引言：

深圳市智物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有限公司（簡稱“智物聯(lián)”）成立于2014年，是提供智慧工業(yè)核心引擎的企業(yè)，也是國內(nèi)最早的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商之一。是第一批入選廣東省（工信廳）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)供給資源池企業(yè)，也是廣東省“上云上平臺”試點(diǎn)示范供應(yīng)商。智物聯(lián)多個客戶獲國家工信部或省市工信部門認(rèn)定的“智能制造標(biāo)桿案例”。

當(dāng)下個性化定制、小批量多品種的需求越來越大，實(shí)體企業(yè)面臨著生產(chǎn)成本、運(yùn)維成本上升等困難，倒逼企業(yè)通過數(shù)字化、信息化解決問題。MVR（機(jī)械式蒸汽再壓縮裝置）是高度個性化產(chǎn)品，可能一張圖紙只生產(chǎn)一臺裝備。智物聯(lián)通過對MVR蒸發(fā)裝備運(yùn)行大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行挖掘應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障診斷與預(yù)防性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)全生命周期設(shè)備智能運(yùn)維與管理。

一、項(xiàng)目概況

1. 項(xiàng)目背景

隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國家對環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的重視和各種政策出臺，環(huán)保、化工、造紙、電力等傳統(tǒng)行業(yè)對于低能耗、高效率的MVR節(jié)能技術(shù)需求越來越多，據(jù)中研普華報道，2016年全球MVR規(guī)模達(dá)到300億元，預(yù)計(jì)到2020年，市場規(guī)模將達(dá)500億元以上。MVR蒸發(fā)技術(shù)作為國家重點(diǎn)推廣的節(jié)能環(huán)保技術(shù)之一，列入國家發(fā)改委《國家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄》，為國家環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮巨大作用，有著良好的發(fā)展前景。

MVR主要運(yùn)用于蒸發(fā)濃縮物料，與傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)相比，具有節(jié)能優(yōu)勢。目前國內(nèi)已成功運(yùn)用在化工廢水零排放、糖醇有機(jī)濃縮、制藥中間體濃縮、精餾乏汽利用等方面。

MVR是高度個性化產(chǎn)品，可能一張圖紙只生產(chǎn)一臺裝備，MVR制造企業(yè)面臨以下挑戰(zhàn)：

（1）設(shè)備故障無法預(yù)知

設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障后，再對其進(jìn)行清洗，就容易造成突發(fā)停機(jī)，因此需要建立完善的預(yù)警機(jī)制。

（2）設(shè)備/客戶分布在國內(nèi)不同區(qū)域，設(shè)備狀態(tài)難以掌控

MVR蒸發(fā)裝備分布全國各地，但是設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)只能存儲于工業(yè)現(xiàn)場，無法獲知多臺設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也無法快速遠(yuǎn)程地查看備的運(yùn)行狀態(tài)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

（3）人工獲取設(shè)備故障信息成本高

機(jī)器出現(xiàn)故障時，只能人工查看設(shè)備故障，并且只有在設(shè)備附近才能獲知故障問題并判斷故障應(yīng)對策略，導(dǎo)致人工成本過高。

（4）檔案信息人工錄入，維保成本較高

人工錄入維保狀況，紙質(zhì)檔案管理；沒有進(jìn)行定期維護(hù)，當(dāng)設(shè)備老化或是出現(xiàn)故障后才進(jìn)行處理，降低了生產(chǎn)效率。

基于以上背景，智物聯(lián)開展智能MVR蒸發(fā)裝備研究，將物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能決策平臺等技術(shù)應(yīng)用到MVR蒸發(fā)裝備中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理和運(yùn)維服務(wù)，全方位提升產(chǎn)品智能化水平。

2. 項(xiàng)目簡介

本方案支持多套MVR蒸發(fā)裝備的大規(guī)模接入，通過收集MVR的運(yùn)行參數(shù)，全面采集、監(jiān)控與分析設(shè)備在自動進(jìn)料預(yù)熱、母液回流智能化溫度補(bǔ)償、蒸餾水質(zhì)調(diào)節(jié)等方面的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障診斷與預(yù)防性維護(hù)，提高了MVR蒸發(fā)裝備的運(yùn)行效率，降低了運(yùn)行操作成本，減輕了MVR蒸發(fā)裝備制造企業(yè)的售后服務(wù)壓力，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

