基于物聯互聯的設備管理應用平臺研究

曲振華

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266000）

1 項目摘要

1.1 項目必要性

（1）從社會要求來看，目前中國工程機械設備保有量近1000萬臺，因對設備操作不當造成的安全事故占事故總數的88%，主要原因是對設備的操作技術要求高，不熟練的操作存在安全事故風險。如何設計出更智能化的設備，如何利用移動物聯網的技術將設備從物理世界引入到虛擬世界，進而能夠實現遠程虛擬操控，最終降低對人的依賴來降低安全事故的發生，這是工程裝備制造業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，建筑企業也必將精耕細作，將從原來人海戰轉向如何使用好設備，人到機的轉型要求利用物聯網技術把設備與設備進行互聯互通，利用移動互聯網技術將人與設備進行互聯互通，這是施工單位的使命和定位。

1.2 項目愿景

應用物聯網及大數據技術，將海量數據統一采集、篩選、分析、挖掘，在云端儲存，應用于前端智能服務平臺，用戶通過智能服務平臺能夠隨時隨地享受科學、智能的運營管理服務，提升施工單位生產經營效率、節約運營成本、保障生產和設備安全。

1.3 項目概覽

巫家壩設備管理平臺是由中交一航局聯合中聯重科共同研發的集工業物聯網、互聯網、云計算、大數據技術于一體的工程機械設備智能管理平臺，包含設備管理、項目管理、分析統計、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、運營成本高、設備利用率低等管理痛點：（1）通過故障預警、保養提醒等遠程運維服務以及人員操作行為監控，有效的延長了設備壽命，在降低維修成本的同時也降低了因設備操作不當造成的安全事故發生率。（2）通過快速、智能的設備調度和科學的人員排班，顯著延長了設備有效工作時長。（3）通過監控操作人員的操作行為，改善操作習慣，幫助客戶大大降低了運營成本

2 項目建設方案

2.1 項目主要建設內容

（1）面向普通機手、設備管理人員等提供輕量級移動APP（產品名稱：巫家壩設備管理平臺），助力設備管理、項目管理、設備監控等；（2）構建移動物聯網技術基礎，支撐行業移動互聯網解決方案聯合中聯重科構建產品360度生命周期管理能力，支撐銷售、售后、產品研發能力提升。通過物聯網與大數據技術集中化智能化管理各類設備，帶來競爭性價值：①按客戶/產品等多維度可視設備分布、熱力圖、開工率、故障率等。②設備作業數據實時分析，預警式診斷方案將設備維修和閑置時間減少到最小。③故障數據匯總分析，診斷故障質量問題，構建故障知識庫，為研發改進提供數據支撐。

2.2 項目詳細方案（圖1）

圖1

（1）面向客戶移動互聯網應用。實現客戶運營的智慧化。主要功能：

①設備管理——提升設備運行效益。設備詳情：通過內嵌傳感回傳數據，實現遠程在線檢測功能，可在故障或報修時前往修理；可在線實時查詢設備基本信息包括：類型、編號、出廠時間、最后在線以及所在地點等；設備配件列表，可鏈接至網上商城對應頁面方便用戶快捷選購。 實時定位：通過工程機械設備上的智能終端，上傳設備的實時位置信息，為售后服務人員，例行巡檢、售后維修、現場升級提供便捷的位置信息查詢服務，為客戶提供設備的位置信息快速查找服務。

軌跡回放：在地圖上展示設定查詢的時間段設備的歷史運行軌跡，為信用專員、法務專員監控設備運行狀態、進行遠程鎖車/解鎖提供輔助參考，方便用戶監控設備運行狀態。通過選定特點時間，可查看設備的位置、運行軌跡，客戶可以監控設備是否干私活。

