1　項目背景

隨著(zhù)生產(chǎn)規模的提升，場(chǎng)地面積不斷增加，廠(chǎng)區安全風(fēng)險、車(chē)間環(huán)境質(zhì)量及廠(chǎng)務(wù)設施的平穩運行是確保連續生產(chǎn)的關(guān)鍵，智慧工廠(chǎng)數字化平臺應能全面監控廠(chǎng)區的關(guān)鍵指標，進(jìn)行預警及聯(lián)動(dòng)，直觀(guān)展示廠(chǎng)區現場(chǎng)危險源、環(huán)境和廠(chǎng)務(wù)的實(shí)時(shí)運行狀況，實(shí)現自我偵測與防御，具備可配置的安全環(huán)境態(tài)勢感知數字化系統。

圖1 智慧園區數字化平臺示意圖

2　系統現狀

安全系統：園區所有危險源未實(shí)行分級監控，無(wú)法對危險源做分類(lèi)的配置和顯示，使用操作不直觀(guān)和方便。

環(huán)境監控：溫濕度監控、廢水指標和廢氣指標等還是單獨監測，未實(shí)現數據整合。缺乏固定式的潔凈度探頭，所監控的區域有限。另外，現場(chǎng)的移動(dòng)AGV監測裝置在系統中不可配置，實(shí)際路線(xiàn)變更后無(wú)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(chǎng)務(wù)系統：電力、空壓、暖通等通過(guò)單獨的BA系統進(jìn)行監控，未納入統一的平臺，實(shí)現集中監控，還是分散的單棟控制。

3　項目目標

（1）安全系統

實(shí)現所有危險源分類(lèi)分級監控，覆蓋所有顯著(zhù)危險源，高風(fēng)險點(diǎn)實(shí)現預警聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)推送預案；集成智能巡檢機器人等智能巡檢手段，對無(wú)人庫房進(jìn)行24小時(shí)不間斷巡檢，控制早期火災風(fēng)險。

（2）環(huán)境監測

增加移動(dòng)環(huán)境監控AGV系統的可配置性，可以對監控路徑和點(diǎn)進(jìn)行編輯調整，系統能夠自動(dòng)更新；集成手持式潔凈度測試儀，實(shí)現數據的互聯(lián)互通；把溫濕度、廢水、廢氣數據納入統一平臺，實(shí)現集中在線(xiàn)監控。

（3）電力監控

監測電力系統相關(guān)參數（電壓、電流、功率因數等），出現異常時(shí)可通過(guò)預設方案實(shí)現聯(lián)動(dòng)控制。

（4）空壓監控

監測壓力、溫度、流量和露點(diǎn)等數據，能夠進(jìn)行預警，并且自動(dòng)啟用備用設備。

（5）暖通監控

實(shí)現壓力、溫度、流量、風(fēng)機風(fēng)閥狀態(tài)、風(fēng)機頻率等數據的監測，能夠根據環(huán)境參數自動(dòng)調節。

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)平臺開(kāi)發(fā)，可以在線(xiàn)進(jìn)行產(chǎn)線(xiàn)布局等配置，具備柔性管理，減少了項目重復投資。

（2）全面感知：打通了各部分數據鏈路，統一了接入協(xié)議，實(shí)現了數據的整體接入和全域時(shí)空感知。

（3）自我防御：閉環(huán)式預警報警管理，知識庫自動(dòng)更新維護，實(shí)現自我檢測和防御。

5　系統架構

圖2 系統架構圖

（1）數據采集層

現場(chǎng)布置傳感器、攝像頭、移動(dòng)監控AGV小車(chē)、智能巡檢機器人和PLC等硬件，對指標數據進(jìn)行采集，實(shí)現不同應用子系統、不同設備接口協(xié)議之間的數據共享和應用集成，具備分布式架構，保證穩定性和可擴展性。

（2）平臺層

BS架構體系，具備集成運營(yíng)管理，數據分析處理，模塊組件庫，集中開(kāi)發(fā)遠程部署等能力。為系統提供后臺服務(wù)支撐，保證系統穩定運行。采用亞控科技管控一體化組態(tài)平臺 KingFusion，建立業(yè)務(wù)功能模型、對象、計算邏輯，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平臺對底層數據存儲進(jìn)行了封裝，用戶(hù)無(wú)需關(guān)心數據庫結構和配置等，只需建立業(yè)務(wù)數據和邏輯即可，利用組態(tài)技術(shù)，使得業(yè)務(wù)功能開(kāi)發(fā)、擴展、運維更加容易，工作量更小。

（3）展示層

實(shí)現跨平臺展示，可視化空間切換，模型與數據聯(lián)動(dòng)，提高用戶(hù)對運營(yíng)和整體業(yè)務(wù)的理解。包括 Web接入服務(wù)和Web客戶(hù)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(lèi)主流瀏覽器，支持移動(dòng)終端瀏覽。

