工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，包括依次連接的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、PLC控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)接收終端、無線終端太陽能供電裝置、無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器以及通訊管理器；無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端設(shè)置于工業(yè)現(xiàn)場每個工位點，每幾個臨近工位點有線連接組網(wǎng)后安裝一套無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、一套PLC控制系統(tǒng)以及一套DCS控制系統(tǒng)；再將數(shù)據(jù)傳送至無線數(shù)據(jù)接收終端，最終發(fā)送給無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器；無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器再通過通訊管理器與公司內(nèi)部域網(wǎng)、外部Internet或GPRS網(wǎng)絡(luò)鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享/處理。其是一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，使用通訊管理器可以融合現(xiàn)有主流的不同通訊網(wǎng)絡(luò)，可對MES和ERP系統(tǒng)提供有用數(shù)據(jù)。
【專利說明】工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)現(xiàn)場參數(shù)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，具體涉及一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化工業(yè)廠區(qū)規(guī)模的發(fā)展，對工業(yè)現(xiàn)場的能源計量、節(jié)能減排及遠程控制提出了更高的要求。
[0003]目前的能源計量監(jiān)測系統(tǒng)采用人工抄表方式，每月定時抄表人員對全廠水、氧氣、壓縮空氣、煤氣、天然氣、蒸汽、煤、電等數(shù)據(jù)進行抄表，并在月末花費大量時間對其抄表數(shù)據(jù)進行處理，出具相應(yīng)的能源數(shù)據(jù)報表。人工抄表及人工報表統(tǒng)計工作量大、花費時間長且容易出錯?，F(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)及設(shè)備控制難以做到集中監(jiān)控，集中處理。
[0004]其次，還有大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集主要是依靠有線的方式，施工量大且浪費大量人力物理。以6 ？只3進行無線通訊依托移動運營商的網(wǎng)絡(luò)支持，并且會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)堵塞而且很難解決室外或野外難以供電的問題。
[0005]當今制造執(zhí)行系統(tǒng)(123)和現(xiàn)？系統(tǒng)對工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)要求非常迫切，但是由于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備復(fù)雜、通訊網(wǎng)絡(luò)多種多樣，以及各種管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布制復(fù)雜，沒有合適的系統(tǒng)能夠滿足這些需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，它是傳統(tǒng)采集方法無法完成的工業(yè)現(xiàn)場無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且使用通訊管理器可以融合現(xiàn)有主流的不同通訊網(wǎng)絡(luò)，可對腿3和現(xiàn)？系統(tǒng)提供有用數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，包括依次連接的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、控制系統(tǒng)、008控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)接收終端、無線終端太陽能供電裝置、無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器裝以及通訊管理器；上述各個裝置均在工業(yè)現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件的控制下進行數(shù)據(jù)的傳輸/處理，其特殊之處在于:
所述無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端設(shè)置于工業(yè)現(xiàn)場每個工位點，每幾個臨近工位點有線連接組網(wǎng)后安裝一套無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、一套控制系統(tǒng)以及一套0(:3控制系統(tǒng)；
