估當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量。

圖8 環(huán)境監(jiān)測(cè)

圖9 差值圖

6.4　電力系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)是園區(qū)的命脈，因此供配電設(shè)備的監(jiān)控和管理是至關(guān)重要的，本方案對(duì)供配電中的斷路器或者接觸器的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在監(jiān)控界面上用不同的圖標(biāo)和顏色表示接通、分?jǐn)唷⒍搪坊蛘哌^載故障等運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)包含聲音報(bào)警和文字提示，方便值班人員及時(shí)處理故障。

圖10 電力系統(tǒng)

6.5　暖通系統(tǒng)

主要是針對(duì)集中式中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)由新風(fēng)、回風(fēng)、過濾器、冷熱盤管、送風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組等組成，空調(diào)機(jī)組的主要監(jiān)控內(nèi)容包括送風(fēng)量、回風(fēng)量、新風(fēng)量、送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度、送風(fēng)機(jī)啟停、回風(fēng)機(jī)、空氣凈化器等。

6.6　空壓系統(tǒng)

結(jié)合空壓工藝圖，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空壓數(shù)據(jù)，提供空間切換列表。監(jiān)測(cè)壓力、溫度、流量、露點(diǎn)和加載狀態(tài)等數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常自動(dòng)報(bào)警，并切換備用方案。

圖11 暖通系統(tǒng)

圖12 空壓系統(tǒng)

6.7　報(bào)警管理

系統(tǒng)記錄各個(gè)子系統(tǒng)的報(bào)警信息，歷史報(bào)警存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，供查詢使用。操作員可以對(duì)實(shí)時(shí)報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn)、消音、清除等處理，當(dāng)報(bào)警點(diǎn)恢復(fù)到正常狀態(tài)的范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警系統(tǒng)恢復(fù)顯示為報(bào)警恢復(fù)狀態(tài)。報(bào)警信息分類如下：

• 設(shè)備自控系統(tǒng)：機(jī)電設(shè)備故障報(bào)警、控制器故障報(bào)警；

• 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：消防主機(jī)的故障報(bào)警和消防廣播的故障報(bào)警；

• 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)：主機(jī)故障報(bào)警、云臺(tái)控制器故障報(bào)警、視頻影像故障報(bào)警；

• 防盜報(bào)警系統(tǒng)：防盜探頭的報(bào)警、控制器的故障報(bào)警。

6.8　知識(shí)庫管理

具備預(yù)案知識(shí)庫管理，報(bào)警發(fā)生后自動(dòng)匹配預(yù)案，指導(dǎo)現(xiàn)場處置。同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場處置情況，重新完善預(yù)案，不斷更新優(yōu)化。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年10月刊