基于物聯(lián)互聯(lián)的設(shè)備管理應(yīng)用平臺研究

曲振華

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266000）

1 項(xiàng)目摘要

1.1 項(xiàng)目必要性

（1）從社會要求來看，目前中國工程機(jī)械設(shè)備保有量近1000萬臺，因?qū)υO(shè)備操作不當(dāng)造成的安全事故占事故總數(shù)的88%，主要原因是對設(shè)備的操作技術(shù)要求高，不熟練的操作存在安全事故風(fēng)險(xiǎn)。如何設(shè)計(jì)出更智能化的設(shè)備，如何利用移動物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)將設(shè)備從物理世界引入到虛擬世界，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程虛擬操控，最終降低對人的依賴來降低安全事故的發(fā)生，這是工程裝備制造業(yè)必須要向社會承諾解決的難題。（2）在新增工程量放緩的情況下，建筑企業(yè)也必將精耕細(xì)作，將從原來人海戰(zhàn)轉(zhuǎn)向如何使用好設(shè)備，人到機(jī)的轉(zhuǎn)型要求利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把設(shè)備與設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將人與設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，這是施工單位的使命和定位。

1.2 項(xiàng)目愿景

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)，將海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、篩選、分析、挖掘，在云端儲存，應(yīng)用于前端智能服務(wù)平臺，用戶通過智能服務(wù)平臺能夠隨時(shí)隨地享受科學(xué)、智能的運(yùn)營管理服務(wù)，提升施工單位生產(chǎn)經(jīng)營效率、節(jié)約運(yùn)營成本、保障生產(chǎn)和設(shè)備安全。

1.3 項(xiàng)目概覽

巫家壩設(shè)備管理平臺是由中交一航局聯(lián)合中聯(lián)重科共同研發(fā)的集工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)于一體的工程機(jī)械設(shè)備智能管理平臺，包含設(shè)備管理、項(xiàng)目管理、分析統(tǒng)計(jì)、健康管理6大功能模塊。

平臺突破性地幫助客戶解決了安全事故頻發(fā)、運(yùn)營成本高、設(shè)備利用率低等管理痛點(diǎn)：（1）通過故障預(yù)警、保養(yǎng)提醒等遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)以及人員操作行為監(jiān)控，有效的延長了設(shè)備壽命，在降低維修成本的同時(shí)也降低了因設(shè)備操作不當(dāng)造成的安全事故發(fā)生率。（2）通過快速、智能的設(shè)備調(diào)度和科學(xué)的人員排班，顯著延長了設(shè)備有效工作時(shí)長。（3）通過監(jiān)控操作人員的操作行為，改善操作習(xí)慣，幫助客戶大大降低了運(yùn)營成本

2 項(xiàng)目建設(shè)方案

2.1 項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容

（1）面向普通機(jī)手、設(shè)備管理人員等提供輕量級移動APP（產(chǎn)品名稱：巫家壩設(shè)備管理平臺），助力設(shè)備管理、項(xiàng)目管理、設(shè)備監(jiān)控等；（2）構(gòu)建移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)，支撐行業(yè)移動互聯(lián)網(wǎng)解決方案聯(lián)合中聯(lián)重科構(gòu)建產(chǎn)品360度生命周期管理能力，支撐銷售、售后、產(chǎn)品研發(fā)能力提升。通過物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)集中化智能化管理各類設(shè)備，帶來競爭性價(jià)值：①按客戶/產(chǎn)品等多維度可視設(shè)備分布、熱力圖、開工率、故障率等。②設(shè)備作業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，預(yù)警式診斷方案將設(shè)備維修和閑置時(shí)間減少到最小。③故障數(shù)據(jù)匯總分析，診斷故障質(zhì)量問題，構(gòu)建故障知識庫，為研發(fā)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2 項(xiàng)目詳細(xì)方案（圖1）

圖1

（1）面向客戶移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)客戶運(yùn)營的智慧化。主要功能：

①設(shè)備管理——提升設(shè)備運(yùn)行效益。設(shè)備詳情：通過內(nèi)嵌傳感回傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線檢測功能，可在故障或報(bào)修時(shí)前往修理；可在線實(shí)時(shí)查詢設(shè)備基本信息包括：類型、編號、出廠時(shí)間、最后在線以及所在地點(diǎn)等；設(shè)備配件列表，可鏈接至網(wǎng)上商城對應(yīng)頁面方便用戶快捷選購。 實(shí)時(shí)定位：通過工程機(jī)械設(shè)備上的智能終端，上傳設(shè)備的實(shí)時(shí)位置信息，為售后服務(wù)人員，例行巡檢、售后維修、現(xiàn)場升級提供便捷的位置信息查詢服務(wù)，為客戶提供設(shè)備的位置信息快速查找服務(wù)。

軌跡回放：在地圖上展示設(shè)定查詢的時(shí)間段設(shè)備的歷史運(yùn)行軌跡，為信用專員、法務(wù)專員監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行遠(yuǎn)程鎖車/解鎖提供輔助參考，方便用戶監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過選定特點(diǎn)時(shí)間，可查看設(shè)備的位置、運(yùn)行軌跡，客戶可以監(jiān)控設(shè)備是否干私活。