若干無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端和無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端按照4曲66無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)置的網(wǎng)段進行優(yōu)化組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳送至無線數(shù)據(jù)接收終端，最終發(fā)送給無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器；
所述無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器再通過通訊管理器與公司內(nèi)部域網(wǎng)、外部1社6111的或⑶尺3網(wǎng)絡(luò)鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享/處理；所述通訊管理器將工業(yè)現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊轉(zhuǎn)換為局域網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸；集中有扣？協(xié)議解析及跨網(wǎng)段乂？~端口解析。
[0008]上述無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端對現(xiàn)場工位點的壓力、溫度、流量及熱量工業(yè)參數(shù)，以及？仏、008控制系統(tǒng)的參數(shù)進行采集或修改。
[0009]上述無線終端太陽能供電裝置可對無法進行供電的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端進行供電，完成采集以及轉(zhuǎn)發(fā)工作。
[0010]上述公司內(nèi)部域網(wǎng)包括制造執(zhí)行系統(tǒng)…￡3)和工廠管理系統(tǒng)⑶即)。
[0011]上述工業(yè)現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件，由以下幾個主要功能模塊組成:
1)現(xiàn)場工業(yè)參數(shù)模塊
采用流程圖表示法，以及地理位置標記方法形象顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)；
2)控制系統(tǒng)參數(shù)模塊
負責將？1匕008等控制系統(tǒng)的控制參數(shù)以及相關(guān)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場使用要求顯示出來；
3)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化處理模塊
可實時對采集到的數(shù)據(jù)進行存盤、備份處理，為今后查詢提供數(shù)據(jù)服務(wù)；
4)報表、查詢、曲線功能模塊
可對數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存的數(shù)據(jù)進行分類查詢(比如按車間、按功能等),具有實時曲線、歷史曲線以及數(shù)據(jù)報表的打印功能；
5)用戶管理功能
可對用戶進行使用權(quán)限的設(shè)定，以及賬戶和密碼的創(chuàng)建和修改功能；
6)界23發(fā)布和數(shù)據(jù)共享功能
具有界2 3發(fā)布功能，其他授權(quán)用戶可通過局域網(wǎng)或外網(wǎng)進行系統(tǒng)參數(shù)的瀏覽。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳送給腿3和現(xiàn)？系統(tǒng)。
[0012]上述連接包括有線網(wǎng)絡(luò)連接和無線網(wǎng)絡(luò)連接；所述有線網(wǎng)絡(luò)連接采用工業(yè)標準的工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)，將與無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端連接的儀表及設(shè)備進行485網(wǎng)絡(luò)鏈接；所述無線網(wǎng)絡(luò)連接包括無線網(wǎng)絡(luò)和21^66網(wǎng)絡(luò)。
[0013]上述21曲66無線網(wǎng)絡(luò)由012(}無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊組成，所述既可以是終端，也可以是中繼器，任何一個點都是自己的終端模塊，也是另一個點的中繼模塊，任何一個模塊故障，信號會自動跳過這個中繼，繼而找到下一個中繼傳輸信號，不影響數(shù)據(jù)的傳輸。
[0014]上述儀表及設(shè)備均可配備數(shù)字通訊接口，能與工業(yè)計算機系統(tǒng)組成0(:3控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、？10控制系統(tǒng)及遠距離遙測遙控系統(tǒng)。
[0015]上述工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)中使用標準的485接口 10(18118協(xié)議就能夠完成復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換應(yīng)用。
[0016]上述無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器的系統(tǒng)軟件部分使用架構(gòu)的⑶編程平臺+1101-080^1: 801進行編制；
