基于supOS平台的顺酐工厂智能巡检系统设计.pdf

粤怎贼燥皂葬贼蚤燥灶 驭 陨灶泽贼则怎皂藻灶贼葬贼蚤燥灶圆园23,38穴10雪基于 supOS 平台的顺酐工厂智能巡检系统设计DOI院10.19557/ki.1001-9944.2023.10.006牛雨婷1袁张玮1袁潘大海1袁邹雄2渊1.太原理工大学 化学工程与技术学院袁太原 030024曰2.黄河三角洲京博化工研究院有限公司袁滨州 256600冤摘要院针对山西某顺酐工厂人工巡检存在不规范尧数据易错漏缺失等诸多问题袁采用我国自主研发的supOS工业互联网平台袁利用其低代码尧灵活自主的优点开发了顺酐生产智能巡检管理系统遥 借助supOS平台的组态开发模式袁完成了智能巡检系统平台端尧移动端和数据库的设计开发袁实现了平台端设计巡检计划尧下发巡检任务尧移动端扫码完成巡检等功能遥 该系统的成功应用实现了管理制度化尧制度流程化尧流程标准化的巡检管理袁帮助企业降本提效袁并助力智能工厂建设遥 该智能巡检系统适用性强尧改造成本低袁也可应用于其他传统中小型流程企业遥关键词院supOS工业互联网平台曰数字化曰智能巡检曰顺酐工厂中图分类号院TP39文献标识码院B文章编号院员园园员鄄怨怨源源渊圆园23冤10鄄园园24鄄园5Design of Intelligent Inspection System for Maleic Anhydride Plant Based onsupOS PlatformNIU Yuting1袁ZHANG Wei1袁PAN Dahai1袁ZOU Xiong2渊1.School of Chemical Engineering and Technology袁Taiyuan University of Technology袁Taiyuan 030024袁China曰2.YellowRiver Delta Jingbo Chemical Industry Research Institute Co.袁Ltd.袁Binzhou 256600袁China冤Abstract院Aiming at the problems of manual inspection in a maleic anhydride factory in Shanxi袁such as untimely andirregular inspection袁easy error and missing data袁etc.An intelligent inspection management system for maleic anhy鄄dride production was developed by using supOS industrial Internet platform independently developed in China袁takingadvantage of its low code and flexibility.With the help of the configuration development mode of supOS platform袁thedesign and development of the platform袁mobile terminal and database of intelligent inspection system are completed袁and the functions of designing inspection plan on the platform袁issuing inspection tasks and scanning code on the mo鄄bile terminal to complete inspection are achieved.The successful application of the system has realized the inspec鄄tion management with institutionalized management袁systematic process and standardized process袁helped enterprises toreduce costs and improve efficiency袁and helped the construction of smart factories.The intelligent inspection systemhas strong applicability and low reconstruction cost袁and can also be applied to other traditional small and medium鄄sized process enterprises.Key words院supOS industrial Internet