CN111158328A

CN111158328A - 一种基于工业物联网的设备运维系统

Info

Publication number: CN111158328A
Application number: CN202010038428.0A
Authority: CN
Inventors: 景伟东; 王东明
Original assignee: Nanjing Letstech Co ltd
Current assignee: Nanjing Letstech Co ltd
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明一种基于工业物联网的设备运维系统，包括设置在云端的工业物联网运维平台、设置在现场的可视化大屏、工业物联网关、数据采集终端，所述工业物联网关内置有计算软件系统，所述数据采集终端内置有监测数据软件系统，所述工业物联网运维平台包括用于数据接入的接入单元、用于数据分发的消息单元、用于设备管理的设备单元、用于运维管理的运维单元，可本地部署或云端部署的软件平台，运维人员可以远程进行故障处理、升级软件、配置修改等操作，最大程度上降低了运维成本、给运维工作提供极大便利性。而且系统支持语音提醒，位置跟踪、工单跟催等，方便管理人员及时掌握相关运维工作人员的工作情况，督导维修工作。

Description

一种基于工业物联网的设备运维系统

技术领域

本发明涉及工业物联网技术领域，尤其涉及一种基于工业物联网的设备运维系统。

背景技术

在制造业整个过程中，大量产品或装备出厂之后，就处于设备运维阶段，尤其在使用现场，设备工作状态、故障处理、售后服务等一系列问题，售后是制造业产品生命周期的重要环节，售后成本一直都居高不下，主要体现在故障诊断、故障发现、故障处理、设备日常运维等几个方面，随着物流、交通以及劳动力成本上升，对于单次设备维修的成本就非常高昂。因此，建立一套基于工业物联网的智能设备运维系统，就非常有必要、有现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种支持语音提醒、位置跟踪、工单跟催等，方便管理人员及时掌握相关运维工作人员的工作情况及督导维修工作的工业物联网的设备运维系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于工业物联网的设备运维系统，包括设置在云端的工业物联网运维平台、设置在现场的可视化大屏、工业物联网关、数据采集终端，所述工业物联网关内置有计算软件系统，所述数据采集终端内置有监测数据软件系统，所述工业物联网运维平台包括用于数据接入的接入单元、用于数据分发的消息单元、用于设备管理的设备单元、用于运维管理的运维单元，可本地部署或云端部署的软件平台。

优选的，所述可视化大屏为智能显示终端，包括触摸反馈系统、语音播放系统、声光提醒、3D数据可视化等，所述可视化大屏接收运维平台下发的数据、并展示、提醒，可视化大屏可反馈现场信息给运维平台。

优选的，所述可视化大屏部署在设备现场，对设备的使用者进行提醒、预警作用。

优选的，所述工业物联网关为硬件装置，对南向提供有线或无线的网络接口，对北向提供有线或无线的网络接口，工业物联网关内的边缘计算软件，对该网关所辖区域的设备进行管理，管理工作包括接收并换发下行指令、转发上行数据、升级、配置等。

优选的，所述数据采集终端应用于连接设备、采集数据、上传数据、转发指令。

优选的，所述可管理多种应用app的生成、分发、下载，为工业物联网关提供服务。

本发明提出的一种基于工业物联网的设备运维系统，有益效果在于：通过智能运维系统，运维人员可以通过现场、通过手机、通过电脑等多种途径获得设备的工作状态、故障信息、故障跟踪、运维工单等。运维人员可以远程进行故障处理、升级软件、配置修改等操作，最大程度上降低了运维成本、给运维工作提供极大便利性。而且系统支持语音提醒，位置跟踪、工单跟催等，方便管理人员及时掌握相关运维工作人员的工作情况，督导维修工作。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于工业物联网的设备运维系统的智能设备运维系统网络架构图；

图2为本发明提出的一种基于工业物联网的设备运维系统的智能设备运维系统平台软件架构图；

图3为本发明提出的一种基于工业物联网的设备运维系统的工业物联网关软件架构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于工业物联网的设备运维系统，包括设置在云端的工业物联网运维平台、设置在现场的可视化大屏、工业物联网关、数据采集终端，数据采集终端应用于连接设备、采集数据、上传数据、转发指令，工业物联网关内置有计算软件系统，数据采集终端内置有监测数据软件系统，采集终端实时地采集设备状态的数据。

采集终端南向接口(采集终端与设备之间)通过有线网络连接，可以支持是串口网络、工业以太网、总线网络、AI/AO、DI/DO等多种方式。采集到的数据通过采集终端北向接口(采集终端与工业物联网关之间)上传到工业物联网关。比如，对于西门子数控系统(常见的有802D/828D/840D等)，采集终端能获取到的数据有状态、主轴转速、主轴负载、坐标、产量、告警代码等，对于电能表，采集终端能获取到电能表的电流、电压、功率等。

