一、项目背景

当前世界范围内，随着新一轮的科技革命和产业变革的蓬勃兴起，工业正加速向数字化、网络化、智能化方向延伸拓展，软件、数据、平台、服务、智能等多元主导的特征日趋明显，加快工业互联网的建设和应用就成为了各国顺应产业发展的大势，抢占产业未来制高点的战略选择，更是企业变革、实现高质量发展的客观要求。

基于这一背景，力控科技紧跟时代的步伐，将工业互联网、大数据技术与新一代的智慧维保需求深度结合，先后推出设备云管理平台及工业运维服务云平台，借助AI+对企业运维体系赋能，助力企业进行“互联网+产业”升级，最终帮助企业实现数字化和智能化的成功转型。 

二、项目概述

本项目中，所需要建设的内容包括：物联网设备数据的采集、工业云智慧运维管理平台。

本项目通过工业物联网网关实现大范围、深层次的数据采集，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建工业云智慧运维管理平台的数据基础。利用工业云的智慧运维管理平台的云端实时历史数据库海量数据处理能力，可以独立部署在云环境，完成从物联数据的采集、处理、存储、分析、应用等，并通过云端可视化实现对海量数据进行能耗统计分析、运维检修、设备监控管理、智能决策优化等多方面的业务功能，形成一个面向能源综合服务的智慧维保管理平台。

三、方案价值

3.1. 方案亮点

 平台拥有强大的边缘计算功能，能够为工业现场提供更安全、高效率的实时数据，并采用多协议转换、边缘数据处理和缓存、边缘分析等先进技术；

 平台Paas层业务开发工具支持微服务和容器架构，可用于开发各类工业APP，以此满足互联网+产业应用需求；

平台应用新型API技术，为多源异构系统的快速集成提供有效支撑，从而实现边缘设备与云端的集成、传统工业软件与云端的集成、平台内部不同软件与功能的集成。

3.2. 方案价值

该解决方案将分散的业务场景通过工业云来实现集中统一管理，赋能传统设备物联网化，助力企业上云，实现企业数字化和产品智能化转型；

该解决方案覆盖了“设备监控、维保服务、优化运营”等应用环节，提升了相关设备的全生命周期管理和相关服务能力，通过智能化的改善，持续优化企业的产品和服务内容，为企业安全、节能高效运营提供了有力保障；

该解决方案是基于云计算的运维服务，是以各种监控、告警、日志、报告服务工具为依托，实时掌握设备运行状态、问题及处理情况。云计算技术能够实现敏捷化及持续改进；

该解决方案应用大数据管理和精准分析技术，通过主动运维、故障预警和远程技术支持等方式，尽可能的将问题消除在萌芽状态，后台会不断的计算分析运维环节的各种需求，实现运维成本的大幅降低。

四、解决方案

4.1. 设计概述

本系统采用力控自主研发产品：“工业物联网关FcloudComm + 工业云智慧运维平台FthingMap（由云端实时历史数据库pSpace plus 、云端综合可视化FSmartWorx构成）”的部署方案。顶层设计采用工业大数据平台处理工业多样化的海量数据并形成可视化分析，通过AI+来完成智能工厂的调度与现场级的智能优化。

方案核心主要分成四大部分：边缘层、基础层、平台层、应用层。

边缘层：平台的边缘层采用力控工业物联网采集网关FcloudComm，实现对海量设备进行连接和管理，同时，通过运用边缘计算技术，实现错误数据剔除、数据缓存等预处理以及边缘实时分析，降低网络传输负载及云端计算压力。

基础层（IaaS）：基于力控科技与阿里云的深度合作，平台能够充分利用阿里云平台的相关技术优势，所以，该解决方案能够完整的应用于公有云及私有云架构，满足不同应用场景的需求。

平台层（工业PaaS层）：pSpace plus（力控云端实时历史数据库）可独立部署于云环境，完成物联数据的采集、传输、存储、处理、展示的全过程，提供海量数据来支撑智能工厂的调度与现场级的智能优化。

