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“智慧工业”基本概念

SCHIELE“智慧工业”系统是专为中国大陆各类工业行业设计的智能化全面解决方案,该方案构建了一个统一的工业安全防范管理、智能化管理和整体服务平台。

中国大陆工业的发展特点与欧洲和北美地区相比,工业自动化程度相对比较低,智能化管理基本空白。对于工业自动化程度相对比较高的传统行业,SCHIELE“智慧工业”系统应用的主要目的是人身安全、设备安全、环境安全、节约能源、工业现场的操作过程控制、以及智慧办公等,并可根据需要,与现有工业自动化系统进行对接;对于工业自动化程度相对比较低的传统行业,SCHIELE“智慧工业”系统应用,除了完成人身安全、设备安全、环境安全、节约能源、工业现场的操作过程控制的目的外、将同步实现工艺流程的自动化。

目前部分工业企业已经建立外围安全防范系统以及相关环节的智能化控制手段,但绝大多数工业的智能化系统是由若干个可实现单项功能的小系统组合而成,是相互独立的信息孤岛,并不是一个完整的工业智能化系统,远远不能满足生产现场对安全和智能化程度的实际需求。

 “智慧工业”系统以SCHIELE专有技术IGnet为核心,以数据集成为基础,无需再通过网络系统集成、应用系统集成将各子系统集成为一个的整体系统,而是直接构建一个统一完整的智能系统。通过各功能模块间的数据共享和互操作,实现“信息孤岛”一体化,功能互动全面化。其中视频数据全部储存到本地或云端数字视频存储中心统一管理。

 “智慧工业”系统各功能模块可以相对独立运行,或由中央管理平台协调运行。中央管理平台设有24小时值守工作站和具有数据查询、处理能力的客户端工作站。

“智慧工业”系统特性

兼容欧洲及其它国际标准的智能建筑系统通信协议IGnet,约定了规模化建筑群中远程通信、远程控制、数据交换、声音及图像传输等相关信息传输的协议。可满足特大规模化建筑群高品质传输的应用需求。因此可以解决中国大型工业智能化的一体化技术难题。

“智慧工业”系统具有许多鲜明特色,其中最有特色的为六大特性为:

1、以局域互联网为基本网络架构,以总线或无线或电力线载波为扩展架构,兼容KNX、Modbus、BACnet等现行协议,具有良好的兼容性。

在工业企业互联网技术已得到普遍应用的的背景下,这一技术特点对构建“智慧工业”将具有重要意义。

2、IGnet协议是SCHIELE的核心技术,可打通从底层硬件到云端的全程通信。

    这一特点使得“智慧工业”这一概念可以工业智慧网络不再局限于单个工厂,可以便捷地扩展到一个大的地理范围,让工厂与所在地区的社会职能部门或其它工厂实现互联互通。

3、摒弃子系统拼接技术,构建一体化的单系统架构。

    这一技术特点使得大型智能化系统不必再着重于单个子系统功能的实现,而是立足于目标区域内全面功能的建设,大大简化了网络系统架构。

4、运用普适计算技术,实现智能系统智慧化;

    全方位运用普适计算技术,使得各种智能化模块具有相对独立运行的特点,使得互联互通更加快捷和深入,使得系统可以成长为“学习型”、“思想型”的智慧化系统。

5、运用分布式技术,提高组网便利性及系统稳定性。

    分布式技术的应用,使得实现微小目标区域内的多功能智能化目的成为可能,同时兼顾到构成大网络的需要,并且微小目标区域内的智能化功能运行不依赖于中央处理平台,从而使得大型网络组网更加便利,系统运行更加稳定。

       6、标准化通信协议,标准系统良好的扩展性。

   “智慧工业”系统方案的实现主要取决于本系统良好的扩展能力,统一的标准化通信协议为系统扩展创造了基本条件。无论是基本架构,或者扩展架构,或者功能模块,都可以在后期有需求时进行扩充和升级,使得“智慧工业”成为可生长的智慧系统。

