（一）、問題定位

行業(yè)痛點(diǎn)：

煤礦、鋼鐵、電力、石油石化等我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)，具有設(shè)備數(shù)量多、密集，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，規(guī)模大，價(jià)值高等特點(diǎn)。這些企業(yè)在設(shè)備管理方面大都存在以下問題：

1.重要設(shè)備多，裝置密集。一旦發(fā)生故障，損失將難以估量。設(shè)備意外停機(jī)不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，更可能造成人員傷亡，極大影響生產(chǎn)安全性。

2.設(shè)備復(fù)雜、維修周期長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)線停產(chǎn)，影響面廣。由于無(wú)法得知設(shè)備在什么時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致了過度維護(hù)、過度備件等問題，但維護(hù)不足又會(huì)導(dǎo)致意外停機(jī)，直接造成生產(chǎn)損失。

3.目前大多缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和先進(jìn)的預(yù)測(cè)性故障診斷及預(yù)警機(jī)制。

4.生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)隔離。

盡管這些行業(yè)多數(shù)企業(yè)尤其是大型企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了不同程度的信息化和設(shè)備管理自動(dòng)化。但不同行業(yè)、不同企業(yè)的信息化和自動(dòng)化程度相差很大，而原有的信息化和自動(dòng)化系統(tǒng)大都采用C/S架構(gòu)，在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，存在著以下問題：

1.各系統(tǒng)信息孤島、數(shù)據(jù)離散、數(shù)據(jù)無(wú)法融合。

2.數(shù)據(jù)展示形式單一，不直觀。

3.無(wú)法及時(shí)在異地獲取到重要的信息。

4.報(bào)警簡(jiǎn)單，缺乏自動(dòng)診斷。

5.設(shè)備故障診斷依賴于“專業(yè)儀器，專門人員”。

6.由于無(wú)法準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致決策缺乏依據(jù)，降低決策效率。

核心價(jià)值：

1.消除數(shù)據(jù)孤島，發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值。通過對(duì)采集到的設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、設(shè)備信息管理、故障原因統(tǒng)計(jì)分析等功能，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值。

2.提高生產(chǎn)安全性。對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)性分析與診斷，消除過度維護(hù)，轉(zhuǎn)化意外停機(jī)為計(jì)劃內(nèi)停機(jī)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

3.提升決策效率。方案提供完整的圖表分析功能，并能進(jìn)行實(shí)時(shí)告警，為決策人員提供充分、可靠的設(shè)備狀態(tài)信息及行動(dòng)建議，實(shí)現(xiàn)高效決策、合理決策。

4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新基建的重要內(nèi)容，基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的解決方案是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所大力提倡的內(nèi)容，國(guó)家主推，三大運(yùn)營(yíng)商全力建設(shè)基站。方案采用的技術(shù)和解決思路符合當(dāng)下發(fā)展趨勢(shì)，符合國(guó)家政策導(dǎo)向。

（二）、創(chuàng)新點(diǎn)

1.云原生特性。基于云原生特性，系統(tǒng)部署支持公有云、私有云、混合云、物理服務(wù)器多種部署方式，系統(tǒng)處理能力隨著節(jié)點(diǎn)的增加而增加。系統(tǒng)組件可以獨(dú)立升級(jí)、獨(dú)立維護(hù)，十分靈活。云原生技術(shù)事實(shí)上興起于云計(jì)算的下半場(chǎng)，即2019年末。擁抱新技術(shù)、新趨勢(shì)，能夠?qū)⒃圃夹g(shù)用好、用活，是創(chuàng)新性的重要表現(xiàn)。

2.面向數(shù)字孿生的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)面向數(shù)字孿生，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、模型訓(xùn)練等工作。未來(lái)通過完善設(shè)備模型展示、增強(qiáng)數(shù)據(jù)同步，可以在現(xiàn)有架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生。這是一項(xiàng)面向未來(lái)的設(shè)計(jì)。

3.在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟2020年4月底發(fā)布的指南中，首次明確提出邊緣計(jì)算的實(shí)現(xiàn)核心在于邊緣網(wǎng)關(guān)。解決方案中的邊緣網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算已經(jīng)在線上運(yùn)行將近半年，技術(shù)處于領(lǐng)先地位。

