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一、項目背景

當前世界范圍內，隨著新一輪的科技革命和產業變革的蓬勃興起，工業正加速向數字化、網絡化、智能化方向延伸拓展，軟件、數據、平臺、服務、智能等多元主導的特征日趨明顯，加快工業互聯網的建設和應用就成為了各國順應產業發展的大勢，搶占產業未來制高點的戰略選擇，更是企業變革、實現高質量發展的客觀要求。

基于這一背景，力控科技緊跟時代的步伐，將工業互聯網、大數據技術與新一代的智慧維保需求深度結合，先后推出設備云管理平臺及工業運維服務云平臺，借助AI+對企業運維體系賦能，助力企業進行“互聯網+產業”升級，最終幫助企業實現數字化和智能化的成功轉型。 

二、項目概述

本項目中，所需要建設的內容包括：物聯網設備數據的采集、工業云智慧運維管理平臺。

本項目通過工業物聯網網關實現大范圍、深層次的數據采集，以及異構數據的協議轉換與邊緣處理，構建工業云智慧運維管理平臺的數據基礎。利用工業云的智慧運維管理平臺的云端實時歷史數據庫海量數據處理能力，可以獨立部署在云環境，完成從物聯數據的采集、處理、存儲、分析、應用等，并通過云端可視化實現對海量數據進行能耗統計分析、運維檢修、設備監控管理、智能決策優化等多方面的業務功能，形成一個面向能源綜合服務的智慧維保管理平臺。

三、方案價值

3.1. 方案亮點

 平臺擁有強大的邊緣計算功能，能夠為工業現場提供更安全、高效率的實時數據，并采用多協議轉換、邊緣數據處理和緩存、邊緣分析等先進技術；

 平臺Paas層業務開發工具支持微服務和容器架構，可用于開發各類工業APP，以此滿足互聯網+產業應用需求；

平臺應用新型API技術，為多源異構系統的快速集成提供有效支撐，從而實現邊緣設備與云端的集成、傳統工業軟件與云端的集成、平臺內部不同軟件與功能的集成。

3.2. 方案價值

該解決方案將分散的業務場景通過工業云來實現集中統一管理，賦能傳統設備物聯網化，助力企業上云，實現企業數字化和產品智能化轉型；

該解決方案覆蓋了“設備監控、維保服務、優化運營”等應用環節，提升了相關設備的全生命周期管理和相關服務能力，通過智能化的改善，持續優化企業的產品和服務內容，為企業安全、節能高效運營提供了有力保障；

該解決方案是基于云計算的運維服務，是以各種監控、告警、日志、報告服務工具為依托，實時掌握設備運行狀態、問題及處理情況。云計算技術能夠實現敏捷化及持續改進；

該解決方案應用大數據管理和精準分析技術，通過主動運維、故障預警和遠程技術支持等方式，盡可能的將問題消除在萌芽狀態，后臺會不斷的計算分析運維環節的各種需求，實現運維成本的大幅降低。

四、解決方案

4.1. 設計概述

本系統采用力控自主研發產品：“工業物聯網關FcloudComm + 工業云智慧運維平臺FthingMap（由云端實時歷史數據庫pSpace plus 、云端綜合可視化FSmartWorx構成）”的部署方案。頂層設計采用工業大數據平臺處理工業多樣化的海量數據并形成可視化分析，通過AI+來完成智能工廠的調度與現場級的智能優化。

方案核心主要分成四大部分：邊緣層、基礎層、平臺層、應用層。

邊緣層：平臺的邊緣層采用力控工業物聯網采集網關FcloudComm，實現對海量設備進行連接和管理，同時，通過運用邊緣計算技術，實現錯誤數據剔除、數據緩存等預處理以及邊緣實時分析，降低網絡傳輸負載及云端計算壓力。

基礎層（IaaS）：基于力控科技與阿里云的深度合作，平臺能夠充分利用阿里云平臺的相關技術優勢，所以，該解決方案能夠完整的應用于公有云及私有云架構，滿足不同應用場景的需求。

平臺層（工業PaaS層）：pSpace plus（力控云端實時歷史數據庫）可獨立部署于云環境，完成物聯數據的采集、傳輸、存儲、處理、展示的全過程，提供海量數據來支撐智能工廠的調度與現場級的智能優化。

