力控元申ThingNet智慧燃气物联网运维平台建设方案

一、力控元申ThingNet智慧燃气物联网运维平台背景

某燃气有限公司的主营业务为管道天然气销售、营业收费、用户服务，天然气管网工程建设，各类管网设施的运行、维护、保养、维修、抢修，天然气市场开发及利用等。现有SCADA系统的情况如下：
1)、现有组态系统画面功能太少，使用不灵活，不满足常规组态软件的功能。
2)、高调站的数据分布在两个不同的系统中，不方便整体进行查看和管理。
3)、现有系统工艺流程画面不美观，且风格不统一。
4)、数据采集频率过大，最短采集频率为3分钟。
5)、系统版本老旧，数据源分散，维护困难。
6)、总中心接入的高调站的数据中间环节较多，总体效率不高，出问题的风险也相对较大。

二、力控元申ThingNet智慧燃气物联网运维平台建设目的

本方案采用力控IoT工业云平台作为综合平台，实现对设备、传感器、PLC、控制系统、管理软件等不同来源的海量数据在云端的集成与汇聚。通过对设备运行的实时监控，减少因突发情况造成的设备损坏、生产效率降低、停产等情况。

实现以下目标：

1、流程可视化

提供从车间级到工艺单元场景，主要提供工艺运行参数展示、工艺仿真动画、工艺流程演示、工艺原理说明等功能，使用户进一步详细了解具体工艺单元的生产细节。

2、综合大屏可视化

针对工厂全景实现多维度全面监控，包括对设备本身、生产设备、车间能耗、原材料、安防设备等不同类型的对象，集中统一进行监控。同时集成工厂现有系统数据，或追加数据采集系统，实现对生产核心指标及关键数据的集中监控，将“不可见”的生产现场数据变为“可见”，通过可视化大屏的方式进行最终呈现。实现对生产运营的综合监控。

3、数字孪生应用
数字孪生又称“数字双胞胎”，是将工业产品、制造系统、城市等复杂物理系统的结构、状态、行为、功能和性能映射到数字化的虚拟世界，通过实时传感、连接映射、精确分析和沉浸交互来刻画、预测和控制物理系统，实现复杂系统虚实融合，使系统全要素、全过程、全价值链达到最大限度的闭环优化。

4、智慧运维管理
通过IoT工业云平台可实时监视所有设备的运行、故障状态及系统设定参数等，并可通过中央对现场设备进行设定、修改。当工作设备故障时，自动产生报警，并提示相关人员进行检修。并且实现移动端提醒的功能。

三、力控元申ThingNet智慧燃气物联网运维平台方案概述

智慧燃气物联网运维平台解决方案主要分为三大部分，首先利用FCloudComm物联网网关进行设备现场硬件的采集。然后上传到IoT工业云平台实现数据的可视化，配合MIP微信小程序从而实现了从本地数据采集、到云端数据存储、到移动终端浏览、再到平台数据展现和运维等功能，构建全智慧运维体系。从而为设备产品提供产品全生命周期、协同研发、设备优化、质量监测等各式各样的服务。

平台支持远程云端部署和本地化部署。整体方案是一款面向基础数据展示、企业设备上云、综合可视化应用的工业云平台，是工业云边端一体化的中枢。

可实现在移动端、电脑端对生产各种场景进行巡检、监控与管理，与微信小程序MIP配合，完成巡检、工单等设备运维和管理。可组态配置大屏可视化、流程图可视化，用于展示生产数据、设备运维、组织决策等类型数据以及符合现场工艺的流程图HMI界面。

丰富可视化配置组件类型，可提供丰富的趋势、饼图、散点、柱状图可视化组件，支持图与图之间的混搭，便于用户快速构建自主的可视化页面。

四、力控ThingNet智慧燃气物联网运维平台功能

智慧燃气IOT工业云平台主要采用力控ThingNet工业云平台，通过本云平台能够实时获取所属所有设备的工作状态、各项参数，以及相关的运维数据，支持移动浏览、大屏显示等功能，能够为设备厂家提供数据依据，方便厂家的售后以及产品的维护、为运维等相关公司提供运维管理等相关功能。

一、可视化功能

流程图

显示当前站点的组态后的流程图，通过该图能够实时观看现场工艺参数，并支持数据下置、多页面跳动等功能；

云组态

该功能为一个web组态功能，通过开放的各种图形和控件，工程师能够通过拖拽的方式组态出符合现场工艺的流程图，并关联相关数据，在云端完全实现本地SCADA流程图的功能。

大屏驾驶舱

该功能同为一个web组态功能，通过开放的各种柱状图、饼图和曲线等控件，工程师能够根据需要组态出各种应用场景的大屏显示，如：节能减排大屏、环保监测大屏和车间看板等大屏。