4.終端在設(shè)計(jì)之初就把安全放在第一位，囊括物理安全（防拆）、存儲(chǔ)安全、數(shù)據(jù)安全、通信安全，并且兼顧終端能耗控制，不“鍍金”，不做過度安全，最終實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比。這一創(chuàng)新理念在業(yè)界也屬領(lǐng)先。

（三）、功能介紹

1.完備的設(shè)備管理功能，支持設(shè)備信息的多維度統(tǒng)計(jì)、批量導(dǎo)入導(dǎo)出、匯總分析、可視化展示等。針對(duì)自有終端設(shè)備，還可以支持終端運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程配置。

2.完整的告警信息推送。支持包括網(wǎng)頁(yè)、APP、短信、郵件等多種方式告警，支持包括閾值、推送方式等在內(nèi)的告警參數(shù)配置，支持告警模型自適應(yīng)，自有終端設(shè)備支持自檢及告警。

3.專家輔助功能。對(duì)于復(fù)雜故障，支持連線專家?guī)熘械膶＜疫M(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。對(duì)于普通故障，專家也會(huì)進(jìn)行復(fù)核，并出具包含行動(dòng)建議在內(nèi)的專業(yè)的診斷報(bào)告，讓用戶能夠低成本、及時(shí)的利用專家知識(shí)解決疑難問題。

4.智能診斷與分析。支持多維度故障分析及趨勢(shì)分析，包括歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、累計(jì)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)，曲線圖展示設(shè)備及關(guān)鍵配件目前所處生命周期的階段分析，能夠按時(shí)間統(tǒng)計(jì)告警等級(jí)、故障高發(fā)設(shè)備、故障高發(fā)設(shè)備生產(chǎn)廠商等信息。支持細(xì)化至關(guān)鍵配件的故障智能診斷模型，并建立設(shè)備故障庫(kù)訓(xùn)練診斷模型通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方法不斷整合專家診斷結(jié)論及已有故障處理辦法對(duì)模型進(jìn)行不斷完善。

5.良好的兼容性。系統(tǒng)支持第三方數(shù)據(jù)源的接入，包括傳感器、PLC等。系統(tǒng)同時(shí)支持對(duì)接用戶方相關(guān)ERP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)的整合。

（四）、功能和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)

指標(biāo)1：設(shè)備數(shù)據(jù)采集能力

溫度測(cè)量技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	量程（℃）	-80~600
測(cè)量精度（℃）	0.1
電氣防爆等級(jí)（認(rèn)證）	IP67
操作溫度（℃）	-60~250
操作壓力（kPa）	0~20
是否支持無(wú)線通信模塊擴(kuò)展	是
是否具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)	是
工業(yè)HART協(xié)議數(shù)量（個(gè)）	200
設(shè)備種類列舉：旋轉(zhuǎn)機(jī)械與往復(fù)機(jī)械、環(huán)境等
數(shù)據(jù)采集信息類型列舉： 溫度
安全及可靠性評(píng)價(jià)列舉：性能穩(wěn)定，線性度高
其他優(yōu)勢(shì)指標(biāo)列舉：響應(yīng)快，對(duì)電噪聲不敏感
壓力測(cè)量技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	量程（kPa）	20000
測(cè)量精度（%FS）	1
電氣防爆等級(jí)（認(rèn)證）	IP65
操作溫度（℃）	-20~70
操作壓力（MPa）	0~20
是否支持無(wú)線通信模塊擴(kuò)展	是
是否具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)	是
工業(yè)HART協(xié)議數(shù)量（個(gè)）	200
設(shè)備種類列舉：壓縮機(jī)等
數(shù)據(jù)采集信息類型列舉：壓力
安全及可靠性評(píng)價(jià)列舉：防震、防潮
其他優(yōu)勢(shì)指標(biāo)列舉：聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)較時(shí)，定時(shí)主動(dòng)上報(bào)，上報(bào)周期可任意設(shè)置
物位測(cè)量技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	量程（m）	100~1800
測(cè)量精度（m）	1
電氣防爆等級(jí)（認(rèn)證）	IP67
操作溫度（℃）	-40~85
操作壓力（MPa）	0~20
是否支持無(wú)線通信模塊擴(kuò)展	是
是否具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)	是
工業(yè)HART協(xié)議數(shù)量（個(gè)）	100
數(shù)據(jù)采集信息類型列舉：位移、位置
旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	加速度量范圍（g）	-50~50
速度量范圍（mm/s）	0.1～200.0
位移量范圍（μm）	1～8
測(cè)量精度（%FS）	0.02
可傳輸距離（m）	140
電氣防爆等級(jí)（認(rèn)證）	IP67
可承受大沖擊（g）	1000
操作溫度（℃）	-40~85
是否支持無(wú)線通信模塊擴(kuò)展	是
是否具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)	是
工業(yè)HART協(xié)議數(shù)量（個(gè)）	100
設(shè)備種類列舉：往復(fù)壓縮機(jī)。風(fēng)機(jī)、水泵、汽輪機(jī)
	數(shù)據(jù)采集信息類型列舉：位移 速度 加速度，振動(dòng)溫度一體