軟件功能分為:計量數(shù)據(jù)采集部分、計量數(shù)據(jù)處理部分、計量數(shù)據(jù)顯示部分、計量數(shù)據(jù)庫處理部分、數(shù)據(jù)報表生成部分、數(shù)據(jù)報表查詢部分、數(shù)據(jù)曲線查詢部分、使用人員權(quán)限功能部分及網(wǎng)絡(luò)客戶端瀏覽查詢功能。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于:是一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，它是傳統(tǒng)采集方法無法完成的工業(yè)現(xiàn)場無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且使用通訊管理器可以融合現(xiàn)有主流的不同通訊網(wǎng)絡(luò)，可對腿3和現(xiàn)？系統(tǒng)提供有用數(shù)據(jù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理系統(tǒng)拓撲圖；
圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸流程圖；
圖3為本發(fā)明通訊流程圖；
圖4為本發(fā)明搭建有線網(wǎng)絡(luò)示意圖；
圖5為本發(fā)明搭建無線通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本分明的目的、技術(shù)方案和特點更加清晰，下面結(jié)合附圖和具體實施過程對本發(fā)明進行詳細描述。
[0020]參見圖1、圖2及圖3，一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，包括依次連接的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、？10控制系統(tǒng)、008控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)接收終端、無線終端太陽能供電裝置、無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器裝以及通訊管理器；上述各個裝置均在工業(yè)現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件的控制下進行數(shù)據(jù)的傳輸/處理，其特殊之處在于:
所述無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端設(shè)置于工業(yè)現(xiàn)場每個工位點，每幾個臨近工位點有線連接組網(wǎng)后安裝一套無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、一套控制系統(tǒng)以及一套0(:3控制系統(tǒng)；
若干無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端和無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端按照4曲66無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)置的網(wǎng)段進行優(yōu)化組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳送至無線數(shù)據(jù)接收終端，最終發(fā)送給無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器；
所述無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器再通過通訊管理器與公司內(nèi)部域網(wǎng)、外部的或⑶尺3網(wǎng)絡(luò)鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享/處理；所述通訊管理器將工業(yè)現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊轉(zhuǎn)換為局域網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸；集中有扣？協(xié)議解析及跨網(wǎng)段乂？~端口解析。
[0021]上述無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端對現(xiàn)場工位點的壓力、溫度、流量及熱量工業(yè)參數(shù)，以及？仏、008控制系統(tǒng)的參數(shù)進行采集或修改。
[0022]上述無線終端太陽能供電裝置可對無法進行供電的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端進行供電，完成采集以及轉(zhuǎn)發(fā)工作。
[0023]上述公司內(nèi)部域網(wǎng)包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(123)和工廠管理系統(tǒng)⑶即)。
[0024]上述工業(yè)現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件，由以下幾個主要功能模塊組成:
1)現(xiàn)場工業(yè)參數(shù)模塊
采用流程圖表示法，以及地理位置標記方法形象顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)；
2)控制系統(tǒng)參數(shù)模塊
負責將？1匕008等控制系統(tǒng)的控制參數(shù)以及相關(guān)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場使用要求顯示出來；
3)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化處理模塊
可實時對采集到的數(shù)據(jù)進行存盤、備份處理，為今后查詢提供數(shù)據(jù)服務(wù)；
4)報表、查詢、曲線功能模塊