3. 項(xiàng)目目標(biāo)

1、通過實(shí)時采集換熱設(shè)備的溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)大數(shù)據(jù)分析判斷后，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)作出預(yù)警分析和故障診斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)維；

2、通過對換熱器運(yùn)行參數(shù)分析預(yù)警，提前告知客戶進(jìn)行預(yù)防性清洗，降低故障停機(jī)率5%以下。

3、通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄，從故障、報警、事件、服務(wù)四個維度進(jìn)行設(shè)備的生命周期管理，同時針對設(shè)備的檔案、維保進(jìn)行單獨(dú)管理。

二、項(xiàng)目實(shí)施概況

1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容

（1）方案架構(gòu)

本方案將MVR蒸發(fā)裝備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，通過裝備的自動控制軟件、PLC控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集終端Aprus數(shù)據(jù)適配器、Apieco邊緣計(jì)算控制器去兼容適配MVR蒸發(fā)裝備，并將采集和梳理的數(shù)據(jù)整合處理后上報至MixIOT工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，同時接收MixIOT平臺發(fā)送的控制指令，將控制指令信息發(fā)送至現(xiàn)場的MVR蒸發(fā)裝備，可進(jìn)行遠(yuǎn)程后臺對數(shù)據(jù)的實(shí)時在線分析和監(jiān)控管理。后臺端大數(shù)據(jù)處理量化，將以手機(jī)APP、液晶大屏顯示和電腦將信息展示在用戶面前，并且平臺能夠自動判別設(shè)備故障類型、得到設(shè)備故障風(fēng)險預(yù)警時間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障診斷與預(yù)防性維護(hù)，大幅降低故障發(fā)生頻率。提高設(shè)備的智能化水平，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量運(yùn)行管理。

圖1  方案架構(gòu)

（2）MVR蒸發(fā)裝備關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集分布圖

圖2  MVR蒸發(fā)裝備關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集分布圖

（4）主要功能

①實(shí)時監(jiān)控子系統(tǒng)

PC、APP、大屏實(shí)時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對重點(diǎn)參數(shù)可設(shè)置特殊的上報觸發(fā)條件和上報周期。

圖3  實(shí)時監(jiān)控子系統(tǒng)

②遠(yuǎn)程故障診斷子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對于設(shè)備產(chǎn)生的故障報警進(jìn)行分類，關(guān)聯(lián)設(shè)備運(yùn)行常見問題，并且針對不同級別的故障報警，可采取不一樣的響應(yīng)策略

圖4  遠(yuǎn)程故障診斷子系統(tǒng)

③全生命周期管理子系統(tǒng)

檔案管理：對設(shè)備建立檔案信息，從基本信息、設(shè)備信息以及控制器信息三個方面的知識性文檔進(jìn)行歸檔管理；維保掛歷設(shè)定其各項(xiàng)維保業(yè)務(wù)的作業(yè)規(guī)范，設(shè)計(jì)各種維保任務(wù)的觸發(fā)規(guī)則，對設(shè)備維保全過程進(jìn)行全面監(jiān)控。

圖5  生命周期子系統(tǒng)

④大數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)

INDASS 工業(yè)數(shù)據(jù)分析服務(wù)系統(tǒng)能夠在采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和邊緣計(jì)算，輸出運(yùn)行指數(shù)分析、運(yùn)行趨勢分析報告、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、風(fēng)險和優(yōu)化的分析報告等，便于使用者在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步對設(shè)備運(yùn)行狀況、穩(wěn)定性、未來趨勢、運(yùn)行風(fēng)險等進(jìn)行深入分析，給客戶提供更增值的服務(wù)。

圖6  數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)