遠程停開機：通過對設備編號和終端編號的識別，精確地識別出目標設備，進行遠程鎖車和解鎖。

②健康管理——保障設備運行安全，提升有效工作時長。故障自動報警及故障診斷：建成混凝土機械、起重機械、建筑機械的故障庫，老設備可通過傳感檢測到部分故障，智能產品更是在開機、運行和停機過程中利用關鍵零部件進行數據采集，實現產品監控狀態全程掌控，并逐步形成和完善三級故障診斷：對于非常緊急影響機器正常施工的故障報警及時通知客戶和維修工程師進行維修，大大降低設備停機時間；對于輕微暫時不影響機器正常施工的故障報警通知客戶，告知客戶解決方法進行自主維修。

③項目管理。項目列表：為用戶提供工程項目的建立、編輯、關閉等功能，為及時進行工程信息共享提供支持，針對其工程項目的建設情況、工程進度，提供作業匯總統計，并對比工程計劃及時提供工程預期和結束時間預警提示。

電子圍欄：通過在地圖上繪制圓形區域，并設定監控時間、進出區域、滯留時長及關鍵參數變化的判斷標準，就目標設備對預先設置好的相關人員進行報警提示。

異動監控：按項目進行設備異動監控，針對設備不在規定范圍內作業、違規操作等狀態進行報警。例如攪拌車，在工地外卸料將進行報警提醒，偏離設定的行駛路線500米以上將進行報警。監控設備實時車速，若車速超過指定閾值則對超速信息進行主動推送。

④運營分析。降低設備運行成本。設備的運行成本主要包括燃油成本、維修成本和人力成本。大數據平臺對客戶最為關心的數據進行統計和分析服務，通過巫家壩設備管理平臺推送給客戶。

數據統計

巫家壩設備管理平臺將單臺設備的工作時長、里程、油耗、工作量等數據，以及所有設備的總工作量、開工率等數據按日/周/月進行統計，方便用戶隨時查看。

（2）構建移動物聯網技術基礎，支撐行業移動互聯網解決方案

①整體框架與方式。智能網關通過CAN/485/232總線與設備電控系統連接，獲取設備相關信息；通過藍牙技術(Bluetooth)與周邊配套設備（如：中聯手環）進行短距離通訊；利用WiFi信號/4G網絡傳輸數據。智能網關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、更高質量的設備相關數據。

②應用場景—在線檢測。利用智能網關采集設備提供的一切有用信息，經過分析處理以獲得最能識別設備狀態的特征參數，進行在線檢測。機械設備運行時產生多種信息，當其功能逐漸劣化時，就出現相應的異常信息，如機器的狀態變化而產生的異常振動、噪聲、溫度等機械信號；機械劣化過程產生的磨損微粒、油液及氣體成分變化的化學信號等。利用傳感器對最敏感的故障特征信號采集，進行狀態監測，做出正確的分析和診斷，可以及時預測機器設備可能發生的故障。

2.3 技術路線

（1）互聯網及移動互聯網技術。互聯網及移動互聯網技術架構。巫家壩設備管理平臺主要采用java為開發語言，互聯網及移動互聯網應用開發上采用ssh、velocity+spring+mybits、ssm等多種開源框架使用功能模塊化、集成化、接口化的開發模式，發布架構上采用cdn、反向代理、數據讀寫分離、數據庫主從互備等技術使應用能更穩定、更安全、更容易擴展，程序發布上采用ant+winscp+shell腳本的方式實現了開發、測試和生產環境打包發布的一鍵式發布功能。

（2）智能網關技術。針對傳統數據采集終端無存儲、無預處理、高度依賴移動網絡信號強度、無法實現遠程系統升級等缺陷，巫家壩設備管理平臺采用了新一代智能網關，應用了邊緣計算技術和NB-IOT技術，不僅可以實現本地存儲、數據延遲回傳/斷點續傳、遠程升級功能，同時也嵌入輕量級數據分析模型，通過實時高頻率（毫秒級）數據采集進行邊緣計算處理，大部分數據分析判斷都可以在網關完成。目前是國內工程機械行業技術水平最高、自主創新最強、功能最全面的首創性智能網關。