可對數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存的數(shù)據(jù)進行分類查詢(比如按車間、按功能等),具有實時曲線、歷史曲線以及數(shù)據(jù)報表的打印功能；
5)用戶管理功能可對用戶進行使用權(quán)限的設(shè)定，以及賬戶和密碼的創(chuàng)建和修改功能；
6)界2 3發(fā)布和數(shù)據(jù)共享功能
具有界2 3發(fā)布功能，其他授權(quán)用戶可通過局域網(wǎng)或外網(wǎng)進行系統(tǒng)參數(shù)的瀏覽。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳送給腿3和現(xiàn)？系統(tǒng)。
[0025]上述連接包括有線網(wǎng)絡(luò)連接和無線網(wǎng)絡(luò)連接；所述有線網(wǎng)絡(luò)連接采用工業(yè)標準的工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)，將與無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端連接的儀表及設(shè)備進行485網(wǎng)絡(luò)鏈接；所述無線網(wǎng)絡(luò)連接包括無線網(wǎng)絡(luò)和21^66網(wǎng)絡(luò)。
[0026]上述21曲66無線網(wǎng)絡(luò)由012(}無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊組成，所述既可以是終端，也可以是中繼器，任何一個點都是自己的終端模塊，也是另一個點的中繼模塊，任何一個模塊故障，信號會自動跳過這個中繼，繼而找到下一個中繼傳輸信號，不影響數(shù)據(jù)的傳輸。
[0027]上述儀表及設(shè)備均可配備數(shù)字通訊接口，能與工業(yè)計算機系統(tǒng)組成0(:3控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、？10控制系統(tǒng)及遠距離遙測遙控系統(tǒng)。
[0028]上述工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)中使用標準的485接口 10(18118協(xié)議就能夠完成復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換應(yīng)用。
[0029]上述無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器的系統(tǒng)軟件部分使用架構(gòu)的⑶編程平臺+1101-080^1: 801進行編制；
軟件功能分為:計量數(shù)據(jù)采集部分、計量數(shù)據(jù)處理部分、計量數(shù)據(jù)顯示部分、計量數(shù)據(jù)庫處理部分、數(shù)據(jù)報表生成部分、數(shù)據(jù)報表查詢部分、數(shù)據(jù)曲線查詢部分、使用人員權(quán)限功能部分及網(wǎng)絡(luò)客戶端瀏覽查詢功能。
[0030]參見圖4，搭建有線網(wǎng)絡(luò)。有線通訊網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)標準的工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)場將儀表及設(shè)備進行485網(wǎng)絡(luò)鏈接。
[0031]參見圖5，下一步搭建無線通訊網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)負責現(xiàn)場分散的能源計量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，將較為分散的能源計量儀表組成整個系統(tǒng)的能源計量網(wǎng)絡(luò)；無線網(wǎng)絡(luò)使用無線6？1？8網(wǎng)絡(luò)，和21^66網(wǎng)絡(luò)。
[0032]下一步無線、有線網(wǎng)絡(luò)的混合搭建。在車間內(nèi)部及有線環(huán)境允許的情況先采用有線方式，無線加有線混合組網(wǎng)方式。
[0033]下一步搭建辦公局域網(wǎng)絡(luò)。將全廠設(shè)備、儀表數(shù)據(jù)分析處理后，存儲在專業(yè)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，可在全廠辦公網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進行按權(quán)限設(shè)置進行數(shù)據(jù)分析、瀏覽，查詢及打印功能。
[0034]下一步廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)搭建設(shè)置專業(yè)的冊13服務(wù)器，在I社6111的廣域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可按權(quán)限設(shè)置進行數(shù)據(jù)分析、瀏覽，查詢及打印功能。
[0035]相關(guān)各授權(quán)單位終端計算機通過公司內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)瀏覽、監(jiān)控遠程數(shù)據(jù)，設(shè)置專用的數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)器，進行數(shù)據(jù)處理、存貯。
[0036]開放外部網(wǎng)絡(luò)訪問功能后，外部授權(quán)用戶也可以通過1社61116七網(wǎng)絡(luò)進行訪問。
[0037]重點案例詳細介紹:
1)某鉀肥有限公司鹽田生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)八.項目實例詳細描述
鉀肥生產(chǎn)過程中，鹽湖鹽田管理尤為重要，需要定時根據(jù)生產(chǎn)工藝，將不同的鹽湖鹵水定量抽到不同的鹽湖中。
