基于物联网2.0智慧工厂解决方案

生产辅助系统的智能化管理基于物联网2.0的智慧工厂解决方案摘要目前，大多数工厂，与生产不直接相关的照明、生产现场等辅助系统，还是粗放式管理，有较大的浪费。在推崇“高质量发展”的今天，迫切需要提质增效，以便在新一轮产业变革中立于不败之地。方案紧扣“低碳节能、科技智能、高效安全”时代特点，以工厂内分布最广、数量多、位置好、天生带电、扩展方便的照明为物联网载体，利用WF-IoT技术建设智慧工厂，实现生产辅助系统的智能化管理，减少浪费，提升企业竞争力。1）按需照明，最大化地避免无效照明，节省电费开支；2）水、电、气等能耗数据的实时掌握，便于资源的科学调度，准确核算成本，实现节约增效。3）利用识别定位和视频联动，准确记录生产人员在各个工艺流程上的移动轨迹，规范作业操作，以便产品质量的责任追溯；4）对生产设备的故障，及时预测和预警，减少停机时间，提高设备有效利用率；5）实现生产现场的自主环境控制，保护人员和资产的安全，提高产品质量和经济效益。1背景围绕生产过程和品质控制，很多工厂都引入了EDC、ERP、PDM等信息化系统，为企业的发展壮大带来了巨大效益。然而，与生产不直接相关的照明、能耗、状态监测、现场管控、资产管理等生产辅助系统，由于位置分散、对象复杂、业务跨度大，大多关注不多，目前还是粗放式管理。近年来，“节能、低碳、绿色”理念深入人心，生产辅助系统的能源浪费引起了大多数企业的高度重视；加之，产品质量的提升与生产现场的管控密切相关。特别是，随着新一轮科技革命和产业变革的深入，智能转型是企业在第四次工业革命大潮中提质增效、由大变强的关键。贯彻《中国制造2025》提出的“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”基本方针，追求更高的产品质量和经济效益，成为了绝大多数企业必然选择。建设智慧工厂，实现生产辅助系统的数字化、网络化、智能化，应当达成以下目标：最大化地避免无效照明，节省电费开支；实时掌握生产过程中的水、电、气等各类能耗的计量数据，以便资源的科学调度和准确核算成本，实现节约增效；记录每个生产人员在各个工艺流程上的处理过程，以便产品质量的责任追溯；对生产设备设备故障进行预测和及时预警，减少停机时间，提高设备有效利用率；监测生产现场的温度、湿度、气压、有害气体、烟雾等环境参数，控制空调、新风系统和消防系统，在提高产品质量管控水平的同时保护人员和资产的安全。今天，具有“网格拓扑、云/霾/雾融合计算、分布式智能、可软件定义、全自动控制、应用即服务”等特征的物联网2.0正在向我们走来。物联网2.0技术可以使“物”具有语境感知能力，实现生产辅助系统的智能化管理，为工厂的智慧生产、敏捷生产积累所需的大数据资源，才可能让一般的工厂进化成真正的智慧工厂。2方案概述本方案紧扣“低碳节能、科技智能、高效安全”时代特点，以工厂内分布最广、数量多、位置好、天生带电、扩展方便的照明为主要的物联网载体，利用具有物联网2.0特征的WF-IoT技术“一网多用、一物多能”的特性，对工厂内的环境参数（照度、环境、有害气体、空气质量等）、设备设施（动力、空调、新风、安防、消防、生产设备等）和人员（人员信息、位置动态等）进行采集和智能控制，形成一个从低层物联网末端到顶层业务应用云端的“融合网”，一体化融合商用照明网、识别定位网和广域无线传感网等低层物联网，与工厂的局域网及广域网实现数据交互与共享，实现生产辅助系统的智能化管理，对工厂各类生产辅助系统实现精细化管理，最大化地降低能耗和日常运维成本，提高生产质量水平。总体思路如下：用智能照明灯和智能网关组成商用照明物联网，结合动能开关、场景开关和强大的自适应控制，实现按需照明，最大化地避免无效照明，节省电费开支；通过加装物联网芯片，使散布在各处的水、电、气等能耗计量表就近入网，能耗数据实时掌握，既有助于资源的科学调度，又有利于准确核算成本，实现节约增效。利用商用照明物联网的识别定位功能，联动视频监控，可以准确记录每个生产人员在各个工艺流程上的移动轨迹，既有助于规范人员的作业操作，又有利于产品质量的责任追溯；在生产设备上，部署无线智能感知器，自动感知生产设备的运行状态和参数，利于设备故障的及时预测和预警，减少停机时间，提高设备有效利用率；在生产现场，部署无线智能感知器和无线智能驱动器，在线监测生产现场的温度、湿度、气压、有害气体、烟雾等环境参数，控制空调、新风系统和消防系统，既有助于产品质量控制，也有利于保护人员和资产的安全。3系统拓扑智慧工厂生产辅助系统的拓扑结构主要分为感知、传输、云端和应用等四层。智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智LED智智智智智智智LED智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智(智智智智)WF-IoT智智智智智智智WF-IoT智智智智智智智智智智智智智智智/智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智…智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智WEB智WEB智智智APP智智APP智智APP智智APPWEB智WEB智智智APP智智APPWEB智WEB智智智智智智智智智智智智智…智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智图1智慧工厂生产辅助系统的拓扑结构图1）感知：通过照明物联网和内网，直接联动网络摄像机，将感知到的人员ID、位置、照片（或视频）、耗电量、耗水量、耗燃气量以及生产设备状态等信息传到云端。