1　項目背景

隨著生產規模的提升，場地面積不斷增加，廠區安全風險、車間環境質量及廠務設施的平穩運行是確保連續生產的關鍵，智慧工廠數字化平臺應能全面監控廠區的關鍵指標，進行預警及聯動，直觀展示廠區現場危險源、環境和廠務的實時運行狀況，實現自我偵測與防御，具備可配置的安全環境態勢感知數字化系統。

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行分級監控，無法對危險源做分類的配置和顯示，使用操作不直觀和方便。

環境監控：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，現場的移動AGV監測裝置在系統中不可配置，實際路線變更后無法及時的更新，造成顯示異常，不能實時的顯示實際信息。

廠務系統：電力、空壓、暖通等通過單獨的BA系統進行監控，未納入統一的平臺，實現集中監控，還是分散的單棟控制。

3　項目目標

（1）安全系統

實現所有危險源分類分級監控，覆蓋所有顯著危險源，高風險點實現預警聯動，實時推送預案；集成智能巡檢機器人等智能巡檢手段，對無人庫房進行24小時不間斷巡檢，控制早期火災風險。

（2）環境監測

增加移動環境監控AGV系統的可配置性，可以對監控路徑和點進行編輯調整，系統能夠自動更新；集成手持式潔凈度測試儀，實現數據的互聯互通；把溫濕度、廢水、廢氣數據納入統一平臺，實現集中在線監控。

（3）電力監控

監測電力系統相關參數（電壓、電流、功率因數等），出現異常時可通過預設方案實現聯動控制。

（4）空壓監控

監測壓力、溫度、流量和露點等數據，能夠進行預警，并且自動啟用備用設備。

（5）暖通監控

實現壓力、溫度、流量、風機風閥狀態、風機頻率等數據的監測，能夠根據環境參數自動調節。

4　方案亮點

（1）自主可配：采用完全自主可控的國產化方案，基于全組態平臺開發，可以在線進行產線布局等配置，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，統一了接入協議，實現了數據的整體接入和全域時空感知。

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

5　系統架構

圖2 系統架構圖

（1）數據采集層

現場布置傳感器、攝像頭、移動監控AGV小車、智能巡檢機器人和PLC等硬件，對指標數據進行采集，實現不同應用子系統、不同設備接口協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，具備集成運營管理，數據分析處理，模塊組件庫，集中開發遠程部署等能力。為系統提供后臺服務支撐，保證系統穩定運行。采用亞控科技管控一體化組態平臺 KingFusion，建立業務功能模型、對象、計算邏輯，以及基于 Web的可視化界面，形成完整的業務功能。由于 KingFusion平臺對底層數據存儲進行了封裝，用戶無需關心數據庫結構和配置等，只需建立業務數據和邏輯即可，利用組態技術，使得業務功能開發、擴展、運維更加容易，工作量更小。

（3）展示層

實現跨平臺展示，可視化空間切換，模型與數據聯動，提高用戶對運營和整體業務的理解。包括 Web接入服務和Web客戶端環境。使用Html5、Javascript、CSS等技術，利用界面組態環境，生成可視化界面。能夠支持各類主流瀏覽器，支持移動終端瀏覽。

6　系統功能

6.1　駕駛艙

管理駕駛倉作為一個管理可視化解決方案，能夠讓企業管理者像在飛機或汽車駕駛艙里面對儀表盤一樣，直觀地監測企業運營情況，并對異常關鍵指標預警和挖掘分析。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，能極大地輔助企業管理者了解相關決策信息，抓住主要問題和問題的主要方面，對潛在問題提早預警，從而使企業更好地實現經營和管理目標。

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

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

危險源進行分類分級監控，可以在線配置。預警發生時，可以在總覽圖跳動提醒，點擊危險源標識可以進入到局部區域展示畫面。嚴重報警自動彈窗提示，并進行視頻和設備聯動，采取緊急措施。

6.3　環境管理

結合AGV小車和現場傳感器，實時監測各類環境參數（潔凈度、溫濕度、噪音、照明度等），并通過三維圖形化展示，可以自動進行區域差值計算。巡檢路線和產線支持在線配置，滿足柔性生產要求。

（1）模型配置

支持模型的導入導出，可以實現模型的升級維護，并且能夠根據現場布局進行產線的在線擺放，減少項目重復投資，提高系統利用率。

圖4 模型配置

（2）路線配置

為應對現場布局調整，提供AGV監測路線配置功能，可以調整巡檢點和巡檢路線，匹配實際生產需要。

圖5 路線配置

（3）園區漫游

通過3D模型展示整個園區的全貌，可以借助鼠標、鍵盤以第一視角進行漫游，同時可以進行單體聚焦，進入單體廠房后，可以根據巡檢小車自由漫游，并結合數據進行展示。

圖6 聚焦

圖7 自由漫游

（4）環境監測

實時監測環境參數，并進行圖形化展示，保證合適生產環境，提供基本保障。同時可以通過差值圖算法實現區域數字化展示，形象的評估當前環境質量。

圖8 環境監測

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實時監測，在監控界面上用不同的圖標和顏色表示接通、分斷、短路或者過載故障等運行狀態，同時包含聲音報警和文字提示，方便值班人員及時處理故障。

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、回風、過濾器、冷熱盤管、送風機、空調機組等組成，空調機組的主要監控內容包括送風量、回風量、新風量、送風溫度、送風濕度、送風機啟停、回風機、空氣凈化器等。

6.6　空壓系統

結合空壓工藝圖，實時監測空壓數據，提供空間切換列表。監測壓力、溫度、流量、露點和加載狀態等數據，出現異常自動報警，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

系統記錄各個子系統的報警信息，歷史報警存儲于數據庫中，供查詢使用。操作員可以對實時報警信息進行確認、消音、清除等處理，當報警點恢復到正常狀態的范圍時，系統自動將報警系統恢復顯示為報警恢復狀態。報警信息分類如下：

• 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，報警發生后自動匹配預案，指導現場處置。同時可以根據現場處置情況，重新完善預案，不斷更新優化。

摘自《自動化博覽》2020年10月刊