[0038]但是鹽湖分布較廣，湖區(qū)較大，每個湖區(qū)的面積至少為16平方公里，無法通過有線方式進行通訊連接。這樣對每個湖區(qū)的每個泵站進行定時、定量工作，以及對每臺抽水泵的控制與實時監(jiān)控變得非常困難，幾乎無法實現(xiàn)實時監(jiān)控。以前的工作方式是人為的泵站駐守監(jiān)控，電話匯報實時數(shù)據(jù)。
[0039]8.本項目系統(tǒng)方案簡介
本項目系統(tǒng)實際解決了以上等難題。
[0040]實時監(jiān)測控制各個泵站的實時運行數(shù)據(jù)及設(shè)備運行狀態(tài)；
通過？仏系統(tǒng)對每臺泵站進行控制及流量計量，每臺？仏系統(tǒng)外接本項目系統(tǒng)的012(}無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊(21^66網(wǎng)絡(luò))；
各個湖區(qū)的各個泵站控制系統(tǒng)，通過012(}無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊組成21曲66無線網(wǎng)絡(luò)，各個網(wǎng)絡(luò)終端蜂窩式無線互聯(lián)；
在鹽田采收站安置無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，進行無線網(wǎng)絡(luò)接收，在此處安裝有本項目系統(tǒng)的設(shè)備管理器對接收數(shù)據(jù)進行匯總、分析處理。
[0041]0.應(yīng)用技術(shù)無線21^66網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；
工業(yè)485網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；
可編程控制系統(tǒng)；
設(shè)備管理器系統(tǒng)；
光纖以太網(wǎng)技術(shù)；
跨網(wǎng)段的乂？~技術(shù)；
數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)；
1613服務(wù)器發(fā)布等。
[0042]0.本項目系統(tǒng)應(yīng)用實例的優(yōu)越性
以前人工值守監(jiān)控，現(xiàn)在遠程自動監(jiān)控，每個工作泵站按2人計算，由于是高原無人區(qū)，每人每月工資5000元，各種保險及補助3000元計算。每月每個泵站工資支出(5000+3000) X2=16000 元。每年 16000X12=192000 元安裝合同中80個泵站計算，每年鉀肥廠就人工工資節(jié)省:
192000X80=1536 萬元丨年。
[0043]而整個鉀肥公司的生產(chǎn)湖區(qū)很多，如果全部使用本項目系統(tǒng)，節(jié)省資金數(shù)目巨大；
幻如果不使用本項目系統(tǒng)中的21^66無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有線通訊距離1000米左右，有線485無法連接。
[0044]如果采用光纜連接通訊，每個湖區(qū)按4-寬度計算，架設(shè)電纜桿，高原區(qū)每個按2000元、每50米一個電纜桿、光纜每米3元、還有拉線鋼繩每米2元計算。
[0045]一個湖區(qū)的光纜，拉線價格:4000米X (3.0+2.0)=20000 一個湖區(qū)電纜桿價格:2000^ (4000/50)=160000
光纜終端，中繼以及熔接安裝費用不計算，每個湖區(qū)的保守成本在160000+20000=18力.7X1。
[0046]而使用本項目系統(tǒng)的012(}無線網(wǎng)絡(luò)終端只需要一個，成本不到4000元。每個湖區(qū)節(jié)省:180000-4000=17.6 萬元。
[0047]本項目系統(tǒng)中的80個湖區(qū)此項節(jié)省成本:
17.6X80=1408 萬元。
[0048]2)某公司能源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) ￡.項目實例詳細描述
目前的能源計量監(jiān)測系統(tǒng)910用人工抄表方式，每月定時抄表人員對全廠水、氧氣、壓縮空氣、煤氣、天然氣、蒸汽、煤、電數(shù)據(jù)進行抄表。全廠能源計量儀表分布較廣，要對全廠的儀表通過有線方式進行數(shù)據(jù)通信，難度較大，有線方式受走管布線、供電電源、安裝場所和維修等的限制，采用有線方式是很難完成的，更不可能保證數(shù)據(jù)的實時性、可靠性和完整性，安裝調(diào)試及后期維修成本巨大。
[0049]空氣壓縮機、泵站等設(shè)備的運行狀態(tài)等無法實時監(jiān)控，采用人工巡檢方式，很多設(shè)備出現(xiàn)故障后不能及時發(fā)現(xiàn)處理。
[0050]基于以上等復(fù)雜情況，就使得整個能源計量數(shù)據(jù)系統(tǒng)實施的要求更為嚴格。采用本項目系統(tǒng)的無線網(wǎng)路及數(shù)據(jù)處理成為唯一的選擇。
[0051]本項目系統(tǒng)方案簡介
車間內(nèi)實施局部485網(wǎng)絡(luò)通訊:對各個車間及無法使用有線連接的安裝地點，使用無線通訊技術(shù)，組成能源計量網(wǎng)絡(luò)；
無線網(wǎng)絡(luò)中繼:采用電池及太陽能板供電方式在室外可自由方便的增加無線網(wǎng)絡(luò)中繼，使得整個能源計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定、可靠、節(jié)能環(huán)保；
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器:使用專業(yè)的數(shù)據(jù)采集處理軟件，對整個能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)進行集中采集處理；