⑤估計(jì)值分析系統(tǒng)Evacs

Evacs對兩種“估計(jì)值”進(jìn)行分析和計(jì)算，包括“偏態(tài)估計(jì)值”和“增量估計(jì)值”。

偏態(tài)估計(jì)值：指物聯(lián)網(wǎng)對象（設(shè)備）在一段時間里面的實(shí)際狀態(tài)，基于“與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)偏差程度”這個模型算出來的一個估計(jì)值。

增量估計(jì)值：指物聯(lián)網(wǎng)對象（設(shè)備）在一段時間里面，基于“在某個方面可能出現(xiàn)的累積效果”這個模型的一個估計(jì)值。

圖7  Evacs功能頁面

2. 網(wǎng)絡(luò)、平臺或安全互聯(lián)架構(gòu)

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

本方案通過在設(shè)備側(cè)安裝數(shù)據(jù)采集適配器來采集數(shù)據(jù)，通過2G/4G、wifi等網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫说闹锌仄脚_進(jìn)行處理，并通過PC、APP、大屏對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程全部實(shí)時監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如下：

圖8  網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

3. 具體應(yīng)用場景和應(yīng)用模式

（1）具體應(yīng)用場景

本方案為高端裝備、特種裝備行業(yè)（如 MVR蒸發(fā)裝備、工業(yè)壓縮機(jī)、工業(yè)鍋爐、發(fā)電機(jī)組、重型動力設(shè)備等）的設(shè)備生產(chǎn)制造、設(shè)備使用企業(yè)，提供基于 “設(shè)備運(yùn)行管理、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、運(yùn)行數(shù)據(jù)處理、運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、以及運(yùn)行策略優(yōu)化”的體系化的解決方案，為這些企業(yè)在“安全生產(chǎn)、節(jié)能增效”相關(guān)方面提供服務(wù)，滿足生產(chǎn)制造企業(yè)向服務(wù)型制造企業(yè)轉(zhuǎn)型的迫切需求。

（2）應(yīng)用模式

通過對MVR蒸發(fā)裝備運(yùn)行大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行挖掘應(yīng)用，建立MVR蒸發(fā)裝備服務(wù)模式，把全國的MVR蒸發(fā)裝備維修工程師整合到統(tǒng)一的服務(wù)平臺上面，提供更多的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)向服務(wù)型制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。

4. 安全及可靠性

本方案對設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、傳輸、使用、交換等不同層面進(jìn)行授權(quán)、加密、時效等安全保障。

（1）DCP（Data Collecting Protection）——數(shù)據(jù)采集保護(hù)

MixIOT數(shù)據(jù)終端——Aprus Ⅱ（二代適配器）、Aprus Ⅲ（三代適配器）、Aprus X（超級適配器）和Apieco（邊緣計(jì)算控制器）等，與工業(yè)設(shè)備對接和采集數(shù)據(jù)時有一個安全標(biāo)準(zhǔn)：即對MixIOT要采集數(shù)據(jù)的設(shè)備進(jìn)行“保護(hù)性采集”；目的是防止有人利用MixIOT的數(shù)據(jù)終端進(jìn)行非法數(shù)據(jù)采集、防止采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)被發(fā)送到其他非法未經(jīng)授權(quán)的地方。

（2）REP（Remote Execution Protection）——遠(yuǎn)程執(zhí)行保護(hù)

REP也是對設(shè)備的保護(hù)。通常MixIOT通過應(yīng)用端（FIDIS）或者APP對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，REP則對此類遠(yuǎn)程操控提供一個保護(hù)機(jī)制，防止數(shù)據(jù)終端被非法劫持和控制、或非法向設(shè)備發(fā)送操控指令，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行安全隱患。

（3）TSL（Transmission Security Layer）——傳輸安全層

數(shù)據(jù)終端（適配器）采集到數(shù)據(jù)后，將其傳輸?shù)讲渴鹪诎⒗镌?、華為云、亞馬遜云的MixIOT平臺。TSL將保障傳輸過程中所有數(shù)據(jù)都在一個傳輸安全層里面進(jìn)行。目的是防止在數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)被非法盜取或竄改。

（4）ASL（Application Security Layer）——應(yīng)用安全層

數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)終端采集并傳輸?shù)?/span>MixIOT平臺后，各種數(shù)據(jù)會被不同地使用，比如實(shí)時監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等。ASL就是提供了一個安全層，使得所有數(shù)據(jù)的使用都是在該安全層里面進(jìn)行。這也是為了防止數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)的非法使用。

