熱能生產(chǎn)智慧管理APP
一、企業(yè)簡(jiǎn)介
全應(yīng)科技順應(yīng)中國(guó)制造戰(zhàn)略規(guī)劃，向傳統(tǒng)制造業(yè)提供信息化、可視化、大數(shù)據(jù)、人工智能等智能制造綜合解決方案。全應(yīng)科技致力于將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合，打造SMARTEnergy智慧能源管理系統(tǒng)和服裝行業(yè)管理系統(tǒng)，目前已經(jīng)在智慧能源、紡織服裝等領(lǐng)域與行業(yè)伙伴深度合作，構(gòu)建行業(yè)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，全方位深度服務(wù)行業(yè)客戶(hù)。
全應(yīng)科技ALLSMART工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)依托廣泛的數(shù)據(jù)接入技術(shù)、分布式大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、高性能大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、可擴(kuò)展微應(yīng)用插件式框架技術(shù)和360度數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，為打造行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供了一整套架構(gòu)完備、性能強(qiáng)大、高度可擴(kuò)展的架構(gòu)基礎(chǔ)，使得行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以非常方便地實(shí)現(xiàn)：快速的設(shè)備數(shù)據(jù)接入、即插即用的信息話(huà)數(shù)據(jù)接入、高可靠遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、快速的行業(yè)模型開(kāi)發(fā)、快速的行業(yè)APP開(kāi)發(fā)能力。
二、工業(yè)APP簡(jiǎn)介
（一）、問(wèn)題定位
2017年中國(guó)的熱能需求是55萬(wàn)蒸噸/小時(shí)，現(xiàn)存燃煤鍋爐46萬(wàn)臺(tái)，集中供熱中心的智能化水平普遍處于起步階段，基本依賴(lài)于人工經(jīng)驗(yàn)，以下幾個(gè)方面表現(xiàn)突出：粗放式鍋爐控制導(dǎo)致能源浪費(fèi)、人工環(huán)保控制導(dǎo)致環(huán)保指標(biāo)不穩(wěn)定、安全保障缺乏系統(tǒng)性體制、經(jīng)營(yíng)管理信息化水平低。隨著國(guó)家政策對(duì)環(huán)保要求的提高，以及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，以上這些問(wèn)題嚴(yán)重制約行業(yè)企業(yè)的發(fā)展。全應(yīng)熱能生產(chǎn)智慧管理APP期望從根本上解決這些問(wèn)題。
（二）、創(chuàng)新點(diǎn)
1、全面的數(shù)據(jù)管理，包括對(duì)已有DCS控制系統(tǒng)的對(duì)接，還有新增大量傳感器的數(shù)據(jù)采集，使得管理數(shù)據(jù)更加全面。
2、新型的巡檢工作方式，保障巡檢工作的落實(shí)，保障熱力鍋爐生產(chǎn)安全。
3、全平臺(tái)的可視終端，包括PC，手機(jī)，PAD，大屏顯示墻等都可以展示系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并能響應(yīng)操作指令。
4、移動(dòng)終端使得管理人員無(wú)論何時(shí)何地都可以獲取實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。
（三）、功能介紹
該APP基于熱能生產(chǎn)過(guò)程的全工藝過(guò)程數(shù)據(jù)建立熱能生產(chǎn)的數(shù)字孿生和數(shù)據(jù)模型，并基于模型實(shí)現(xiàn)：智能司爐、生產(chǎn)監(jiān)控、管網(wǎng)平衡、設(shè)備管理、經(jīng)營(yíng)分析。輔助司爐工、設(shè)備管理者、生產(chǎn)管理者等角色實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的個(gè)性化、最優(yōu)化司爐操作、設(shè)備維保和生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)安全事故降低80%、熱能生產(chǎn)效率提升30%、生產(chǎn)成本降低10%，輔助熱能生產(chǎn)進(jìn)入智能化時(shí)代。如下圖是一個(gè)智能司爐界面，基于數(shù)據(jù)模型為一線司爐人員提供最優(yōu)化的鍋爐控制操作。
圖1 智能司爐界面
（四）、功能和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)
1、安全性提升50%：實(shí)時(shí)采集機(jī)器設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，在線智能診斷生產(chǎn)安全指數(shù)，發(fā)現(xiàn)不安全因素及時(shí)報(bào)告，并預(yù)測(cè)下一階段的生產(chǎn)安全性，全方位保障生產(chǎn)過(guò)程安全可靠。
2、燃燒效率提升20%：全面收集工業(yè)生產(chǎn)中每道生產(chǎn)工序的機(jī)器執(zhí)行、時(shí)間消耗、人工作業(yè)、與物料數(shù)據(jù)，構(gòu)建人-機(jī)-料-法四位一體的生產(chǎn)數(shù)字模型。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)能瓶頸，人工智能系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋?zhàn)顑?yōu)生產(chǎn)參數(shù)，全面提升生產(chǎn)效率。
3、損耗降低50%：在線監(jiān)控每道生產(chǎn)工序執(zhí)行結(jié)果，與工藝參數(shù)實(shí)時(shí)對(duì)標(biāo)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并鎖定殘次品產(chǎn)生的工位與原因，組織殘次品流入下一道工序，協(xié)助品管人員和產(chǎn)線工人快速調(diào)整與修正，全面保障高品質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)。
4、成本降低15%：全面整合工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與企業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建企業(yè)同意數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)分析企業(yè)運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵指標(biāo)，全方位感知企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，廣域協(xié)同聯(lián)動(dòng)，高效運(yùn)營(yíng)決策：最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)，精細(xì)化管理和智慧化決策的目標(biāo)，從根本商提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
三、技術(shù)方案說(shuō)明
（一）、工業(yè)APP架構(gòu)