6.本項目系統(tǒng)應(yīng)用實例的優(yōu)越性
對天然氣計量儀表，由于是防爆工作區(qū)域，且在廣闊區(qū)域，沒有拉通訊電纜及供電的可能性，項目系統(tǒng)采用的是微功耗的012(}無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，采用太陽能供電電池供電方式解決此項難題。其他的通訊方式均無法實現(xiàn)對天然氣計量的數(shù)據(jù)交換。
[0052]這種沒有供電的防爆場所，是有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它方式的無線傳輸系統(tǒng)無法做到的。
[0053]搭建的21^66無線網(wǎng)絡(luò)不需要單獨的網(wǎng)絡(luò)運行費用，不需要移動運營商的網(wǎng)絡(luò)支持與制約，是自建的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。穩(wěn)定可靠，節(jié)點增加簡單方便，且節(jié)點增加越多網(wǎng)絡(luò)越穩(wěn)定。此項其他的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)，用有線網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)。
[0054]此項目系統(tǒng)不需要人工處理，自動完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)交換及報表輸出，系統(tǒng)的使用可大大節(jié)省人工抄表及人工值守的費用。
[0055]本項目系統(tǒng)使用前計量室12人進行報表處理及計量數(shù)據(jù)抄表，項目系統(tǒng)使用后僅需3-4人即可。
[0056]按照節(jié)省8人工作成本計算:
每人工資按3000元計算，每月節(jié)省工資3000 X 8=24000元/每月。
[0057]每年節(jié)省工資:24000元/每月X 12=288000元。
[0058]10年使用計算，節(jié)省工資:288000元X 10年=2880000元。
[0059]11.本項目系統(tǒng)的地理位置定位功能
在整個能源計量網(wǎng)絡(luò)的測點中，測量數(shù)據(jù)可方便的定位到實時地理位置；對通訊故障，儀表故障也可實時的定位到廠區(qū)平面測點安裝圖中的實際安裝的地理位置，為快速排除故障提供有效的保證。
[0060]2)某公司能源計量系統(tǒng) 1.項目實例詳細描述
各分公司距離較遠，最大距離6-71^，生活區(qū)距廠區(qū)距離也較遠，由于化工廠，廠里各個能源計量儀表分布非常分散，橫河1^3、新華1^3、溫度、壓力、流量、電能儀表等，儀表類型、數(shù)量較多；大多數(shù)電能儀表分布在廠外的用電單位內(nèi)，故用有線通訊方式進行能源計量不可行。
[0061]以前能源計量通過人工定期抄表方式，不能實時進行檢測能源使用狀態(tài)，且數(shù)據(jù)處理龐大，容易出錯。
[0062]攪拌機、泵站等設(shè)備的運行狀態(tài)等無法實時監(jiān)控，采用人工巡檢方式，很多設(shè)備出現(xiàn)故障后不能及時發(fā)現(xiàn)處理。
[0063]基于以上等復(fù)雜情況，就使得整個能源計量數(shù)據(jù)系統(tǒng)實施的要求更為嚴格。采用本項目系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理成為唯一的選擇。
[0064]了.本項目系統(tǒng)方案簡介車間內(nèi)實施局部485網(wǎng)絡(luò)通訊；
對各個車間及無法使用有線485通訊連接，各個車間外部使用無線通訊技術(shù)，組成能源計量網(wǎng)絡(luò)；
無線網(wǎng)絡(luò)中繼:采用電池及太陽能板供電方式在室外可自由方便的增加無線網(wǎng)絡(luò)中繼，使得整個能源計量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定、可靠、節(jié)能環(huán)保；
廠外電能儀表計量采用012(}無線通訊模塊，搭建穩(wěn)定可靠的21曲66無線網(wǎng)絡(luò)，進行電能的實時監(jiān)控；
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器:使用專業(yè)的數(shù)據(jù)采集處理軟件，對整個能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)進行集中采集處理；
'關(guān)系型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫:使用專業(yè)的數(shù)據(jù)庫處理軟件，對能源數(shù)據(jù)進行管理、存貯、查詢、報表打印等功能；
101)/113辦公網(wǎng)絡(luò):使整個公司的辦公網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何可授權(quán)計算機終端均可對對全廠能源計量數(shù)據(jù)進行查詢、報表等功能；
各個分廠到監(jiān)控室采用光纜進行數(shù)據(jù)傳輸；
采用0？0接口方式:各部分數(shù)據(jù)監(jiān)控、遠程數(shù)據(jù)采集、008控制系統(tǒng)均開發(fā)使用統(tǒng)一標準的0？0通訊接口實現(xiàn)。
[0065]【應(yīng)用技術(shù)無線21^66網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；
工業(yè)485網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；
0？0接口技術(shù)；
設(shè)備管理器系統(tǒng)；
跨網(wǎng)段的乂？~技術(shù)；
數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)；
