基于supOS 平臺的順酐工廠智能巡檢系統設計

牛雨婷，張 瑋，潘大海，鄒 雄

（1.太原理工大學 化學工程與技術學院，太原 030024；2.黃河三角洲京博化工研究院有限公司，濱州 256600）

目前，國內傳統中小型化工廠依舊采用傳統人工巡檢方式，部分重要設備在一個巡檢周期內往往需要多次檢查和抄表，人工錯漏不可避免，且權責不明，不便管理。而且，巡檢人員以紙質記錄表記錄巡檢結果工作強度大，容易產生巡檢項漏報、錯報等情況，巡檢數據的真實性也難以保證。且紙質信息共享難、統計難、更新慢，在進行數據挖掘分析時，數據利用率較低，難以對潛在隱患進行有效預警[1-3]。化工行業對安全等級要求嚴格，許多傳統的化工廠采用多樓層結構設計，設備空間分布復雜，采用可視化無人巡檢方式成本昂貴，且高清攝像頭存在視覺盲區，容易帶來安全隱患[4]。因此，開發一套智能巡檢系統，應用于工廠的巡視檢查工作中，實現對配套工藝設備的智能化巡檢和規范化管理，對實現工廠數字化轉型、降低生產成本、提高企業安全等級和管理效率有著重大意義[5]。工業互聯網作為一種工業4.0 背景下的新興工業服務體系，有著部署迅速、應用開發簡單、企業改造成本低的優勢，是實現低成本巡檢管理，幫助企業智能化改造的有效手段[6-7]。

順酐工廠生產運行過程中，涉及到苯、二甲苯、成品、粗酐、濃酸、稀酸儲罐和各類物料的輸送管件，以及各類反應釜等重要設備，存在泄漏、溢料或損毀的可能，容易造成人員化學灼傷和中毒，引起火災爆炸等安全問題。因此設備巡檢不可或缺[8]。針對山西某小型順酐工廠的實際運行情況，本文采用我國自主研發的supOS 工業互聯網平臺開發了一套設備巡檢管理系統，實現了平臺端制定巡檢計劃、下發巡檢任務，移動端掃碼實現巡檢等功能。并在該工廠上線運行，實踐證明該系統能夠提高巡檢效率，助力工廠數字化轉型[9-10]。

1 系統主要功能

supOS 工業互聯網平臺由浙江藍卓工業互聯網信息技術有限公司自主研發，內置多種可擴展模塊，集成了目標檢測、機器學習、深度學習等技術，是一個集成了工業大數據、人工智能、信息安全的融合平臺[11]。本文基于supOS 平臺開發的智能巡檢系統主要由平臺端和移動端構成。其設計流程如圖1所示。

圖1 智能巡檢設計流程Fig.1 Intelligent inspection design flow chart

本系統基于企業實際需求，針對人工巡檢帶來的效率低下、數據無法在線分析等問題，設計了以下功能：①平臺端，面向管理人員，要求管理人員能夠通過巡檢系統平臺端制定巡檢計劃、配置巡檢人員、派發巡檢任務的具體執行情況以及處理異常情況；②移動端，面向執行人員，要求能夠明確巡檢任務路線、時間、執行人員等信息，并具有拍照和報告上傳至平臺的功能；③系統數據，要求能夠快速記錄巡檢系統的各類數據，做到不缺失、分類明確、可實時查詢以及隨時調用，以便后續數據分析和助力決策。

2 智能巡檢系統架構設計

智能巡檢管理系統結構包括設備巡檢點、巡檢系統平臺端和移動端3 部分。搭建設備巡檢點是實現智能巡檢功能流轉的基礎，主要工作包括采集設備信息并標記巡檢點，將巡檢點信息錄入平臺數據庫和制作巡檢二維碼；巡檢系統平臺端主要執行管理功能，設計的主要工作包括搭建工作流、連接數據庫和巡檢頁面設計與綁定；移動端主要實現載體為巡檢APP，是巡檢人員完成巡檢任務的重要工具，該APP 框架已由藍卓公司提供，故主要工作是通過supLink 開發智能巡檢功能模塊。