“智慧工业”中央管理平台

“智慧工业”中央管理平台是基于空间可视化、智能化和集成管理自动化为核心技术支撑,实现对工业智能化各功能模块进行统一的监测、控制和管理;实现跨区域的数据共享、数据互操作、功能联动和远程监控;为工业、楼宇智能化系统集成监控、管理、服务提供强有力的工具。

中央管理平台以工业智能化集成应用为核心功能,数据的共享和互操作通过OPC、ODBC和中间件等接口在管理层实现,为用户提供了一个统一的集成管理操作平台。

系统基于用户服务、业务管理、数据服务三层构架,用统一的通信协议、相同的环境和统一的操作软件进行集中管理。应用系统采用面向空间、面向对象、面向用户的组件设计,通过操作系统中间件,应用程序可方便地嵌入系统中。

系统平台基于B/S与C/S结合的框架结构,强大的GIS工业图形化导航,快速进入需要的管理层面,查询所有智能化系统的空间布局和属性状态。基于中央管理平台上获取的各种管理信息,由管理平台统一组织,统一处理。整个管理平台是一个具有监视、控制、管理一体化功能的强大的综合信息管理系统。

“智慧工业”系统功能

 以中央管理平台为枢纽的“智慧工业”系统,以其系统所拥有的强大技术优势,可为中国大陆地区的工业企业提供多方位的高级智能化服务。

A.  构建高级智能安全体系

一体化的“智慧工业”系统可以提供以下的重要的安全防范功能:

1人身安全

对所有工作区域,根据危险性、重要性、必要性等进行分类,对所有人员根据工作需要进行严格的出入授权设置,并实施严格的门禁管控,避免非专业人员出现在不必要的区域,减少人身安全事故的发生。

    所有重要区域的人员进出记录,即时人员数量、姓名都能够随时查询。一旦遇到紧急情况,可迅速启动应急预案,实施快速准确的疏散和救援。

    以可控、可闻、可视的通信方式,作为人身安全管理的主要措施。

2设备安全

从工业自动化系统获取实时工作状态监测,根据设备特性和历史运行经验,进行设备工作状态分析预测,若有潜在隐患,做出预警判断,实时传送至运行管理中心,根据多种处理预案进行处理,防患于未然。

应用图像分析技术,监视重要设备运行数据、指示灯等运行状况,作为独立的监控手段,提高设备运行的安全性。

3环境安全

通过视频监控、红外气体等各类感应探测、电子巡更等技术手段,提高工业现场环境的安全性。

1)视频监视记录

以视频方式监视工业现场、其它公共部分,包括道路、办公场所、仓库、停车场等,并且实现和其他系统的联动。当其他安防设备报警时,自动把相近的监视设备的图像切换到监控主屏幕。重点布控区域实现移动目标自动跟踪功能。

2)安全报警

以红外、气体、特别是有毒有害气体、温度、湿度、照度等各类感应探测设备为主,发现非安全因素并进行预警或报警,还可以联动各种声光设备,显示设备、应急设施、消防设施。

3)消防报警联动

发生消防报警警示信号时,可以自动联动相应位置的监控摄像机;消防报警与车辆管理联动,可实现有消防报警时车辆的无阻通行;消防报警与巡更系统联动,可实现有消防报警时显示最近的巡更人员位置。


4)治安巡逻评估

严谨并可灵活应用的治安巡逻管理措施,图形化显示巡更员巡更线路轨迹及到达每个巡更点的时间。系统可自动生成分类记录报表并打印,对脱岗、被盗、失职进行分析。

5)周界安全检视

当设在工厂周界的防非法攀越报警装置被触发时,集成平台弹出报警的图形界面和相应区域的摄像视频,显示处理预案及离出事地点最近的保安人员的位置。

6)车辆安全停泊

系统采用车辆视频监视、驾驶员图像对比,感应卡远距离身份自动识别等技术,实现车辆高效率的高安全性的出入及停泊。实时数据集成到中央管理平台进行管理,可对历史数据进行统一管理和查询。