1613服務(wù)器發(fā)布等。
[0066]1.本項目系統(tǒng)實例的優(yōu)越性
0)對天然氣計量儀表由于是防爆工作區(qū)域，且在廣闊區(qū)域，沒有拉通訊電纜及供電可能性，項目系統(tǒng)采用的是微功耗的012(}無線網(wǎng)絡(luò)，采用太陽能供電電池供電方式解決此項難題。其他的通訊方式均無法實現(xiàn)對天然氣計量的數(shù)據(jù)交換。
[0067](1)搭建的21^66無線網(wǎng)絡(luò)不需要單獨的網(wǎng)絡(luò)運行費用，不需要移動運營商的網(wǎng)絡(luò)支持與制約，是自建的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。穩(wěn)定可靠，節(jié)點增加簡單方便，且節(jié)點增加越多網(wǎng)絡(luò)越穩(wěn)定。此項其他的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)。
[0068]廠外距離較遠且能源計量設(shè)備分布非常分散，使用有線網(wǎng)絡(luò)通訊無法實現(xiàn)；
6)開發(fā)標準的0？0接口技術(shù)
本項目系統(tǒng)中涉及到1^3、智能儀表、電能表、生產(chǎn)運行設(shè)備等種類較多，通訊接口、通訊方式類型也非常廣泛，因此本項目系統(tǒng)對各類型設(shè)備開發(fā)標準的0？0接口，使得通訊及遠距離的數(shù)據(jù)交換十分簡單，且標準化；
此項目系統(tǒng)不需要人工處理，自動完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)交換及報表輸出，系統(tǒng)的使用可大大節(jié)省人工抄表及人工值守的費用。
[0069]以前能源計量需要各個分廠計量人員定期巡檢設(shè)備運行狀態(tài)，定時人工抄表，然后匯總分析后，再上報到集團公司計量處，集團公司再根據(jù)上報數(shù)據(jù)報表匯總，分析，才能制定能源計劃及生產(chǎn)節(jié)能狀態(tài)及設(shè)備運行效率。周期長，工作繁重，且容易出錯。
[0070]邑)本項目系統(tǒng)的實施，大大簡化了能源計量、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的工作。能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個分廠的能源使用及設(shè)備運行效率及狀態(tài)，具有不可替代的重大意義。
[0071]大大簡化了工作強度，減少了工作人員。本項目系統(tǒng)使用后每個分廠計量抄表人員至少減少4人。
[0072]按照三個分廠共減少人員3X4=12人；
每人工資按3000元計算，每年節(jié)省工資一項:
3000X12=36000 元 / 每月
每年節(jié)省工資:36000元/每月X 12=432000元
1.本項目系統(tǒng)應(yīng)用實例的系統(tǒng)拓撲圖。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，包括依次連接的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、PLC控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)接收終端、無線終端太陽能供電裝置、無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器以及通訊管理器；上述各個裝置均在工業(yè)現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件的控制下進行數(shù)據(jù)的傳輸/處理，其特征在于: 所述無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端設(shè)置于工業(yè)現(xiàn)場每個工位點，每幾個臨近工位點有線連接組網(wǎng)后安裝一套無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端、一套PLC控制系統(tǒng)以及一套DCS控制系統(tǒng)； 若干無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端和無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端按照zigbee無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)置的網(wǎng)段進行優(yōu)化組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳送至無線數(shù)據(jù)接收終端，最終發(fā)送給無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器； 所述無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器再通過通訊管理器與公司內(nèi)部域網(wǎng)、外部Internet或GPRS網(wǎng)絡(luò)鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享/處理；所述通訊管理器將工業(yè)現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊轉(zhuǎn)換為局域網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸；集中有TCP協(xié)議解析及跨網(wǎng)段VPN端口解析。
2.如權(quán)利要求1所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于: 所述無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端對現(xiàn)場工位點的壓力、溫度、流量及熱量工業(yè)參數(shù)，以及PLC、DCS控制系統(tǒng)的參數(shù)進行采集或修改。