应用层（工业SaaS层）：主要采用力控云端综合可视化FSmartWorx，以云化软件、工业APP形式为用户提供设计、生产、管理、服务等一系列创新性高级应用服务，实现物联网关云端管理、设备在线监控、报警管理、运维检修、能耗统计分析等多方面的业务及可视化功能。

4.2. 系统框架

4.3. 系统功能

本系统以生产管理能源优化与设备运维为目标，通过应用智能识别、知识图谱、专家系统、云端模型训练等技术，来完成远程生产及设备的实时诊断、预警、运营、优化、维护、能源管理等，实现企业智能化生产与管理，实现数据治理和智慧服务，提升运维和能源管理水平。

• 综合调度，基于“一张图”的管理驾驶舱

使全域生产动态可视化，基于全维度数据实时在线监测，包括运行参数、环境参数、过程参数、能耗数据、状态信息进行分类展示，运营情况一目了然。 

• 维保实时在线管理，减低运营难度

使现场故障处理情况在线跟踪管理，以促进现场人员更好执行岗位职责，降低人员工作难度，提升设施安全水平。

处理结果自动生产档案记录，便于管理人员后续进行分析与评估。

• 远程设备管理与预测性维护

从设备接入、运行监控、资产管理、数据可视、能耗优化、设备数据预知分析等环节对设备进行全生命周期的管理与运维。

基于获取的设备运行特征信息，通过工艺大数据技术构建设备故障的自动诊断算法与模型，自动诊断设备故障情况，实现快速的设备故障定位。 

• 实时监测及告警管理，提升运维安全保障能力

在对设备状态，参数数据进行预警报警配置，并由算法提供多参数报警处理，系统能够实时监测设备数据变化、诊断分析，对超过设定的预警和报警阀值的设备或参数实时产生报警信息。

系统支持按需订阅报警，通过邮件、手机短信等方式通知相关责任人，实现了扁平化的管理。也支持根据报警信息触发相应业务工单，及时通知相关维护人员，综合提升、保障设备安全。

• 数据有效挖掘，能耗统计分析

总能耗、分项能耗按日、周、月、年、任意时间段的能耗统计、同比、环比、趋势预测；

各区域（考核单元）能耗总量按各时间段的占比、排名统计；

分项能耗占比、排名统计对重点设备排名分析。

• 巡检维护在线管理，延长设施使用寿命

基于设施的全面数据实时监测，实现对设施异常及故障历史情况的全面掌握；

根据历史数据及设定的条件，实现维修保养工作流的自动生成与定时提醒；

支持维修保养过程执行在线跟踪、记录与评估。实现计划性维修及预测性保养，消除大面积盲目定期大修与保养的大量无效人工，效果更加显著，并能够延长相关设施寿命。

• 物联设备与平台运维，保障运维系统的高可用性

通过实时对物联网网关设备的动态数据监测，进行网关标识识别，实时的监测网关心跳，监测网关在线状态，并对网关掉线情况进行报警。

监控平台对网关在线率进行统计分析，并且记录网关的在线时长，故障次数等重要信息。

监控平台能够实现网关工程的上传、下载，并能够远程调试网关工程。

5 技术提取

力控科技作为最早引入OPCUA技术的软件厂商，在本方案中，采用的统一地址空间，将工业物联数据进行对象化映射，通过基于对象化的信息模型及实时服务与信息系统集成。

所采用的技术能够对物联网的海量三元组实时数据（实时数据、时间戳、质量戳）记录进行高效压缩，大幅节省存储空间，压缩运维成本。

通过分布式群集工业云实时数据库（具备实时数据库、时序数据库、sql数据库等特征），能够对工业物联网平台的构建与拓展应用进行系统的支撑。

支持上百万个设备的并发接入，拥有超过3000+的工业设备通讯协议的强大驱动库，实现通过MQTT/HTTPs/WebSockers协议双向连接各类IOT网络或终端设备。

工业物联网网关采用高性能嵌入式硬件平台，嵌入式软件系统可以实现不同系统、控制器和现场设备中数据的集中采集、预处理、协议转换和复用转发等。