platform曰digitization曰intelligent inspection曰maleic anhydride factory收稿日期院2023-03-29曰修订日期院2023-07-31基金项目院2022 年教育部产学合作协同育人项目渊221004650101701冤作者简介院牛雨婷渊1997要冤袁女袁硕士袁研究方向为化工数字化与智能化设计曰张玮渊1973要冤袁女袁博士袁教授袁研究方向为化工过程控制及优化遥目前袁国内传统中小型化工厂依旧采用传统人工巡检方式袁部分重要设备在一个巡检周期内往往需要多次检查和抄表袁人工错漏不可避免袁且权责不明袁不便管理遥 而且袁巡检人员以纸质记录表记录控制系统与智能制造24圆园23,38穴10雪巡检结果工作强度大袁容易产生巡检项漏报尧错报等情况袁巡检数据的真实性也难以保证遥 且纸质信息共享难尧统计难尧更新慢袁在进行数据挖掘分析时袁数据利用率较低袁难以对潜在隐患进行有效预警1-3遥 化工行业对安全等级要求严格袁许多传统的化工厂采用多楼层结构设计袁设备空间分布复杂袁采用可视化无人巡检方式成本昂贵袁且高清摄像头存在视觉盲区袁容易带来安全隐患4遥 因此袁开发一套智能巡检系统袁 应用于工厂的巡视检查工作中袁实现对配套工艺设备的智能化巡检和规范化管理袁对实现工厂数字化转型尧降低生产成本尧提高企业安全等级和管理效率有着重大意义5遥 工业互联网作为一种工业 4.0 背景下的新兴工业服务体系袁有着部署迅速尧应用开发简单尧企业改造成本低的优势袁是实现低成本巡检管理袁帮助企业智能化改造的有效手段6-7遥顺酐工厂生产运行过程中袁涉及到苯尧二甲苯尧成品尧粗酐尧浓酸尧稀酸储罐和各类物料的输送管件袁以及各类反应釜等重要设备袁存在泄漏尧溢料或损毁的可能袁容易造成人员化学灼伤和中毒袁引起火灾爆炸等安全问题遥 因此设备巡检不可或缺8遥 针对山西某小型顺酐工厂的实际运行情况袁本文采用我国自主研发的 supOS 工业互联网平台开发了一套设备巡检管理系统袁实现了平台端制定巡检计划尧下发巡检任务袁移动端扫码实现巡检等功能遥 并在该工厂上线运行袁实践证明该系统能够提高巡检效率袁助力工厂数字化转型9-10遥1系统主要功能supOS 工业互联网平台由浙江蓝卓工业互联网信息技术有限公司自主研发袁内置多种可扩展模块袁集成了目标检测尧机器学习尧深度学习等技术袁是一个集成了工业大数据尧人工智能尧信息安全的融合平台11遥 本文基于 supOS 平台开发的智能巡检系统主要由平台端和移动端构成遥 其设计流程如图 1所示遥本系统基于企业实际需求袁针对人工巡检带来的效率低下尧数据无法在线分析等问题袁设计了以下功能院淤平台端袁面向管理人员袁要求管理人员能够通过巡检系统平台端制定巡检计划尧配置巡检人员尧派发巡检任务的具体执行情况以及处理异常情况曰于移动端袁面向执行人员袁要求能够明确巡检任务路线尧时间尧执行人员等信息袁并具有拍照和报告上传至平台的功能曰盂系统数据袁要求能够快速记录巡检系统的各类数据袁做到不缺失尧分类明确尧可实时查询以及随时调用袁以便后续数据分析和助力决策遥2智能巡检系统架构设计智能巡检管理系统结构包括设备巡检点尧巡检系统平台端和移动端 3 部分遥 搭建设备巡检点是实现智能巡检功能流转的基础袁主要工作包括采集设备信息并标记巡检点袁将巡检点信息录入平台数据库和制作巡检二维码曰巡检系统平台端主要执行管理功能袁设计的主要工作包括搭建工作流尧连接数据库和巡检页面设计与绑定曰移动端主要实现载体为巡检 APP袁是巡检人员完成巡检任务的重要工具袁该 APP 框架已由蓝卓公司提供袁故主要工作是通过supLink 开发智能巡检功能模块遥2.1设备巡检点设计2.1.1数据库设计supOS 设有内置数据库袁 可以通过建立对象模板来创建相应的表结构遥 为使顺酐工艺数据能够实时调用袁 需要为顺酐工艺的各个设备搭建数据库袁首先创建巡检点模板袁如图 2 所示袁确定该模板需要的点位编号尧设备编号尧位号名称等属性袁利用后期搭建的添加巡检点页面袁将巡检点信息添加到该模板中遥2.1.2UI 设计设计两个页面袁一个是添加巡检点页面袁通过脚本将页面与数据库绑定袁实现巡检点信息录入数图 1智能巡检设计流程Fig.1Intelligent inspection design flow chart开始提出需要结构设计平台端数据库移动端制定巡检路线制定巡检计划配置巡检人员派发巡检任务确认巡检路线确认巡检时间设备信息上传控制系统与智能制造25粤怎贼燥皂葬贼蚤燥灶 驭 陨灶泽贼则怎皂藻灶贼葬贼蚤燥灶圆园23,38穴10雪据库以及生成对应二维码的功能曰另一个是设备巡检点选择页面袁实现确认巡检点并弹出生成巡检路线的功能遥渊1冤添加巡检点页面如图 3 所示袁 创建一个页面袁从控件库中添加相应的输入框尧按钮等控件到该页面袁用 JS 语言获取输入框里的内容袁 并与按钮交互袁将输入框里的内容添加到数据库中遥 添加按钮袁将设备基本信息生成对应二维码遥 