熱能生產智慧管理APP
一、企業簡介
全應科技順應中國制造戰略規劃，向傳統制造業提供信息化、可視化、大數據、人工智能等智能制造綜合解決方案。全應科技致力于將工業物聯網、大數據分析、人工智能技術與工業生產緊密結合，打造SMARTEnergy智慧能源管理系統和服裝行業管理系統，目前已經在智慧能源、紡織服裝等領域與行業伙伴深度合作，構建行業化工業互聯網體系，全方位深度服務行業客戶。
全應科技ALLSMART工業互聯網平臺依托廣泛的數據接入技術、分布式大數據存儲技術、高性能大數據分析技術、可擴展微應用插件式框架技術和360度數據可視化技術，為打造行業工業互聯網平臺提供了一整套架構完備、性能強大、高度可擴展的架構基礎，使得行業工業互聯網平臺可以非常方便地實現：快速的設備數據接入、即插即用的信息話數據接入、高可靠遠程數據傳輸、快速的行業模型開發、快速的行業APP開發能力。
二、工業APP簡介
（一）、問題定位
2017年中國的熱能需求是55萬蒸噸/小時，現存燃煤鍋爐46萬臺，集中供熱中心的智能化水平普遍處于起步階段，基本依賴于人工經驗，以下幾個方面表現突出：粗放式鍋爐控制導致能源浪費、人工環保控制導致環保指標不穩定、安全保障缺乏系統性體制、經營管理信息化水平低。隨著國家政策對環保要求的提高，以及行業競爭的加劇，以上這些問題嚴重制約行業企業的發展。全應熱能生產智慧管理APP期望從根本上解決這些問題。
（二）、創新點
1、全面的數據管理，包括對已有DCS控制系統的對接，還有新增大量傳感器的數據采集，使得管理數據更加全面。
2、新型的巡檢工作方式，保障巡檢工作的落實，保障熱力鍋爐生產安全。
3、全平臺的可視終端，包括PC，手機，PAD，大屏顯示墻等都可以展示系統相關數據，并能響應操作指令。
4、移動終端使得管理人員無論何時何地都可以獲取實時運行數據。
（三）、功能介紹
該APP基于熱能生產過程的全工藝過程數據建立熱能生產的數字孿生和數據模型，并基于模型實現：智能司爐、生產監控、管網平衡、設備管理、經營分析。輔助司爐工、設備管理者、生產管理者等角色實現基于數據的個性化、最優化司爐操作、設備維保和生產管理，實現安全事故降低80%、熱能生產效率提升30%、生產成本降低10%，輔助熱能生產進入智能化時代。如下圖是一個智能司爐界面，基于數據模型為一線司爐人員提供最優化的鍋爐控制操作。
圖1 智能司爐界面
（四）、功能和技術指標優勢
1、安全性提升50%：實時采集機器設備運行數據與生產環境數據，在線智能診斷生產安全指數，發現不安全因素及時報告，并預測下一階段的生產安全性，全方位保障生產過程安全可靠。
2、燃燒效率提升20%：全面收集工業生產中每道生產工序的機器執行、時間消耗、人工作業、與物料數據，構建人-機-料-法四位一體的生產數字模型。大數據系統及時發現產能瓶頸，人工智能系統實時反饋最優生產參數，全面提升生產效率。
3、損耗降低50%：在線監控每道生產工序執行結果，與工藝參數實時對標，第一時間發現并鎖定殘次品產生的工位與原因，組織殘次品流入下一道工序，協助品管人員和產線工人快速調整與修正，全面保障高品質產品生產。
4、成本降低15%：全面整合工業生產數據與企業運營數據，構建企業同意數據平臺，實時分析企業運營關鍵指標，全方位感知企業運營狀態，廣域協同聯動，高效運營決策：最終實現企業數字化運營，精細化管理和智慧化決策的目標，從根本商提升企業市場競爭力。
三、技術方案說明
（一）、工業APP架構
