项目背景
制造企业普遍认同工业物联网的重要性,但尚未形成清晰的物联网战略。根据Deloitte2016年调查显示,89%的受访企业认同在未来五年内工业物联网对企业的成功至关重要,72%的企业已经在一定程度上开始工业物联网应用,但仅有46%的企业制定了比较清晰的工业物联网战略和规划。
物联网使制造企业的竞争领域不仅限于产品功能及服务,随着工业化与信息化的深度融合,企业生产控制系统和生产管理系统互联互通的需求渐增,通过接入网络进而达到提高产品质量和运营效率的需求更为强烈,工业物联网将生产过程的每一个环节、设备变成数据终端,全方位采集底层基础数据,实现了生产数据的存储、设备运行情况的远程监测。并进行更深层面的数据分析与挖掘,判断设备故障,对设备损耗备换进行预测,从而提高效率、优化运营。
经过多次汇报交流,大连帝国屏蔽电泵有限公司领导对于“屏蔽泵物联网云平台”的建设都表示了肯定和支持,希望能够通过平台建设促进产品更新升级,增强市场竞争力,资源整合,快速发展。
项目概况
本项目研究的内容主要包括屏蔽泵物联网硬件开发、云平台建设、web 展示端开发、APP开发。系统平台总体架构如下:

其中,数据采集设备用于实时采集屏蔽泵的各种参数,包含振动、压力、温度、电流、轴承磨损量(即现有TMG检测装置采集的信号)等,需要在屏蔽泵上安装:振动传感器、压力传感器、无线传输模块等…。
通过短距离低功耗数据传输节点,将数据发到无线平台中。短距离低功耗无线传输平台主要包括Zigbee、lora、蓝牙、NB-IoT等无线网络,该网络具有远、短距离传输、低功耗、成本低的特点,可部署在小范围的工业环境中,减少对现有环境的影响,减低部署成本。
通过短距离和远距离的无线通信网络将数据汇总到广域传输组件上,广域平台包括Internet、GPRS、4G(NB-IoT)等广域网络,数据采用TCP/IP协议栈传输到云平台上。云平台上的云数据库将存储这些数据,并提交给大数据分析挖掘处理平台,该平台主要对数据进行清洗、格式化、分析挖掘等,并最终将整理好的数据提交给业务应用平台进行展示。业务应用平台主要满足用户的各种数据管理、控制功能,并支持移动端、Web端的双重访问。
屏蔽泵物联网的拓扑结构:
主要由感知层、网络层(传输层、云平台)、应用层组成。其中感知层包含数据的采集和短距离传输网络,一般采用点对点、星形、网状结构;网络层为数据的广域传输,网络拓扑多为蜂窝状;应用层主要满足用业务需求,拓扑结构多为网状,包括各种服务器、交换机、路由器、防火墙等等。
硬件安装布局(接线)说明及示意图:

上图是屏蔽泵物联网的拓扑结构图,主要由感知层、网络层(传输层、云平台)、应用层组成。其中感知层包含数据的采集和短距离传输网络,一般采用点对点、星形、网状结构;网络层为数据的广域传输,网络拓扑多为蜂窝状;应用层主要满足用业务需求,拓扑结构多为网状,包括各种服务器、交换机、路由器、防火墙等等。
PC端显示应用主要功能:
PC端程序采用Web架构(B/S架构),可查看泵运行的历史数据与实时数据。通过权限的划分,区分对不同屏蔽泵数据的查看权限,及对相应的系统参数的更改。例如通用地理信息,泵的参数等。B/S架构拥有易于维护、更新,分布性强,在电脑上无需安装即可使用,易于用户拓展等优点。在功能上满足用户对感知层各项数据的监控,同时能够对感知层各项数据采集设备的数据进行统计,提取数据价值。项目成果
项目成果

屏蔽泵物联网云平台的建设,由软性内容建设和硬性内容建设组成。其中,软性内容建设包括物联网设备的无线传输模块的嵌入式软件开发,云平台与APP以及与PC端的通信接口开发,云平台与物联网设备的通信接口开发,云平台数据库设计,云平台管理平台开发,Android客户端开发,iOS客户端开发,PC客户端开发。硬性内容主要是传感器通信中间网络模块的PCB设计,以及对应生产相应的BOM表,生产作业指导书等。
系统软件体系结构采用典型的B/S和C/S模式,应用J2EE技术平台进行构建,整个系统由前端表示层、Web服务器层、业务逻辑层和后台的数据存储层4部分组成。在实现时可以采用较成熟的框架技术,如SSH2(spring、struts、hibernate)等框架。前端表示层只完成数据展示和用户事件响应等相对简单功能,中间层(Web服务器和业务逻辑层)完成应用服务和比较复杂的业务逻辑处理,后台数据库进行专业的数据存储管理。