應用層（工業SaaS層）：主要采用力控云端綜合可視化FSmartWorx，以云化軟件、工業APP形式為用戶提供設計、生產、管理、服務等一系列創新性高級應用服務，實現物聯網關云端管理、設備在線監控、報警管理、運維檢修、能耗統計分析等多方面的業務及可視化功能。

4.2. 系統框架

4.3. 系統功能

本系統以生產管理能源優化與設備運維為目標，通過應用智能識別、知識圖譜、專家系統、云端模型訓練等技術，來完成遠程生產及設備的實時診斷、預警、運營、優化、維護、能源管理等，實現企業智能化生產與管理，實現數據治理和智慧服務，提升運維和能源管理水平。

• 綜合調度，基于“一張圖”的管理駕駛艙

使全域生產動態可視化，基于全維度數據實時在線監測，包括運行參數、環境參數、過程參數、能耗數據、狀態信息進行分類展示，運營情況一目了然。 

• 維保實時在線管理，減低運營難度

使現場故障處理情況在線跟蹤管理，以促進現場人員更好執行崗位職責，降低人員工作難度，提升設施安全水平。

處理結果自動生產檔案記錄，便于管理人員后續進行分析與評估。

• 遠程設備管理與預測性維護

從設備接入、運行監控、資產管理、數據可視、能耗優化、設備數據預知分析等環節對設備進行全生命周期的管理與運維。

基于獲取的設備運行特征信息，通過工藝大數據技術構建設備故障的自動診斷算法與模型，自動診斷設備故障情況，實現快速的設備故障定位。 

• 實時監測及告警管理，提升運維安全保障能力

在對設備狀態，參數數據進行預警報警配置，并由算法提供多參數報警處理，系統能夠實時監測設備數據變化、診斷分析，對超過設定的預警和報警閥值的設備或參數實時產生報警信息。

系統支持按需訂閱報警，通過郵件、手機短信等方式通知相關責任人，實現了扁平化的管理。也支持根據報警信息觸發相應業務工單，及時通知相關維護人員，綜合提升、保障設備安全。

• 數據有效挖掘，能耗統計分析

總能耗、分項能耗按日、周、月、年、任意時間段的能耗統計、同比、環比、趨勢預測；

各區域（考核單元）能耗總量按各時間段的占比、排名統計；

分項能耗占比、排名統計對重點設備排名分析。

• 巡檢維護在線管理，延長設施使用壽命

基于設施的全面數據實時監測，實現對設施異常及故障歷史情況的全面掌握；

根據歷史數據及設定的條件，實現維修保養工作流的自動生成與定時提醒；

支持維修保養過程執行在線跟蹤、記錄與評估。實現計劃性維修及預測性保養，消除大面積盲目定期大修與保養的大量無效人工，效果更加顯著，并能夠延長相關設施壽命。

• 物聯設備與平臺運維，保障運維系統的高可用性

通過實時對物聯網網關設備的動態數據監測，進行網關標識識別，實時的監測網關心跳，監測網關在線狀態，并對網關掉線情況進行報警。

監控平臺對網關在線率進行統計分析，并且記錄網關的在線時長，故障次數等重要信息。

監控平臺能夠實現網關工程的上傳、下載，并能夠遠程調試網關工程。

5 技術提取

力控科技作為最早引入OPCUA技術的軟件廠商，在本方案中，采用的統一地址空間，將工業物聯數據進行對象化映射，通過基于對象化的信息模型及實時服務與信息系統集成。

所采用的技術能夠對物聯網的海量三元組實時數據（實時數據、時間戳、質量戳）記錄進行高效壓縮，大幅節省存儲空間，壓縮運維成本。

通過分布式群集工業云實時數據庫（具備實時數據庫、時序數據庫、sql數據庫等特征），能夠對工業物聯網平臺的構建與拓展應用進行系統的支撐。

支持上百萬個設備的并發接入，擁有超過3000+的工業設備通訊協議的強大驅動庫，實現通過MQTT/HTTPs/WebSockers協議雙向連接各類IOT網絡或終端設備。

工業物聯網網關采用高性能嵌入式硬件平臺，嵌入式軟件系統可以實現不同系統、控制器和現場設備中數據的集中采集、預處理、協議轉換和復用轉發等。