“SMARTEngery智慧能源管理系統(tǒng)和熱力鍋爐工業(yè)APP”采用云架構(gòu)，由多臺(tái)服務(wù)器組成集群計(jì)算環(huán)境，所有計(jì)算資源(CPU,內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò))共享，共同應(yīng)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的需要。任何一臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)，不會(huì)影響其他機(jī)器接管工作，其自身工作狀態(tài)自動(dòng)遷移到其他服務(wù)器，從而確系統(tǒng)的高性能與高可靠度。數(shù)據(jù)庫(kù)采用高可用集群數(shù)據(jù)庫(kù)模式，能夠并發(fā)吞吐海量發(fā)數(shù)據(jù)。
SMARTEngery智慧能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)圖如下：
圖2 SMARTEngery智慧能源管理系統(tǒng)
平臺(tái)和APP共分為四層結(jié)構(gòu)：
1、 采集層：對(duì)廣泛的工業(yè)設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接；對(duì)現(xiàn)存主流的信息話(huà)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)對(duì)接。
2、 工業(yè)大數(shù)據(jù)層：提供從大數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、計(jì)算、查詢(xún)、分析等一系列工業(yè)大數(shù)據(jù)能力，其中包括一套分布式大數(shù)據(jù)計(jì)算框架，可以直接將工業(yè)機(jī)理模型整合到大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)中，以便將工業(yè)機(jī)理模型應(yīng)用于分布式的大數(shù)據(jù)環(huán)境中。
3、 微應(yīng)用層：通過(guò)一套插件結(jié)構(gòu)將工業(yè)微服務(wù)、工業(yè)APP等微應(yīng)用通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的插件方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以便于可以通過(guò)平臺(tái)上的開(kāi)發(fā)者廣泛參加開(kāi)發(fā)微服務(wù)和工業(yè)APP的開(kāi)發(fā)。
4、 APP和可視化層：通過(guò)一套全矢量可視化技術(shù)，將工業(yè)組態(tài)、數(shù)據(jù)報(bào)表等可視化展示結(jié)果同步展示在手機(jī)、PC、電視、超高分辨率大屏幕等顯示終端。
（二）、工業(yè)APP關(guān)鍵技術(shù)
1、面向工業(yè)特色的廣泛數(shù)據(jù)接入
（1）多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入：平臺(tái)向下提供一整套與數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、文件系統(tǒng)、消息中間件、外部數(shù)據(jù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行對(duì)接的接口。
（2）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和連續(xù)性：SMARTEngery智慧能源管理系統(tǒng)采用本地化數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)壓縮傳輸、傳輸鏈路長(zhǎng)連接保持、高并發(fā)實(shí)時(shí)計(jì)算、Web可視化服務(wù)器端消息推送等技術(shù)。
2、高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力
（1）時(shí)間序列型數(shù)據(jù)：SMARTEngery智慧能源管理系統(tǒng)采用專(zhuān)門(mén)面向時(shí)間序列數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，引入時(shí)間序列分析算法。
（2）高速分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理框架：提供20多種數(shù)據(jù)分布式處理模塊和開(kāi)放式數(shù)據(jù)處理模塊插件式結(jié)構(gòu)。
（3）智能數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)：利用大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)現(xiàn)隱藏的人工無(wú)法發(fā)現(xiàn)的知識(shí)。支持?jǐn)?shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)算法有10+種描述統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)的計(jì)算、3類(lèi)10+種假設(shè)檢驗(yàn)算法、5類(lèi)20多種數(shù)據(jù)模型算法，兼容TensorFlow等主流人工智能框架。
3、融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)安全：SMARTEngery智慧能源管理系統(tǒng)包含的ALLSAFE安全體系保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的安全。
4、360度全息可視化：平臺(tái)提供的基于矢量圖形化技術(shù)的跨平臺(tái)可視化技術(shù)，能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果直接推送到多客戶(hù)端。
5、快速的個(gè)性化應(yīng)用整合能力：采用基于微服務(wù)的云架構(gòu)，同時(shí)提供基礎(chǔ)模塊的相互調(diào)用和基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)庫(kù)，可以非常方便地基于平臺(tái)開(kāi)發(fā)不同的APP，快速應(yīng)用于行業(yè)/企業(yè)。
四、應(yīng)用情況描述
（一）、應(yīng)用場(chǎng)景描述
本APP基于熱能生產(chǎn)過(guò)程的全工藝過(guò)程數(shù)據(jù)建立熱能生產(chǎn)的數(shù)字孿生和數(shù)據(jù)模型，并基于模型實(shí)現(xiàn)：智能司爐、生產(chǎn)監(jiān)控、管網(wǎng)平衡、設(shè)備管理、經(jīng)營(yíng)分析。輔助司爐工、設(shè)備管理者、生產(chǎn)管理者等角色實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的個(gè)性化、最優(yōu)化司爐操作、設(shè)備維保和生產(chǎn)管理。
本工業(yè)APP配合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，能夠在工業(yè)鍋爐熱力站行業(yè)廣泛應(yīng)用，提升熱力站安全性，降低運(yùn)營(yíng)成本，尾氣排放達(dá)到環(huán)保要求。
（二）商業(yè)化情況
本APP已在陜西煤業(yè)等客戶(hù)應(yīng)用， APP部署后輔助熱能生產(chǎn)進(jìn)入智能化時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了安全事故降低80%、熱能生產(chǎn)效率提升30%、生產(chǎn)成本降低10%。
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