邵學彬 盛苗苗 樊金娜

(中汽研軟件測評(天津)有限公司,天津 300300)

0 背景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)深度融合形成的產(chǎn)業(yè)和應用生態(tài),以數(shù)據(jù)為核心要素,通過實現(xiàn)人、機、物等的全面互聯(lián),構建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈融合的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務體系,是汽車檢測產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型升級的重要途徑。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構的設備監(jiān)控解決方案平臺通過建立網(wǎng)絡互聯(lián)體系和數(shù)據(jù)互通體系,形成數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化中樞與載體,能夠有效解決數(shù)據(jù)孤島的問題,實現(xiàn)試驗設備的互聯(lián)互通,打通各試驗科室的檢測數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)分析與挖掘的效率。

以新一代信息技術為代表的全球性創(chuàng)新突破正不斷加速,孕育著新的增長動能,物聯(lián)網(wǎng)面臨著全新的發(fā)展機遇。汽車“新四化”時代已經(jīng)到來,汽車檢測行業(yè)也應隨之配套升級,目前在線檢測已逐步成為檢測新趨勢、新常態(tài),檢測機構要想持續(xù)保持行業(yè)引領地位,在自動化、智能化、數(shù)字化技術領域進行深入研究和全面布局勢在必行。

1 檢測試驗室設備監(jiān)控解決方案實施意義

設備數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化改造是智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的重要基石。智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等國家制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的核心主線是促進新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合,設備數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化改造是物理實體與數(shù)字虛體實現(xiàn)信息實時交互的重要基石,是先進制造技術與信息通信技術融合、互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合、信息化與工業(yè)化融合的橋梁和樞紐,是促進智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及理念落地應用的重要使能技術。

智能制造和智慧檢測成為汽車行業(yè)轉型的主攻方向。國家歷來高度重視汽車行業(yè)智能制造的落地應用,在“制造業(yè)高質量發(fā)展”及各部委頒布的智能制造相關政策中,均將汽車行業(yè)列為智能制造的重點應用領域,作為汽車檢測機構,若能夠推進智能制造技術創(chuàng)新、標準制定、基礎能力建設和集成應用等工作,將會引領和帶動汽車制造業(yè)整體的智能化轉型升級。

檢測試驗室設備監(jiān)控平臺的搭建能加快汽車檢測工作的整體流程,進而提升汽車產(chǎn)品的研發(fā)質量和效率。智能決策駕駛艙系統(tǒng)有利于提升檢測工程師工作效率,根據(jù)試驗種類、試驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理流程的不同,協(xié)助工程師高效地處理相關測試數(shù)據(jù),能顯著提升檢測工程師的工作效率,有利于提升檢測數(shù)據(jù)處理正確率?；跈z測試驗室設備監(jiān)控平臺的大數(shù)據(jù)分析、檢測設備無線改造升級行業(yè)推廣應用,能夠有效提升汽車產(chǎn)品整體研發(fā)檢測能力,推動汽車行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

2 試驗室設備監(jiān)控解決方案概況

本解決方案的目標,能全面掌握檢測機構所有設備的運行狀態(tài),實時了解集團下各檢測試驗室設備的使用情況、閑置情況等信息,為管理層及時決策提供數(shù)據(jù)支撐。通過本系統(tǒng)取代原有人工統(tǒng)計設備統(tǒng)計情況費時費力,避免出現(xiàn)統(tǒng)計錯誤,且實時即能查看全國全量設備的運行狀態(tài),決策將更加快速,打通了各設備數(shù)據(jù)孤島,提高了工作效率,從而實現(xiàn)了高效性、方便性、實用性、互聯(lián)性。

試驗室設備監(jiān)控解決方案通過智能電源設備、智能電流檢測設備、智能邊緣設備,連接各試驗設備(包含電壓為220V、380V及以上的設備),采集設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)回傳物聯(lián)平臺,最終形成設備狀態(tài)監(jiān)控可視化駕駛艙。駕駛艙可獨立展示,也可以通過頁面集成手段完成集中數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。

本方案主要針對各實驗室電壓及交直流的電流接入方式,可劃分為兩種策略,即220V交流策略,380V及以上交流或全電壓下直流電源策略。

針對220V交流設備,此類設備多為小型設備,主要為插頭形式,零火線無法單獨區(qū)分,故在不侵入設備線路的情況下,采用智能電源設備接入方式最為方便易操作。

針對380V及以上交流或全電壓下直流電源設備,此類設備多為大型設備,采用傳感器模式,使用傳感器采集電流信號,傳感裝置支持高電壓,高功率各類型設備。實施方便快速,安裝,且不會侵入線路主體。

系統(tǒng)主要基于物聯(lián)平臺,依托智能電源設備,智能邊緣設備,搭建智能電源檢測平臺,平臺針對試驗室不同設備,設計搭建了不同形式的檢測模型,實現(xiàn)試驗室整體設備的集中狀態(tài)監(jiān)控。物聯(lián)平臺統(tǒng)一接管不同格式的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫,開發(fā)跨終端和操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享中間件,建立數(shù)據(jù)駕駛艙,實現(xiàn)視頻信息遠程共享,以及數(shù)據(jù)自動采集、檢測流程數(shù)據(jù)沉淀、試驗數(shù)據(jù)智能分析、試驗資源統(tǒng)籌管理,形成智慧檢測、智能管理、智能分析、智慧決策全方位的高自動化服務流程。

3 試驗室設備監(jiān)控解決方案主要硬件采集設備介紹

3.1 智能電源設備

220V試驗設備可直接插入智能電源設備。智能電源設備通過LAN口實現(xiàn)檢測設備開關狀態(tài),設備使用過程中電流、電壓、功率等信息的采集。采集數(shù)據(jù)將通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)實時發(fā)送至物聯(lián)平臺,從而實現(xiàn)試驗設備基礎狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控,數(shù)據(jù)傳輸速率根據(jù)實際情況可調可控。