6　系統功能

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)管理者像在飛機或汽車(chē)駕駛艙里面對儀表盤(pán)一樣，直觀(guān)地監測企業(yè)運營(yíng)情況，并對異常關(guān)鍵指標預警和挖掘分析。管理駕駛艙所具有直觀(guān)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(wèn)題和問(wèn)題的主要方面，對潛在問(wèn)題提早預警，從而使企業(yè)更好地實(shí)現經(jīng)營(yíng)和管理目標。

根據不同管理權限，可以配置定制的駕駛艙內容，綜合查看園區安全情況、運行參數和能耗情況。

圖3 中心駕駛艙

6.2　安全管理

監測廠(chǎng)區各類(lèi)危險源（煙感、溫感、電流火險、可燃氣體、酸霧、漏液、甲醛等）及高風(fēng)險裝備狀態(tài)，結合廠(chǎng)區全景圖，實(shí)時(shí)監測危險源狀態(tài)，可以查看危險源預警狀態(tài)、當前監測值、預警限值和歷史記錄。

危險源進(jìn)行分類(lèi)分級監控，可以在線(xiàn)配置。預警發(fā)生時(shí)，可以在總覽圖跳動(dòng)提醒，點(diǎn)擊危險源標識可以進(jìn)入到局部區域展示畫(huà)面。嚴重報警自動(dòng)彈窗提示，并進(jìn)行視頻和設備聯(lián)動(dòng)，采取緊急措施。

6.3　環(huán)境管理

結合AGV小車(chē)和現場(chǎng)傳感器，實(shí)時(shí)監測各類(lèi)環(huán)境參數（潔凈度、溫濕度、噪音、照明度等），并通過(guò)三維圖形化展示，可以自動(dòng)進(jìn)行區域差值計算。巡檢路線(xiàn)和產(chǎn)線(xiàn)支持在線(xiàn)配置，滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)要求。

（1）模型配置

支持模型的導入導出，可以實(shí)現模型的升級維護，并且能夠根據現場(chǎng)布局進(jìn)行產(chǎn)線(xiàn)的在線(xiàn)擺放，減少項目重復投資，提高系統利用率。

圖4 模型配置

（2）路線(xiàn)配置

為應對現場(chǎng)布局調整，提供AGV監測路線(xiàn)配置功能，可以調整巡檢點(diǎn)和巡檢路線(xiàn)，匹配實(shí)際生產(chǎn)需要。

圖5 路線(xiàn)配置

（3）園區漫游

通過(guò)3D模型展示整個(gè)園區的全貌，可以借助鼠標、鍵盤(pán)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(chǎng)房后，可以根據巡檢小車(chē)自由漫游，并結合數據進(jìn)行展示。

圖6 聚焦

圖7 自由漫游

（4）環(huán)境監測

實(shí)時(shí)監測環(huán)境參數，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(guò)差值圖算法實(shí)現區域數字化展示，形象的評估當前環(huán)境質(zhì)量。

圖8 環(huán)境監測

圖9 差值圖

6.4　電力系統

供配電系統是園區的命脈，因此供配電設備的監控和管理是至關(guān)重要的，本方案對供配電中的斷路器或者接觸器的運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監測，在監控界面上用不同的圖標和顏色表示接通、分斷、短路或者過(guò)載故障等運行狀態(tài)，同時(shí)包含聲音報警和文字提示，方便值班人員及時(shí)處理故障。

圖10 電力系統

6.5　暖通系統

主要是針對集中式中央空調系統，空調系統由新風(fēng)、回風(fēng)、過(guò)濾器、冷熱盤(pán)管、送風(fēng)機、空調機組等組成，空調機組的主要監控內容包括送風(fēng)量、回風(fēng)量、新風(fēng)量、送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度、送風(fēng)機啟停、回風(fēng)機、空氣凈化器等。

6.6　空壓系統

結合空壓工藝圖，實(shí)時(shí)監測空壓數據，提供空間切換列表。監測壓力、溫度、流量、露點(diǎn)和加載狀態(tài)等數據，出現異常自動(dòng)報警，并切換備用方案。

圖11 暖通系統

圖12 空壓系統

6.7　報警管理

系統記錄各個(gè)子系統的報警信息，歷史報警存儲于數據庫中，供查詢(xún)使用。操作員可以對實(shí)時(shí)報警信息進(jìn)行確認、消音、清除等處理，當報警點(diǎn)恢復到正常狀態(tài)的范圍時(shí)，系統自動(dòng)將報警系統恢復顯示為報警恢復狀態(tài)。報警信息分類(lèi)如下：

• 設備自控系統：機電設備故障報警、控制器故障報警；

• 火災報警系統：消防主機的故障報警和消防廣播的故障報警；

• 閉路電視監控系統：主機故障報警、云臺控制器故障報警、視頻影像故障報警；

• 防盜報警系統：防盜探頭的報警、控制器的故障報警。

6.8　知識庫管理

具備預案知識庫管理，報警發(fā)生后自動(dòng)匹配預案，指導現場(chǎng)處置。同時(shí)可以根據現場(chǎng)處置情況，重新完善預案，不斷更新優(yōu)化。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年10月刊