采集终端实时采集的数据可以通过运营商网络直接上报到云端，此时云端接收到的数据就是没有经过分类和过滤的原始数据，智能运维系统软件平台也可以使用和处理。也就是说，工业物联网关的设置作为现场实际部署的可选项。

工业物联网运维平台包括用于数据接入的接入单元、用于数据分发的消息单元、用于设备管理的设备单元、用于运维管理的运维单元，可本地部署或云端部署的软件平台。

云端的智能运维系统软件平台，包括监测服务组件、运维服务组件。并且也起到综合管理工业物联网关、数据采集终端的作用。

监测服务组件主要接收数据、分析数据、预警提醒、报表展示。

运维服务组件包括设备列表、备件管理、耗材管理、维修管理、巡检管理、工单管理、预警提醒、任务调度看板等，实现功能有故障处理、维修保养、知识库等。

比如，管理人员查看设备列表时，可以查阅到设备名称、类别、维修历史、故障次数、备件情况，也可以通过检测服务组件看到设备实时位置、实时状态、工作时间、节拍、产量等现场工作内容。

运维服务组件还可以包含运维跟踪流程、运维成本核算、知识库管理、培训体系、线上维修课程、线上故障处理课程等。

可视化大屏为智能显示终端，包括触摸反馈系统、语音播放系统、声光提醒、3D数据可视化等，可视化大屏接收运维平台下发的数据、并展示、提醒，可视化大屏可反馈现场信息给运维平台，可视化大屏部署在设备现场，对设备的使用者进行提醒、预警作用。

工业物联网关，负责数据缓存、区域管理的功能。数据缓存主要是指采集终端上报从设备采集到的原始数据给工业物联网关，工业物联网关把原始数据进行缓存，对原始数据按照既定策略进行过滤、清晰、计算之后，工业物联网关把二次数据上报给智能设备运维系统软件平台。区域管理功能主要是指工业物联网关对所连接的通过所连接的采集终端、对智能设备进行获取参数、下发指令、更新软件等操作，运维系统平台可管理多种应用app的生成、分发、下载，为工业物联网关提供服务。

工业物联网关为硬件装置，对南向提供有线或无线的网络接口，对北向提供有线或无线的网络接口，工业物联网关内的边缘计算软件，对该网关所辖区域的设备进行管理，管理工作包括接收并换发下行指令、转发上行数据、升级、配置等。

工业物联网关的软件主要包括：配置模块、网管模块、协议适配器模块、主控程序模块、安全加固模块、通信加密模块、鉴权认证模块、计算组件、业务组件等。

参考图1使用说明：

1)在用户现场安装的设备有：

a)智能设备，作为用户主要生产资料和工具，也是智能设备运维系统软件平台要管理和服务的对象；

b)采集终端，直接与智能设备连接，采集智能设备的各种数据，包括工作时间、工作状态、故障告警、工艺参数、耗材信息或配件信息等。采集终端的硬件，南向接口支持2路串口、2路网口、2路AI/AO、2路DI/DO，北向接口支持wifi网络和2G/4G网络；

c)手机，作为智能设备运维系统使用者，主要使用手机进行设备运维管理，移动性和便捷性的特点，为设备运维工作减轻负担、增加效率；

d)工业物联网关，用作区域管理节点的功能，具体包括巡查设备状态、中转下发配置、升级、缓存数据等功能；

e)网络，利用运营商网络；

f)智能设备运维系统平台软件，是整个智能设备运维系统解决方案的核心，主要实现数据存储、数据展示、管理流程以及基础配置功能。

2)基本流程如下：

a)数据采集和上报：

在网络通信正常、系统运行正常的情况下，数据采集和上报是一直持续不断的进行着，一部分数据缓存在工业物联网关，一部分数据上报至智能设备运维系统平台软件进行永久存储，从智能设备上采集到数据，是缓存还是上报取决于不同场景的用户需要，系统可以在平台软件中进行配置，配置策略下发至不同的工业物联网关，工业物联网关执行该策略；

b)故障发现和处理跟踪：

故障发现过程分为两部分，第一部分是工业物联网关的内置软件中，设置故障检测逻辑，当该网关接收到数据或缓存数据完成，对数据进行简单匹配，对于符合故障特征的情况进行匹配，从而出发故障发现预警；第二部分是在智能设备运维系统平台软件中，对于上报到平台的数据进行分析处理，匹配某项告警特征或故障特征，从而进行出发故障发现预警；