遠(yuǎn)程停開機(jī)：通過對設(shè)備編號和終端編號的識別，精確地識別出目標(biāo)設(shè)備，進(jìn)行遠(yuǎn)程鎖車和解鎖。

②健康管理——保障設(shè)備運(yùn)行安全，提升有效工作時(shí)長。故障自動報(bào)警及故障診斷：建成混凝土機(jī)械、起重機(jī)械、建筑機(jī)械的故障庫，老設(shè)備可通過傳感檢測到部分故障，智能產(chǎn)品更是在開機(jī)、運(yùn)行和停機(jī)過程中利用關(guān)鍵零部件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品監(jiān)控狀態(tài)全程掌控，并逐步形成和完善三級故障診斷：對于非常緊急影響機(jī)器正常施工的故障報(bào)警及時(shí)通知客戶和維修工程師進(jìn)行維修，大大降低設(shè)備停機(jī)時(shí)間；對于輕微暫時(shí)不影響機(jī)器正常施工的故障報(bào)警通知客戶，告知客戶解決方法進(jìn)行自主維修。

③項(xiàng)目管理。項(xiàng)目列表：為用戶提供工程項(xiàng)目的建立、編輯、關(guān)閉等功能，為及時(shí)進(jìn)行工程信息共享提供支持，針對其工程項(xiàng)目的建設(shè)情況、工程進(jìn)度，提供作業(yè)匯總統(tǒng)計(jì)，并對比工程計(jì)劃及時(shí)提供工程預(yù)期和結(jié)束時(shí)間預(yù)警提示。

電子圍欄：通過在地圖上繪制圓形區(qū)域，并設(shè)定監(jiān)控時(shí)間、進(jìn)出區(qū)域、滯留時(shí)長及關(guān)鍵參數(shù)變化的判斷標(biāo)準(zhǔn)，就目標(biāo)設(shè)備對預(yù)先設(shè)置好的相關(guān)人員進(jìn)行報(bào)警提示。

異動監(jiān)控：按項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)備異動監(jiān)控，針對設(shè)備不在規(guī)定范圍內(nèi)作業(yè)、違規(guī)操作等狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。例如攪拌車，在工地外卸料將進(jìn)行報(bào)警提醒，偏離設(shè)定的行駛路線500米以上將進(jìn)行報(bào)警。監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)車速，若車速超過指定閾值則對超速信息進(jìn)行主動推送。

④運(yùn)營分析。降低設(shè)備運(yùn)行成本。設(shè)備的運(yùn)行成本主要包括燃油成本、維修成本和人力成本。大數(shù)據(jù)平臺對客戶最為關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析服務(wù)，通過巫家壩設(shè)備管理平臺推送給客戶。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

巫家壩設(shè)備管理平臺將單臺設(shè)備的工作時(shí)長、里程、油耗、工作量等數(shù)據(jù)，以及所有設(shè)備的總工作量、開工率等數(shù)據(jù)按日/周/月進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，方便用戶隨時(shí)查看。

（2）構(gòu)建移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)，支撐行業(yè)移動互聯(lián)網(wǎng)解決方案

①整體框架與方式。智能網(wǎng)關(guān)通過CAN/485/232總線與設(shè)備電控系統(tǒng)連接，獲取設(shè)備相關(guān)信息；通過藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)與周邊配套設(shè)備（如：中聯(lián)手環(huán)）進(jìn)行短距離通訊；利用WiFi信號/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。智能網(wǎng)關(guān)搭載了大量的高精度傳感器，可以以更高頻率采集到更多維度、更高質(zhì)量的設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)。

②應(yīng)用場景—在線檢測。利用智能網(wǎng)關(guān)采集設(shè)備提供的一切有用信息，經(jīng)過分析處理以獲得最能識別設(shè)備狀態(tài)的特征參數(shù)，進(jìn)行在線檢測。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生多種信息，當(dāng)其功能逐漸劣化時(shí)，就出現(xiàn)相應(yīng)的異常信息，如機(jī)器的狀態(tài)變化而產(chǎn)生的異常振動、噪聲、溫度等機(jī)械信號；機(jī)械劣化過程產(chǎn)生的磨損微粒、油液及氣體成分變化的化學(xué)信號等。利用傳感器對最敏感的故障特征信號采集，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，做出正確的分析和診斷，可以及時(shí)預(yù)測機(jī)器設(shè)備可能發(fā)生的故障。

2.3 技術(shù)路線

（1）互聯(lián)網(wǎng)及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)。巫家壩設(shè)備管理平臺主要采用java為開發(fā)語言，互聯(lián)網(wǎng)及移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)上采用ssh、velocity+spring+mybits、ssm等多種開源框架使用功能模塊化、集成化、接口化的開發(fā)模式，發(fā)布架構(gòu)上采用cdn、反向代理、數(shù)據(jù)讀寫分離、數(shù)據(jù)庫主從互備等技術(shù)使應(yīng)用能更穩(wěn)定、更安全、更容易擴(kuò)展，程序發(fā)布上采用ant+winscp+shell腳本的方式實(shí)現(xiàn)了開發(fā)、測試和生產(chǎn)環(huán)境打包發(fā)布的一鍵式發(fā)布功能。

（2）智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)。針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端無存儲、無預(yù)處理、高度依賴移動網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)升級等缺陷，巫家壩設(shè)備管理平臺采用了新一代智能網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用了邊緣計(jì)算技術(shù)和NB-IOT技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)本地存儲、數(shù)據(jù)延遲回傳/斷點(diǎn)續(xù)傳、遠(yuǎn)程升級功能，同時(shí)也嵌入輕量級數(shù)據(jù)分析模型，通過實(shí)時(shí)高頻率（毫秒級）數(shù)據(jù)采集進(jìn)行邊緣計(jì)算處理，大部分?jǐn)?shù)據(jù)分析判斷都可以在網(wǎng)關(guān)完成。目前是國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)技術(shù)水平最高、自主創(chuàng)新最強(qiáng)、功能最全面的首創(chuàng)性智能網(wǎng)關(guān)。