2.1 設備巡檢點設計

2.1.1 數據庫設計

supOS 設有內置數據庫，可以通過建立對象模板來創建相應的表結構。為使順酐工藝數據能夠實時調用，需要為順酐工藝的各個設備搭建數據庫，首先創建巡檢點模板，如圖2 所示，確定該模板需要的點位編號、設備編號、位號名稱等屬性，利用后期搭建的添加巡檢點頁面，將巡檢點信息添加到該模板中。

圖2 創建巡檢點對象模板Fig.2 Creating a patrol point object template

2.1.2 UI 設計

設計兩個頁面，一個是添加巡檢點頁面，通過腳本將頁面與數據庫綁定，實現巡檢點信息錄入數據庫以及生成對應二維碼的功能；另一個是設備巡檢點選擇頁面，實現確認巡檢點并彈出生成巡檢路線的功能。

（1）添加巡檢點頁面

如圖3 所示，創建一個<添加巡檢點>頁面，從控件庫中添加相應的輸入框、按鈕等控件到該頁面，用JS 語言獲取輸入框里的內容，并與<添加>按鈕交互，將輸入框里的內容添加到數據庫中。添加<自動生成二維碼>按鈕，將設備基本信息生成對應二維碼。后續將二維碼打印并貼在相應的位置上，便于后期掃碼巡檢。

圖3 添加巡檢點頁面Fig.3 Adding a patrol point page

（2）巡檢點選擇頁面

為了將對象實例中的數據在頁面中顯現出來，并且完成查詢、選擇功能，如圖4 所示，制作巡檢點選擇頁面。添加表格、輸入框、按鈕等控件，將表格與已建好的對象模板進行綁定，并將表頭與對象模板屬性保持一致，就可以將對象模板中的數據在表格中顯示出來。再通過對象模板中添加服務，調用querySQLExec 通過sql 語句實現設備信息篩選查詢。用JS 腳本獲取表格中選中的巡檢點并顯示在巡檢路線頁面，填寫巡檢路線編號、巡檢路線名稱等輸入框，將信息存入數據庫中。

圖4 巡檢點選擇頁面Fig.4 Patrol point selection page

2.2 巡檢系統平臺端

2.2.1 工作流設計

工作流是整個巡檢系統的設計核心。為了針對一系列連續有規律的活動制定標準化流程，supOS互聯網平臺提供組態工具可以快速制定工作流。巡檢系統工作流如圖5 所示。

圖5 巡檢工作流Fig.5 Inspection workflow

工作流設計中的流程框主要分為任務發起、任務確認、任務執行3 個模塊，分別面向項目申請者、項目管理者和項目執行者3 類身份。每個模塊又分為不同的執行流程框，每個流程框均通過腳本綁定配置頁面，主要配置內容包括該流程的項目名稱、執行內容、執行者等。巡檢工作流執行如下：首先項目申請者填寫配置，發起任務；其次項目管理者審查任務并做出判斷，若不可行，任務駁回，若可行，任務確認，此時管理者開始配置執行時間、巡檢點位以及巡檢人員等內容；最后由巡檢人員在移動端接受巡檢任務，執行巡檢，如不接受，需在系統中上傳原因，任務完成后上傳巡檢報告并確認是否完成巡檢。

工作流可以多線并行，互不干涉，每個項目的執行進度一目了然，并且將巡檢節點、巡檢人員、管理人員、項目決策人以及現場情況緊密結合，這既提高了巡檢效率，也便于權責分明，企業安全管理更加便捷。

2.2.2 數據庫設計

為了匹配工作流中大量的數據流轉，包括各個設備信息、巡檢時間、任務完成情況等數據，需設計對應的數據庫，如巡檢任務數據庫、任務進度數據庫等。以巡檢任務數據庫設計為例進行說明，該數據庫主要用來存儲巡檢任務的基本信息，利用supOS平臺組態模塊，創建關于下發巡檢任務的數據模板，首先確定該模板需要的設備編號、巡檢人員名稱、任務計劃編號等屬性。同時，在對象模板中新建addData服務，運用平臺自帶的AddDataTableEntries 函數，用來與工作流中對應的用戶任務執行對象綁定，一旦在工作流執行過程中確認巡檢報告就自動將頁面中的數據內容加入到數據庫中。