7)访客视频确认

访客到来,门岗值班人员可呼叫被访人员进行视频确认后才予以放行,减少意外发生。并可以进行访客图像存储记录,便于建档查询。

以被访人员信息为准,联动门禁通道,约束访客行动路线。

B.构建高效智能节能体系

照明、空调、通风、给排水是工业企业能源消耗的主要因素,特别是工业照明耗电量已占全国电力总消耗的13%。如何有效解决工业能耗,已成为当今国内节能减排的重要议题。

造成能源浪费的一个主要原因是管理不便:设备多、分布广,操作不便,无法随时查看各个设备运行情况、准确管理能耗设备,大量不必要的使用造成能源浪费、设备发生故障无法及时检查处理等。

智能控制是解决这一问题的重要手段。通过物联技术、将能耗设备互联起来,采用各类智能控制方式进行控制和调节,以达到减少浪费、节约能源的目的。

可采用的智能控制方式有:就地控制、情景控制、系统控制、远程控制、手持终端控制、手机控制、时钟控制、照度控制和感应控制等......。应用举例如下:

1.智能开关可按照日常习惯进行就地控制。根据需求,开关可以任意设定所需控制对象。

    2.控制终端可选择普通强电开关、SCHIELE控制面板、SCHIELE情景面板、SCHIELE触摸屏或等多种方式。

    3.可按照工作情景的需要预设哪个区域或哪几个照明灯应该亮或是灭,或者照度多少,空调是开还是关,或者温度多少,等等。比如某班组加班,某两个班组加班,全车间加班,某班组下班,全车间下班等等。根据当时工作情景, 一键操作,即可达到目的。或通过指纹识别、人脸识别自动判断、自动控制。

    4.系统软件可以进行实时控制,将照明、空调等系统的状况用图形模拟显示在监视器上,操作者可在屏幕上观察到设备的实际开关状态,并可通过鼠标点击灯具图形来控制各个回路。 

    5.在软件菜单可以选择想要的情景,只需点击需要的情景,系统便会自动执行。所有情景可以自定义,可增减和修改。

    6.根据季节、作息时间、照度温度的变化编制好时间控制程序,回路自动按程序开关。

    也可设置每天的某个时间、每个星期的某几天、周末时间、每个月的某个时间,甚至每一年的某个时间段的时间事件。

    7.远程控制终端可以设置在局域网内部或外部,可以通过网络进行远程控制; 

    8.操作人员可以是车间主管,调度员,工厂领导,动力主管,厂区物业等。根据权限可以进行不同操作。

9.手持控制终端一般在车间现场使用,可以由安全生产管理员或其他责任人操作使用,现场需具有WIFI环境; 

手持终端触摸界面可以进行单个照明灯或空调或广播控制,也可进行各种工作情景控制。

    10.经过授权的值班人员,普通手机植入专用软件后,可以在车间现场使用,现场需具有WIFI环境; 

    手机也可以进行单个照明灯或空调或广播控制,也可进行各种工作情景控制。

    11.阴天室外自然光照度低,根据室外照度,调节室内照明系统,以创造舒适的照明环境;

    晴天室外自然光照度高,根据室外照度,调节灯光强度或者关闭照明灯光路数,节约能源。

    节假日,公司举行一些活动,可以根据活动需求,选择合适的照度,营造想要的活动气氛。

    12.通过一些感应设备,例如人体红外感应器、人体动态感应器、照度感应器等来对照明、空调等系统进行控制。

13.厂区路灯可以独立控制,也可以就近与有关车间联动管理,根据车间加班情况自动开关。

14.工厂可集中在线巡视所有能耗设备工作状态,并可进行统一管理;减少照明、空调等设备不必要的工作时间,提高照明设备寿命;