“SMARTEngery智慧能源管理系統和熱力鍋爐工業APP”采用云架構，由多臺服務器組成集群計算環境，所有計算資源(CPU,內存，網絡)共享，共同應對大規模數據處理的需要。任何一臺服務器宕機，不會影響其他機器接管工作，其自身工作狀態自動遷移到其他服務器，從而確系統的高性能與高可靠度。數據庫采用高可用集群數據庫模式，能夠并發吞吐海量發數據。
SMARTEngery智慧能源管理系統的架構圖如下：
圖2 SMARTEngery智慧能源管理系統
平臺和APP共分為四層結構：
1、 采集層：對廣泛的工業設備和工業控制系統進行數據對接；對現存主流的信息話系統和數據庫系統提供數據對接。
2、 工業大數據層：提供從大數據接收、存儲、計算、查詢、分析等一系列工業大數據能力，其中包括一套分布式大數據計算框架，可以直接將工業機理模型整合到大數據計算平臺中，以便將工業機理模型應用于分布式的大數據環境中。
3、 微應用層：通過一套插件結構將工業微服務、工業APP等微應用通過標準化的插件方式進行開發，以便于可以通過平臺上的開發者廣泛參加開發微服務和工業APP的開發。
4、 APP和可視化層：通過一套全矢量可視化技術，將工業組態、數據報表等可視化展示結果同步展示在手機、PC、電視、超高分辨率大屏幕等顯示終端。
（二）、工業APP關鍵技術
1、面向工業特色的廣泛數據接入
（1）多源異構數據接入：平臺向下提供一整套與數據庫、數據倉庫、文件系統、消息中間件、外部數據系統、互聯網數據、物聯網數據采集設備進行對接的接口。
（2）數據實時性和連續性：SMARTEngery智慧能源管理系統采用本地化數據采集、數據壓縮傳輸、傳輸鏈路長連接保持、高并發實時計算、Web可視化服務器端消息推送等技術。
2、高效的數據存儲和處理能力
（1）時間序列型數據：SMARTEngery智慧能源管理系統采用專門面向時間序列數據的數據存儲方案，引入時間序列分析算法。
（2）高速分布式實時數據處理框架：提供20多種數據分布式處理模塊和開放式數據處理模塊插件式結構。
（3）智能數據分析與預測：利用大數據技術發現隱藏的人工無法發現的知識。支持數據分析和預測算法有10+種描述統計學指標的計算、3類10+種假設檢驗算法、5類20多種數據模型算法，兼容TensorFlow等主流人工智能框架。
3、融合工業互聯網平臺安全：SMARTEngery智慧能源管理系統包含的ALLSAFE安全體系保障工業互聯網平臺的安全。
4、360度全息可視化：平臺提供的基于矢量圖形化技術的跨平臺可視化技術，能夠將實時數據處理的結果直接推送到多客戶端。
5、快速的個性化應用整合能力：采用基于微服務的云架構，同時提供基礎模塊的相互調用和基礎開發庫，可以非常方便地基于平臺開發不同的APP，快速應用于行業/企業。
四、應用情況描述
（一）、應用場景描述
本APP基于熱能生產過程的全工藝過程數據建立熱能生產的數字孿生和數據模型，并基于模型實現：智能司爐、生產監控、管網平衡、設備管理、經營分析。輔助司爐工、設備管理者、生產管理者等角色實現基于數據的個性化、最優化司爐操作、設備維保和生產管理。
本工業APP配合工業互聯網平臺，能夠在工業鍋爐熱力站行業廣泛應用，提升熱力站安全性，降低運營成本，尾氣排放達到環保要求。
（二）商業化情況
本APP已在陜西煤業等客戶應用， APP部署后輔助熱能生產進入智能化時代，實現了安全事故降低80%、熱能生產效率提升30%、生產成本降低10%。
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