2.2.3 巡檢頁面設計

（1）巡檢頁面設計

根據巡檢工作流，每個用戶任務都對應一張業務表單，例如完成巡檢任務、巡檢任務下發、巡檢任務確認、巡檢任務再次下發確認等PC 端頁面，以及巡檢報告、巡檢報告修改、異常情況說明等移動端頁面。每個頁面均需要與工作流用戶任務綁定，才能在業務流轉過程中呈現相應的頁面。

以巡檢任務下發頁面為例，設計巡檢任務下發頁面如圖6 所示。首先按需求添加輸入框：巡檢計劃編號、巡檢計劃名稱、巡檢時間、執行人員等，然后設置各種輸入框的基本信息，最后將輸入框與數據庫綁定實現可選擇功能，就能對巡檢路線進行選擇。

圖6 巡檢任務下發頁面Fig.6 Inspection task distribution page

（2）啟動工作流

supOS 平臺上有待辦列表控件，將待辦列表與工作流綁定并通過按鈕觸發工作流，各個并行的工作流根據執行進度的不同劃分到我的待辦、我的已辦、我的發起等列表下，并記錄相應的時間節點和負責人員，如圖7 所示。

圖7 已辦列表顯示Fig.7 List of completed items is displayed

2.3 巡檢系統移動端

移動端APP 主要分為2 部分：基礎應用和supOS應用。基礎應用由藍卓公司開發，包含監控畫面、趨勢圖等，能夠隨時掌握工廠的生產動態；supOS 應用是由開發者設計，用來實現智能巡檢功能的獨立模塊。該模塊需要在supOS 平臺端完成組態開發，首先設計移動端界面，將supOS 應用模塊添加到APP首頁，分別設計巡檢路線、工藝設備等相關頁面，如圖8 所示；然后將APP 前端與平臺數據庫連接，完成巡檢模塊開發。該模塊主要包括以下功能：選擇巡檢任務、展示巡檢路線、識別二維碼、設備異常上報、拍攝及文字記錄、保存上傳。

圖8 移動端頁面設計Fig.8 Mobile page design

2.4 應用效果

本智能巡檢系統于小型順酐生產工藝線上線測試，該生產線模擬真實工廠環境，設置了立體布局，系統可以穩定運行，對各個裝置采集到的數據信息記錄清晰條理；移動端和平臺端之間的上傳和下載連接通暢；模擬設備故障時，平臺端能夠及時彈窗警報，管理者可以迅速反饋到對應的巡檢人員，及時解決問題；平臺也預留了模塊接口，可供工程師自主開發其他功能模塊。本系統達到設計要求。

3 結語

應用supOS 工業互聯網平臺設計的順酐工廠智能巡檢管理系統，實現了順酐工廠設備巡檢規范化、設備管理系統化、設備維護標準化。能對巡檢人員的工作情況進行準確、客觀的記錄，從而準確地反映設備巡檢情況；整個巡檢流程分工明確，權責清晰，提高了企業的運行管理水平；巡檢數據存儲方便，隨調隨用，為數據分析和企業決策提供可靠的數據支撐，能夠做到預防性維護，實現巡檢管理的全生命周期。整套巡檢系統建設成本小，周期短見效快，便于企業推廣應用。

由順酐工廠智能巡檢管理系統的開發過程表明，利用supOS 平臺能夠方便快速地開發各種功能APP。以supOS 平臺為代表的工業互聯網集成平臺，具有低代碼開發、功能模塊組態靈活、數據流通性強的優勢，能很好地助力企業完成數字化轉型，在智能制造成為主流發展趨勢的今天有著廣闊的應用前景。