（5）DESL（Data Exchange Security Layer）——數(shù)據(jù)交換安全層。

MixIOT是一個開放的體系，可以與第三方的系統(tǒng)對接和共享數(shù)據(jù)，比如SCADA、MES、ERP等。與第三方的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，涉及到與其他第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。MixIOT體系中所有的數(shù)據(jù)交換，都是通過MixIOT體系中DESL保護(hù)下的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)進(jìn)行的，以防止與未經(jīng)授權(quán)的非法第三方系統(tǒng)進(jìn)行任何數(shù)據(jù)交換導(dǎo)致的安全隱患。

三、下一步實(shí)施計(jì)劃

在現(xiàn)有MVR設(shè)備的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)上，借助大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)的提取、分析功能，將MVR蒸發(fā)裝備運(yùn)行參數(shù)通過工業(yè)數(shù)據(jù)橋傳給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析判斷后將有價值的數(shù)據(jù)返回，實(shí)現(xiàn)MVR全自動調(diào)整運(yùn)行，自動計(jì)算控制排放母液的量，同時針對數(shù)據(jù)分析出合理的停機(jī)檢修時間，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，為MVR蒸發(fā)裝備的智能化生產(chǎn)管理助力。

四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果

1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）合理科學(xué)地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評估設(shè)備運(yùn)行狀況

在本方案中，設(shè)備故障預(yù)警、規(guī)劃合理停機(jī)檢修時間、評估設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性等需求都需要通過對數(shù)據(jù)的嚴(yán)格分析演算來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過MixIOT對數(shù)據(jù)的整理組織后，再使用智物聯(lián)研發(fā)的通用分析工具INDASS和EVACS進(jìn)行處理，就能夠在最短的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的分析工作，滿足客戶的需求。

①獲取設(shè)備進(jìn)出耗排以及壓縮機(jī)運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，并通過MixIOT的整理組織后，使用智物聯(lián)的估計(jì)值分析系統(tǒng)Evacs進(jìn)行計(jì)算，從進(jìn)出耗排的角度，評估、計(jì)算運(yùn)行狀態(tài)，同時計(jì)算出原料管道的增量，得出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、管道堵塞程度的結(jié)論。

②獲取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)，并通過MixIOT整理組織后，利用智物聯(lián)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析服務(wù)系統(tǒng)INDASS，分析整個裝置的運(yùn)行指數(shù)，評估設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

以上通過觀測分析設(shè)備的當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)，評估設(shè)備是否穩(wěn)定運(yùn)行，從而預(yù)測設(shè)備未來可能出現(xiàn)的報警或故障并及時預(yù)防。

（2）大數(shù)據(jù)應(yīng)用，挖掘深層價值

通過對數(shù)據(jù)的分析、對比、整合，提供能耗降耗的改進(jìn)措施以及解決方案，助力企業(yè)開發(fā)更適合市場、符合應(yīng)用環(huán)境的產(chǎn)品，制定更加有效的市場產(chǎn)品策略。

2. 實(shí)施效果

江蘇瑞升華能源科技有限公司（以下簡稱“瑞升華”）是新型 MVR 節(jié)能蒸發(fā)裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售安裝的高科技企業(yè)，產(chǎn)品銷量在國內(nèi)同行業(yè)位居前三。瑞升華采用了深圳智物聯(lián)的服務(wù)，把分布在全國各地的幾百套設(shè)備的運(yùn)行信息全部收集起來，實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時分析、計(jì)算，據(jù)此還可以給客戶提供及時有效的預(yù)警性維護(hù)提示，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

l  減少維護(hù)人力：人力配置由至少3 人/臺降至1 人/臺。

l  降低單位能耗：蒸發(fā)噸水電耗不超過30 千瓦時，蒸發(fā)噸水蒸汽消耗不超過100 公斤。

l  持續(xù)降低故障率：設(shè)備無故障運(yùn)行時間不低于60天，故障停機(jī)率降至5%以下。