数字孪生

（1）构建设备的模型

本项目通过3D建模技术对整个设备进行数字孪生体模型建立，并通过3D建模、模数转换、模型渲染技术对模型进行渲染，结合物联网数据采集平台对现场设备进行数据采集，从而建立一个与物理空间高度相似、不断交互、高效精准协同运作的信息空间模型。

全方位展示“整体态势呈现、故障动态报警、安全实时监控、统计信息汇总、事件变化趋势”等多维宏观态势。

（2）建立3D可视化模型

本项目充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，完成整个厂区在虚拟空间的映射，搭建起反映实体系统全生命周期过程的一种面向养殖工厂的数字孪生系统。该系统包括物理空间、承载数字孪生系统的信息空间、连接物理空间和信息空间的通信接口，以及制造大数据智能分析算法库。

前期3D模型建立完成后，后期可通过拖拉拽的方式来实现。方便后续相同产品的搭建。可完全开放给客户，客户后期可自主建立自己的模型。

（3）实时监控子系统的状态

基于三维模型，融合物联网实时数据，动态展现设备实时运行状态。基于BIM三维模型，可以直观的各个空间进行查看与管理，精准化管理每个房间，查看设备的数据（温流量、温度、压力、密度及pH值等，以及水质COD、氨氮、总氮、总磷等参数）以及资源管理、打扫、维修等都是基于空间进行划分。

（4） 实时显示报警信息

对于环境数据危进行监测预警，当出现报警或者故障，比如温度过高，自动联动通风、广播等系统，以最快是速度联系安保人员，保障安全 。与消防系统连接。当火灾发生时，可利用AI智能分析火灾区域，实时提醒值班人员进行救援。同时，救援前基于pad端，根据不同着火点可快速智能分析出最佳进攻救援路线，辅助消防员第一时间做出最佳行动，最大程度确保厂区人员与财务的安全。

对视频流中特定行为进行姿态识别分析检测：对于有禁区闯入、异常事件等行为，自动报警定位，并多种方式传达给最近的工作人员。基于大屏处理全过程呈现，缩短事件应急处理速度。

5. 实时视频信息接入

通过与视频系统连接，可实时查看各个子系统的现场视频。联动视频信息还可以实时报警，并且记录事件状态。

二、基础功能

曲线浏览

曲线支持自定义选点查看，能够记忆上一次选点，分为实时和历史浏览；

报警查询

本功能用于浏览该站点下的所有报警信息，分为实时报警和历史报警，支持导出和打印等功能；

报表查询

报表支持自定义选点查询，能够记忆上一次选点，支持导出和打印等功能；

GIS地图浏览

显示当前站点的地理分布；

实时数据浏览

展示当前站点的所有实时数据，内包含站点的图片和地理坐标信息；

站点管理

该功能用于新建站点，包含站点名称、描述、地理位置等内容，并能够绑定流程图以及关联文档资料和摄像机等信息；

模型功能

本功能用于编辑物模型，以设备为对象，编辑该模型的属性、事件和服务，如下说明：

计算引擎

该功能为数据计算使用，通过类VC简化的脚本编写，能够获取实时和历史数据，进行计算、实现统计分析、逻辑控制等功能，例如：电量的计算、设备能效比的计算、设备OEE的计算等等。

该脚本服务支持多节点多线程并发运行，并且做到团队间隔离，保证计算的稳定性。

三、系统管理

菜单配置

支持菜单自由配置，以及资源的配置；

用户管理

管理员根据需要创建用户，并且花费用户角色，分配用户权限；

超级管理

可以自由的创建公司，并且分配管理员。

五、力控元申ThingNet智慧燃气物联网运维平台移动端应用

移动端采用力控MIP工业微信小程序，小程序能够对接力控组态软件和Fcloudcomm物联网网关，实现对工控现场的数据实时浏览和查询，配合IoT工业云平台实现设备远程运维等功能。

并且可与工业现场的各品牌组态软件、SCADA软件对接，也能够与现场的OPC、modbus等标准协议的设备对接，通过微信的小程序，实现移动终端对工业现场的设备或系统数据实时浏览和查询。通过手机小程序可查看浓度，流量，CO2产量数据，CO2累计产量数据，以及环境温度、湿度等各类数据，同时可以查看设备所处状态。

六、力控元申ThingNet智慧燃气物联网运维平台总结

智慧燃气物联网运维平台构建一个对燃气浓度，流量，CO2产量数据、进行实时监控，动态分析，优化控制，以及智能巡检、视频监控、智能报警和应急处理等功能工业物联网平台，实现了各系统间的协同运作，消除了各模块系统间的信息孤岛，有效实现了IO与OT的融合，提高企业智能制造水平，加速企业进行数字化转型。