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物联网5G+下化工行业数字化建设

发布时间:2020-05-23

物联网5G+下化工行业数字化建设


 

必要性 实际诉求  

 在工业4.0目标的要求下,化工领域数字化建设的任务势在必行。化工行业属于传统行业,存在大量有线布线方式,点对点方式的现有组网使用,故化工领域数字化建设,除了引入新技术的助力,还需很好的协调原先使用的数字类设备,共同完善行业内数字化建设。

 

技术方案规划

由于化工行业属于厂区性质,且大多厂区位于郊区,不位于城市核心地带,NBIOT等技术存在覆盖不彻底的可能,故LoRa的自组网方式,非常适合10km以内跨度的厂区使用。

LoRa通信为低功耗局域网无线标准,是主流无线通信方式的一种。基于扩频技术,在低功耗传输的前提下,LoRa有效覆盖半径可达到10km,LoRa自组网形成的内部局域网,数据传输可以不经过核心网络,原理上满足各场景数据传输通信和数据保密等的使用要求。


实施 

对于新建立的厂区,可以直接进行新型数字化部署。

数字化设备 <——> 网关 <——> 内网服务器 <——> 使用端  

         LoRa       ETH|4G            私域云端

 

对于现有组网设备,设备端当前的主流的通信方式以 RS485 MobusRTU、HART+4-20mA方式为主,故奥立纬的LoRa RTU或4G RTU,将现有组网的数据线与RTU相应接口连接,采集现有组网的数据,

 

数字化设备 <——> RTU设备 <——> 网关 <——> 内网服务器 <——> 使用端  

RS485|4-20mA|hart  LoRa|4G  ETH|4G    私域云端

 


方案 

一阶段: 物联模式下的数字化全场景贯穿,设备局部自动化

LoRa通信为低功耗局域网无线标准,是主流无线通信方式的一种。基于扩频技术,在低功耗传输的前提下,LoRa有效覆盖半径可达到10km,LoRa自组网形成的内部局域网,数据传输可以不经过核心网络,原理上满足冶金行业各场景数据传输通信和数据保密等的使用要求。通过无线通信,可以避免现场布线的施工维护麻烦,节省通信线缆以及相关衍生耗材的成本投入。

冶金行业上游,需要矿物开采。开采场景,属于野外区域,场景跨度较大(距离较远),存在没有2G/3G/4G网络覆盖的情况,适合LoRa通信方式先行进行区域自组网,再经4G网关将LoRa组网数据传输至核心网络,经“ELV云”,将生产相关的数据信息汇总至物联平台数据库。

规模冶炼,属于工厂厂区,场景跨度基本在10km以内,符合LoRa通信的传输辐射距离,故通过LoRa网关即可实现厂区内部自组网络,根据应用现场情况,评估是否与核心网络打通连接。

针对使用现场,在测量端,无线技术与原有温度、压力、流量、电参测量产品结合,形成无线通信智能压力变送器、无线通信智能温度变送器、无线通信智能流量计等产品,可以将测量端数字化,物联化,测量数据通过无线通信方式传输记录至物联平台数据库。在已经具备有线组网的区域,通过无线数字RTU类设备,将有线组网下的数据桥接至平台,整合场景内测量端数据信息,形成基于物联平台的数字化传感网络。控制端,大型设备一般具备有线通信接口,通过加装无线通信模组或使用无线数字RTU类设备,对原先设备进行改造升级,即实现控制端设备与物联平台连通,构成数字化控制网络。


通过第一阶段的产线升级,测量端、控制端设备逐步数字化,行业、企业内,传感网、物联网建立形成,测量数据汇总至物联平台,可以通过电脑、移动端显示平台汇总的生产过程中的测量数据信息。数字化后,各类数据多种统计维度报表,可以方便各级工作人员通过数据提升工作效能。无线传输的通信链路,可以有效避免布线施工相关的通入。所以,综合意义上升级现有设备不会过多增大设备端采购支出。

在一个应用区域中,若测量端控制端均接入平台的区域,可以实现通过电脑端、移动端远程监测、控制场景运转,有效节省人力成本,尤其在相对危险的使用区域,可以减少、避免可能的安全事故。

 

二阶段: 物联平台连接生产上下级环节,各个环节数据关节打通,大数据记录的开始,设备端从局部自动化延展至全领域自动化   

经一阶段,测量端、控制端设备逐步接入产业物联网内,当整体形成一定的使用规模,即从采矿到冶炼各上下游环节打通,可以实现场景内远程控制。

配合4G视频监控设备,无人巡检车,在场景内各区域,机器设备替代产线员工,接管/辅助简单重复以及高危险性的工作,实现冶金行业的产业结构升级,助力行业从业者们从低价值的劳动走向高附加值的工作。

产业过程相应数据在服务端数据库汇总,可以通过记录数据实现产品从源头到成品过程的完整溯源。生产场景数据端纵向贯穿,有助于产业链的完善管控,为行业统筹规划,节能降耗,品质提升提供数据依托。


三阶段: AI自主学习,机器辅助

当针对冶金全场景的物联平台建成贯穿,通过大数据累积,引入AI技术,通过大数据累积,进行机器自我学习,得出控制策略决策,辅助工作人员进行节能降耗,品质提升的相关控制运行决策。

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