 

指標(biāo)2：預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)能力

預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	預(yù)測(cè)性維護(hù)模型數(shù)量	6
單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)最大支持監(jiān)測(cè)225000臺(tái)設(shè)備，最大測(cè)點(diǎn)容量1000000個(gè)
智能監(jiān)控技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	支持多種報(bào)表及可視化模型，支持Web、APP、大屏展示
智能告警技術(shù)參數(shù)指標(biāo)	支持短信、郵件、APP告警，支持告警閾值自配置/自適應(yīng)，支持告警發(fā)送配置

 

三、技術(shù)方案說(shuō)明

（一）、工業(yè)APP架構(gòu)

系統(tǒng)主要由設(shè)備層、邊緣計(jì)算層（含傳感檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、邊緣計(jì)算）、基礎(chǔ)平臺(tái)層、服務(wù)層及客戶端呈現(xiàn)操作層組成。系統(tǒng)包括狀態(tài)傳感器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（或PLC、DCS控制器）、遠(yuǎn)程智能傳輸單元、遠(yuǎn)程服務(wù)器、服務(wù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程PC客戶端及移動(dòng)客戶端。

設(shè)備層：主要包括被監(jiān)測(cè)的設(shè)備。

邊緣計(jì)算層：包含終端與網(wǎng)絡(luò)兩部分。終端部分主要由能夠監(jiān)測(cè)振動(dòng)、溫度等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的的傳感器組成，傳感器能夠方便的安裝、使用、維護(hù)、更換，具備采集數(shù)據(jù)精度高、可靠性高等特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)部分包含無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、遠(yuǎn)程智能傳輸單元等模塊，數(shù)據(jù)傳輸層提供多種方式（Zigbee等近場(chǎng)通信、NB-IoT等窄帶物聯(lián)網(wǎng)、4G/5G等蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi/有線網(wǎng)絡(luò)等以太網(wǎng)）完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上報(bào)、傳輸以滿足實(shí)際安裝環(huán)境的要求，同時(shí)傳送數(shù)據(jù)以滿足分析、預(yù)警的需要。

基礎(chǔ)平臺(tái)層：云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施，包括公有云、私有云、混合云、物理服務(wù)器等不同的形式。

服務(wù)層：包含數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)層。通過數(shù)據(jù)分析對(duì)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、建模、挖掘、分析，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史分析、多維度分析、頻譜分析、故障預(yù)報(bào)、預(yù)警等。

呈現(xiàn)層：針對(duì)用戶提供多種服務(wù)接入方式，用戶可以通過手機(jī)APP、Web等不同方式訪問系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的需求，提高維護(hù)工作的便捷性及效率。

（二）、工業(yè)APP關(guān)鍵技術(shù)

1.數(shù)據(jù)采集技術(shù)，設(shè)備各維度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集。

2.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，終端之間的互聯(lián)，終端與云端的互聯(lián)，支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式與部署方式。

3.邊緣計(jì)算技術(shù)，以邊緣網(wǎng)關(guān)為核心，充分利用系統(tǒng)內(nèi)的算力，部分功能可以下發(fā)到邊緣網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。

4.工業(yè)安全技術(shù)，多層級(jí)的工業(yè)安全，并兼顧能耗。

5.云原生技術(shù)，所有組件基于云原生技術(shù)開發(fā)。

6.時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，著力于高性能查詢與存儲(chǔ)時(shí)序型數(shù)據(jù)。

7.機(jī)器學(xué)習(xí)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)故障診斷，并訓(xùn)練相關(guān)識(shí)別模型，進(jìn)一步提升診斷效能，達(dá)到越用越好的效果。