3.如權(quán)利要求1所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于: 所述無線終端太陽能供電裝置可對無法進行供電的無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端、無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)終端進行供電，完成采集以及轉(zhuǎn)發(fā)工作。
4.如權(quán)利要求1所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于: 所述公司內(nèi)部域網(wǎng)包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和工廠管理系統(tǒng)(ERP)。
5.如權(quán)利要求1所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于: 所述工業(yè)現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件，由以下幾個主要功能模塊組成: 現(xiàn)場工業(yè)參數(shù)模塊 采用流程圖表示法，以及地理位置標記方法形象顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)； 控制系統(tǒng)參數(shù)模塊 負責將PLC、DCS等控制系統(tǒng)的控制參數(shù)以及相關(guān)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場使用要求顯示出來； 數(shù)據(jù)庫優(yōu)化處理模塊 可實時對采集到的數(shù)據(jù)進行存盤、備份處理，為今后查詢提供數(shù)據(jù)服務(wù)； 報表、查詢、曲線功能模塊 可對數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存的數(shù)據(jù)進行分類查詢，具有實時曲線、歷史曲線以及數(shù)據(jù)報表的打印功能； 用戶管理功能 可對用戶進行使用權(quán)限的設(shè)定，以及賬戶和密碼的創(chuàng)建和修改功能； WE B發(fā)布和數(shù)據(jù)共享功能 具有W E B發(fā)布功能，其他授權(quán)用戶可通過局域網(wǎng)或外網(wǎng)進行系統(tǒng)參數(shù)的瀏覽； 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳送給MES和ERP系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1?5任一所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述連接包括有線網(wǎng)絡(luò)連接和無線網(wǎng)絡(luò)連接；所述有線網(wǎng)絡(luò)連接采用工業(yè)標準的工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)，將與無線數(shù)據(jù)采集發(fā)射終端連接的儀表及設(shè)備進行485網(wǎng)絡(luò)鏈接；所述無線網(wǎng)絡(luò)連接包括無線GPRS網(wǎng)絡(luò)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)。
7.如權(quán)利要求6所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)由DYZG無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊組成，所述既可以是終端，也可以是中繼器，任何一個點都是自己的終端模塊，也是另一個點的中繼模塊，任何一個模塊故障，信號會自動跳過這個中繼，繼而找到下一個中繼傳輸信號，不影響數(shù)據(jù)的傳輸。
8.如權(quán)利要求7所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述儀表及設(shè)備均可配備數(shù)字通訊接口，能與工業(yè)計算機系統(tǒng)組成DCS控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及遠距離遙測遙控系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述工業(yè)485通訊網(wǎng)絡(luò)中使用標準的485接口 ModBus協(xié)議就能夠完成復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求9所述工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述無線數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器的系統(tǒng)軟件部分使用.Net架構(gòu)的C#編程平臺+Microsoft SQL Server進行編制； 軟件功能分為:計量數(shù)據(jù)采集部分、計量數(shù)據(jù)處理部分、計量數(shù)據(jù)顯示部分、計量數(shù)據(jù)庫處理部分、數(shù)據(jù)報表生成部分、數(shù)據(jù)報表查詢部分、數(shù)據(jù)曲線查詢部分、使用人員權(quán)限功能部分及網(wǎng)絡(luò)客戶端瀏覽查詢功能。
【文檔編號】H04L29/08GK104301370SQ201410329739
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】魏冀 申請人:陜西東輝智能儀器有限公司