15.管理制度程序化,按需自动管理各种照明设备,达到最佳使用效果;减少设备不必要的工作时间,提高设备使用寿命;减少不必要的浪费,达到最佳节能效果。

 C.构建严谨智能管理体系

工厂管理的严谨性涉及到安全、产品质量、生产效率、工厂整体运营效率等方方面面。在管理规范的基础上实行智能化程序管理,将会最大可能地提高严谨性。

1.现场操作管控

现场操作的管控对于杜绝安全事故、保证产品质量至关重要,可采取以下智能管控措施:

1)专有区域管控:只有被授权开放的区域才能在指定时间开放;

2)专有人员管控:只有被授权身份的人员才能在指定时间通行或在岗;

3)专有路线管控:根据作业目标指定并且是仅有的通行路线;

4)专有目标管控:根据作业计划指定并且是专门的工作目标;

5)专有流程管控:根据作业标准指定并且是仅有的工作流程;

6)多种管控措施交叉并行运用,可彻底解决现场操作的管控难题。

2.机电设备运行管理

    电梯,中央空调、通风,给排水、公共照明、景观喷泉,绿化灌溉,配电柜等公用机电设备的监视,监控和自动化运行管理。提供图形的管理界面和设备工作状态指示,在设备故障时,产生警告,并提供故障处理预案。

3.物流管理

智慧物流是现代工业企业的一项基本需求,物流的识别、存储、出入库、运输监控等全过程的自动化,物联技术的应用已经可以很好地解决这一问题。

    4.办公及信息管理

智慧办公也是工业企业必须的一个发展趋势,安全、节能、便捷高效、舒适健康都是智慧办公将带给企业及员工的“智慧福利”。办公设备及办公环境的机电设备工作在同一个网络中,根据工作流程的需要自动工作。

会议室智能化、音视频服务也是智慧办公的重要内容。

电表、自来水表、净水表、再生水表、热水表、天然气/煤气表、采暖表等多表自动集成抄收,联动控制,是智慧物业的主要帮手。

像门禁考勤、资料借阅、职工用餐、内部消费、车辆出入等职工日常需要可通过一卡通或生物识别技术实现全自动化的流程,并与企业信息系统进行管理,提高整体管理的智能化程度。

D.实现数据共享与互操作

系统建立一个基于Intranet开放的工作平台,采集、存储各子系统的数据,建立对应系统的服务程序,接受系统内所有授权用户的服务请求,实现数据共享与互操作。基于Intranet网络环境下的分布式B/S和C/S混合体系结构使集成信息系统充分发挥其强大的功能。系统摒弃传统的多个子系统集成运行的方式,在同一个系统中运行,无论信息点和受控点是否在一个区域内都可以建立联动关系,而这种跨区域的控制流程,大大提高了工业智能化系统的自动化程度。

数据存贮采用分布式存储方式,设置有值守工作站的系统要求值守工作站和中心服务器的数据保持同步,未设置值守工作站的系统数据统一存放在中心服务器,所有视频流媒体数据统一存储到视频记录中心。

E. 实现高安全性工业智能化运行模式

通过在系统中分设工作站的方式,来提高系统运行效率,并通过将重要性较高的物业管理功能需求设立为值守工作站,提高工业智能化运行管理的安全可靠性。值守工作站专注于值守系统的24小时全天候运行,在保障工业安全的同时,也可使运行管理部门能在最快的时间内处理工业企业内出现的各种问题。

F.实现多层次多方位工业智能化运行管理

通过在系统中分设客户端工作站,实现工业智能化系统及运行状况的多层次多方位管理。客户端工作站用于非值守系统进行日常的数据的采集、传递、处理、查询等操作,并可作为值守工作站的在线式热冗余备份系统运行。根据被授权人权限不同,使用者可以是运行维护人员、电气工程师、运行管理人员、企业高管等相关人员。

E.实现工业集团全球化智能管理

整个系统基于Web平台,可在任何Internet网络所及的地方进行联网,具有远程多系统组网运行功能。同一个工业集团公司,通过Internet可以将处于不同城市甚至不同国家的多个工业企业的智能化管理系统进行统一组网运行,实现统一管理。

智慧工业架构框图



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