3.2 智能電流檢測設備

智能電流檢測設備,不需要改造現(xiàn)有線路電路,無需侵入即可連接到380V及以上的試驗設備,采集試驗設備電流狀態(tài)至物聯(lián)平臺,從而實現(xiàn)試驗設備基礎狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控。

3.3 智能邊緣設備

將檢測設備就近接入智能邊緣設備,設備連接成功后,智能邊緣設備可以實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)邊緣采集、流轉、存儲、分析并上報設備數(shù)據(jù)至物聯(lián)平臺。智能邊緣設備具備采集硬件物理設備運行業(yè)務數(shù)據(jù)的條件,目前智能邊緣設備已實現(xiàn)RS232、RS485、Modbus、PLC、OPC-UA/DA等多種主流協(xié)議支持,通過設備接口協(xié)議獲取試驗設備運行數(shù)據(jù),具備良好的可擴展性。

4 試驗室設備監(jiān)控解決方案技術特點與內在要求

4.1 物聯(lián)平臺技術特點

物聯(lián)平臺是一種多層技術,由硬件、軟件、連接和用戶界面組成,可實現(xiàn)并促進聯(lián)網(wǎng)設備的管理、數(shù)據(jù)流、通信、應用功能和自動化。物聯(lián)平臺能夠提供一站式設備管理、實時監(jiān)控設備場景、無縫連接硬件設備及業(yè)務系統(tǒng),實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)復雜應用的快速搭建、管理和擴展,平臺需滿足以下指標:

(1)訪問權限分離:操作者可訪問系統(tǒng)配置,用戶可訪問個人數(shù)據(jù),不應對系統(tǒng)配置進行訪問和修改;

(2)用戶角色分離:系統(tǒng)管迎維護人員的控制和修改行為與用戶或實體使用信息行為應相互獨立;

(3)數(shù)據(jù)明確分類:管理數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)應有各自明確的分類;

(4)管理共享分離:在與其他相關系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)的可管理性;

(5)各設備原有的數(shù)據(jù)存儲在終端節(jié)點,同時上傳并存儲在后臺服務器平臺,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應既可在網(wǎng)絡邊緣的終端節(jié)點上進行處理,也可在后臺服務器或云平臺上進行處理;

(6)系統(tǒng)的可擴展性:當系統(tǒng)接入的設備終端數(shù)量、用戶數(shù)量等 以不同倍數(shù)增長時,系統(tǒng)需進行傳輸、存儲和處理的數(shù)據(jù)體量將急劇增長．此時系統(tǒng)應能繼續(xù)有效工作;

(7)系統(tǒng)進行設備管理、網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)管理、接口維護和報警等,支持系統(tǒng)監(jiān)控和配置更改。

4.2 系統(tǒng)內在要求

4.2.1 性能要求

為了滿足客戶的要求,系統(tǒng)必須要有高的運作速度,采集試驗設備的運行數(shù)據(jù)需要實時回傳到物聯(lián)平臺。平臺必須能快速及時完成秒級響應,迅速處理各項數(shù)據(jù)、信息,進行匯總計算,系統(tǒng)平臺需較好利用網(wǎng)絡帶寬,保證數(shù)據(jù)的傳輸速度;傳輸?shù)倪^程,實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密,保證數(shù)據(jù)的安全,數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_,需要足夠的計算能力和存儲容量,保證數(shù)據(jù)能第一時間展示。

4.2.2 安全與保密要求

為了保證客戶的數(shù)據(jù)安全和保密要求,數(shù)據(jù)在傳輸和存儲上都以密文形式進行,并且由于查詢人員的身份和目的不同,物聯(lián)平臺還提供不同的查詢權限,可通過租戶、客戶、系統(tǒng)管理實現(xiàn)不同用戶看到不同的設備及儀表盤等。

4.2.3 設備接入

能夠支持海量互聯(lián)并且上云,設備端與云端通過智能邊緣設備進行可靠穩(wěn)定的雙向通信。并且提供4G、WiFi等不同網(wǎng)絡設備接入方案,解決企業(yè)異構網(wǎng)絡設備接入管理問題。

4.2.4 安全能力

通過支持不同的設備憑證類型,保證數(shù)據(jù)的機密性和完整性。

4.2.5 故障告警

通過拖拽流計算組件,編排定義復雜任務節(jié)點,輕松完成數(shù)據(jù)分析與處理,實現(xiàn)故障告警和檢測。

4.2.6 規(guī)則引擎

規(guī)則引擎提供數(shù)據(jù)流轉和場景聯(lián)動功能。配置簡單規(guī)則,即可將設備數(shù)據(jù)無縫流轉至其他設備,實現(xiàn)設備聯(lián)動;或者流轉至其他業(yè)務產(chǎn)品,獲得存儲、計算等更多服務。

4.2.7 數(shù)據(jù)可視化

所見即所得的可視化應用搭建體驗。使用交互式的可視化設計器,可以輕松創(chuàng)作儀表盤,自動適配各類大小屏幕。

5 結論

本方案推動驗證服務能力優(yōu)化升級,將檢測業(yè)務與大數(shù)據(jù)、云服務、智能終端、人工智能等信息技術相結合,實現(xiàn)檢測過程智能化、自動化、數(shù)字化,充分運用信息化手段取代人工參與環(huán)節(jié),開發(fā)面向個性化、服務化、智能化等模式的柔性檢測分析及推斷算法庫,為實現(xiàn)試驗室運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、預警和智能決策提供可行的解決方案。