另外，照度、环境温度、湿度、空气质量、烟雾等信息可以不上传至云端，在感知网内对空调（含新风系统）、消防报警系统、照明灯、门禁等设备进行智能控制。2）传输：以商用照明物联网为载体，实现在内网和公共网上的融合传输。3）云端：部署WF-IoT云端管控平台，以解析“感知层”采集到的各类信息，并向应用层提供业务数据信息和运维状态数据，还可以通过统一接口与“智慧工厂云”进行信息和数据交换。4）应用：面向运维人员、操作人员、设计人员和管理人员，主要包括运维、视频监控和业务管理等应用，以方便运维人员对平台的维护和管理，操作、设计和管理等人员对业务管理。4主要功能基于物联网2.0的“智能管理系统”，其功能主要包括智慧照明和拓展功能两部分。其中：智慧照明功能是基础功能，可以不需要监控中心（管理中心或上位计算机系统）即可单独运行；拓展功能无需大规模施工，无网络流量费，可以依托照明物联网实现。具体见下图2所示。智智智智智2.0智智智智智智智智智智智智/智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智智…智智智智…智智智智智智图2智慧工厂的功能组成图智慧工厂生产辅助系统“智能管理系统”主要实现以下功能：1）智慧公共照明。对工厂的综合车间、生产办公区、会议室、宿舍、电梯厅、楼梯间、公共卫生间、地下停车场等场所以及室外亮化景观的照明进行智能化改造升级。无需更改原有电气回路，即可实现智能灯具之间无线自组网，从而搭建起工厂的基础物联网；无需控制线缆，即可建成节能、便利、安全的智能照明系统，实现全自动智能控制、灵活的本地控制、一键式场景控制和集中可视化控制等多种控制效果，满足不同场景照明需求。2）生产环境控制。在线监测车间、生产办公区、会议室等工作场所的温度、湿度、气压、可燃气体、有害气体、烟雾等环境参数，对照明、空调（含新风系统）、加湿/除湿器、消防系统、喷雾除臭降尘设备等，实现不依赖云端（或上位计算机）的智能控制，使工作场所始终是舒适的照明、适宜的体感、清新的空气、健康的环境，以便加强生产线的产品质量控制，并同时为人员和资产安全提供手段。3）能耗计量管理。通过对散布在工厂各处的水、电、气等能耗计量表进行无线智能采集，自动采集能耗计量表的数据和信息，以电子地图方式显示整个中心的能耗地图和趋势，实现能耗的精确监测和管理，为工厂准确核算成本，科学调度资源，实现节约增效、科学管理提供数据支撑。4）生产设备管控。对生产设备的运行状态和技术状况进行在线监测，自动感知设备的健康状态，及时对生产设备的故障进行预测、预警和安全断电停机，提高设备有效利用率。5）生产现场监控。每个操作人员佩带手环，利用融合物联网的识别定位功能，联动视频监控，可以准确记录每个操作人员在各个工艺流程上的移动轨迹，既有助于规范人员的作业操作，又有利于产品质量的责任追溯。5优势&特色1）降低建设成本，一体化融合同时实现智慧照明、生产现场、安全保护、紧急报警、环境监控、生产设备、节能控制、安全预警等传统十余项强弱电功能；强弱电、基础网络、综合智能化一体化融合，避免了重复建设；取消了控制回路，极大简化了供电回路，降低了建设、安装成本，后续维护简单、费用低；智能化综合投资可以降低5到10倍。2）降低安全风险，彰显人性化实现了门禁、传感器、视频摄像头、环境数据、人员位置、照明灯具、空调、消防等设备的智能物联，对生产设备的智能管控；对操作人员实现的主动安全保护及智能预警，低成本实现了安全预警、立体防护，大大提升工厂的整体安全水平；实现与工厂其他业务应用的无缝衔接，确保设计人员和管理人员及时掌握工厂能耗、现场操作工艺等情况，以便有针对性地做好管理；实现对动力、环境、设备等运行监测，超出设定范围时自动发出预警，同步触发联动报警、视频等，毫微知著，防患于未然；智慧照明带来人性化、理想化的体验，保证有人出现时，监控画面始终高清，提高防护等级，实现了安全与节能的完美统一。3）降低综合能耗，创绿色标秆采用高效节能第四代LED智能灯具，相较于传统灯具，一次节能超过50%；通过高效光源、动态调光，二次节能超过15%；通过多种智能传感器、视频联动等，实现“人来灯渐亮，人走灯渐暗，延时后自动关”全自动照明控制，三次节能约15%到90%。通过与空调、新风系统的智能化联动控制，极大地降低了能耗；通过对整个工厂能耗的动态实时监测，优化运行流程，实现节能降耗。4）提升用户体验，凸显科技感实现了所有公共区域照明、空调等设备的全自动控制，全自动日夜模式切换、节假日模式转换，无需人工干预和管理；实现了一键式场景控制，场景包括同步联动空调、新风、视频、门禁等设备；实现了灵活的本地控制，无源无线智能控制器可以部署在任何位置，可以控制任意的控制对象；管理人员可以通过移动客户端和管理终端，实现远程、统一、集中的、可视化、智能化控制。