故障处理跟踪过程主要实现了故障经过确认转为故障工单，系统自动开始进行跟踪和提醒，知道故障处理完毕，经过人工确认，故障工单关闭；

c)设备远程巡检和维修：

设备远程巡检和维修，主要用于提供给设备制造商和设备使用方，定期自动的或人工的随机干预的方式，对设备下发巡检指令，经过工业物联网关解析并分发给所管理设备，设备把自身运行状况上报给网关，最终上报到平台软件，完成巡检：

设备远程维修主要提供设备维修建议、历史经验、知识库等功能，为维修提供决策依据和方法支持。

参考图2智能设备运维系统平台软件架构原理为：

1)智能设备运维系统平台软件包括缓存数据模块、永久存储模块、接入网关模块、消息总线模块、监测服务组件模块、运维服务组件、应用管理服务模块、多租户服务模块、移动可视化组件等。客户可以使用租用的方式使用该平台软件；

2)智能设备运维系统平台使用微服务架构、松散耦合各模块之间通信模式，从而数据、视图、业务逻辑三者有效分离；

3)各模块功能说明：

a)缓存数据模块，对来自于工业物联网关的原始数据进行缓存，以便其他服务组件进行在线的高并发的大数据量的抽取，缓存数据的策略可以在平台软件中进行配置，策略包括网关标识、数据类型、数据接收时间戳、业务类型数据、缓存保存时间长度等。

b)永久存储，经过监测服务组件或运维服务组件分析加工之后的业务数据，永久存储在平台软件中。永久存储的业务数据主要用于离线的数据分析，一般是人工查询、定期分发、触发预警等。

c)接入网关模块，主要用于接收多个的不同类型协议的工业物联网关，支持各种工业设备协议、物联网协议、物联网协议。包括MQTT、CoAP、XMPP、HTTP、Modbus、电力规约等。

d)消息总线模块，提供消息订阅、分发、排队、缓存的功能，负责整个系统的各个模块之间的松耦合通信。

e)监测服务组件，包括数据采集、监控分析、告警管理、统计分析等。

f)运维服务组件，包括设备列表、备件管理、耗材管理、维修管理、巡检管理、工单管理、预警提醒、任务调度看板等。

g)应用管理服务，提供应用管理基础功能，包括应用上传、下载、分发统计、版本管理等。

h)多租户服务，从数据、视图、业务逻辑三个方面，把不同客户的设备运维系统分离开，使每个客户看到自己独立视图。多租户服务包括客户标识、设备标识、业务标识、计费标识、运维数据等。

i)移动可视化模块，主要提供手机业务服务、可视化大屏的服务组件。

参考图3工业物联网关软件架构原理说明：

1)工业物联网关的软件主要包括：配置模块、网管模块、协议适配器模块、主控程序模块、安全加固模块、通信加密模块、鉴权认证模块、计算组件、业务组件等。

2)在此主要说明两个重点模块：计算组件、业务组件。

计算组件：处理缓存数据的计算、区域管理决策数据的计算。

业务组件：提供边缘计算业务相关管理功能，包括通信管理、安全管理、用户管理、数据管理、消息管理、升级软件、配置更新、紧急指令等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于工业物联网的设备运维系统，包括设置在云端的工业物联网运维平台、设置在现场的可视化大屏、工业物联网关、数据采集终端，其特征在于：所述工业物联网关内置有计算软件系统，所述数据采集终端内置有监测数据软件系统，所述工业物联网运维平台包括用于数据接入的接入单元、用于数据分发的消息单元、用于设备管理的设备单元、用于运维管理的运维单元，可本地部署或云端部署的软件平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网的设备运维系统，其特征在于：所述可视化大屏为智能显示终端，包括触摸反馈系统、语音播放系统、声光提醒、3D数据可视化等，所述可视化大屏接收运维平台下发的数据、并展示、提醒，可视化大屏可反馈现场信息给运维平台。

3.根据权利要求2所述的一种基于工业物联网的设备运维系统，其特征在于：所述可视化大屏部署在设备现场，对设备的使用者进行提醒、预警作用。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网的设备运维系统，其特征在于：所述工业物联网关为硬件装置，对南向提供有线或无线的网络接口，对北向提供有线或无线的网络接口，工业物联网关内的边缘计算软件，对该网关所辖区域的设备进行管理，管理工作包括接收并换发下行指令、转发上行数据、升级、配置等。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网的设备运维系统，其特征在于：所述数据采集终端应用于连接设备、采集数据、上传数据、转发指令。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网的设备运维系统，其特征在于：所述可管理多种应用app的生成、分发、下载，为工业物联网关提供服务。