后续将二维码打印并贴在相应的位置上袁便于后期扫码巡检遥渊2冤巡检点选择页面为了将对象实例中的数据在页面中显现出来袁并且完成查询尧选择功能袁如图 4 所示袁制作巡检点选择页面遥 添加表格尧输入框尧按钮等控件袁将表格与已建好的对象模板进行绑定袁并将表头与对象模板属性保持一致袁就可以将对象模板中的数据在表格中显示出来遥 再通过对象模板中添加服务袁调用querySQLExec 通过 sql 语句实现设备信息筛选查询遥用 JS 脚本获取表格中选中的巡检点并显示在巡检路线页面袁填写巡检路线编号尧巡检路线名称等输入框袁将信息存入数据库中遥2.2巡检系统平台端2.2.1工作流设计工作流是整个巡检系统的设计核心遥 为了针对一系列连续有规律的活动制定标准化流程袁supOS互联网平台提供组态工具可以快速制定工作流遥 巡检系统工作流如图 5 所示遥工作流设计中的流程框主要分为任务发起尧任务确认尧任务执行 3 个模块袁分别面向项目申请者尧项目管理者和项目执行者 3 类身份遥 每个模块又分为不同的执行流程框袁每个流程框均通过脚本绑定配置页面袁主要配置内容包括该流程的项目名称尧执行内容尧执行者等遥 巡检工作流执行如下院首先项目申请者填写配置袁发起任务曰其次项目管理者审查任务并做出判断袁若不可行袁任务驳回袁若可行袁任务确认袁此时管理者开始配置执行时间尧巡检点位以及巡检人员等内容曰最后由巡检人员在移动端接受巡检任务袁执行巡检袁如不接受袁需在系统中上传原因袁任务完成后上传巡检报告并确认是否完成巡检遥工作流可以多线并行袁互不干涉袁每个项目的执行进度一目了然袁并且将巡检节点尧巡检人员尧管理人员尧项目决策人以及现场情况紧密结合袁这既提高了巡检效率袁也便于权责分明袁企业安全管理更加便捷遥2.2.2数据库设计为了匹配工作流中大量的数据流转袁包括各个设备信息尧巡检时间尧任务完成情况等数据袁需设计对应的数据库袁如巡检任务数据库尧任务进度数据库等遥 以巡检任务数据库设计为例进行说明袁该数据库主要用来存储巡检任务的基本信息袁利用supOS图 2创建巡检点对象模板Fig.2Creating a patrol point object template创建对应表单属性设备信息图 3添加巡检点页面Fig.3Adding a patrol point page图 4巡检点选择页面Fig.4Patrol point selection page控制系统与智能制造26圆园23,38穴10雪图 5巡检工作流Fig.5Inspection workflow平台组态模块袁创建关于下发巡检任务的数据模板袁首先确定该模板需要的设备编号尧巡检人员名称尧任务计划编号等属性遥 同时袁在对象模板中新建addData服务袁运用平台自带的 AddDataTableEntries 函数袁用来与工作流中对应的用户任务执行对象绑定袁一旦在工作流执行过程中确认巡检报告就自动将页面中的数据内容加入到数据库中遥2.2.3巡检页面设计渊1冤巡检页面设计根据巡检工作流袁每个用户任务都对应一张业务表单袁例如完成巡检任务尧巡检任务下发尧巡检任务确认尧巡检任务再次下发确认等 PC 端页面袁以及巡检报告尧巡检报告修改尧异常情况说明等移动端页面遥 每个页面均需要与工作流用户任务绑定袁才能在业务流转过程中呈现相应的页面遥以巡检任务下发页面为例袁设计巡检任务下发页面如图 6 所示遥 首先按需求添加输入框院巡检计划编号尧巡检计划名称尧巡检时间尧执行人员等袁然后设置各种输入框的基本信息袁最后将输入框与数据库绑定实现可选择功能袁就能对巡检路线进行选择遥渊2冤启动工作流supOS 平台上有待办列表控件袁 将待办列表与工作流绑定并通过按钮触发工作流袁各个并行的工作流根据执行进度的不同划分到我的待办尧我的已办尧我的发起等列表下袁并记录相应的时间节点和负责人员袁如图 7 所示遥不再下发该任务是否再次下发任务发起者指定巡检时间尧设备发起者启动流程巡检任务接受确认巡检点位能够按时完成xjryid说明异常情况xjryid设备存在异常袁填写情况说明巡检任务开始xjryid巡检未完成袁开始巡检确认巡检是否完成xjryid完成巡检设备情况正常巡检已完成巡检未完成袁驳回重新进行巡检查看巡检报告巡检报告合格提交巡检报告xjryid驳回巡检报告巡检报告重新提交图 6巡检任务下发页面Fig.6Inspection task distribution page控制系统与智能制造27粤怎贼燥皂葬贼蚤燥灶 驭 陨灶泽贼则怎皂藻灶贼葬贼蚤燥灶圆园23,38穴10雪2.3巡检系统移动端移动端 APP 主要分为 2 部分院基础应用和supOS应用遥 基础应用由蓝卓公司开发袁包含监控画面尧趋势图等袁能够随时掌握工厂的生产动态曰supOS 应用是由开发者设计袁用来实现智能巡检功能的独立模块遥 该模块需要在 supOS 平台端完成组态开发袁首先设计移动端界面袁将 supOS 应用模块添加到 APP首页袁分别设计巡检路线尧工艺设备等相关页面袁如图 8 所示曰然后将 APP 前端与平台数据库连接袁完成巡检模块开发遥 该模块主要包括以下功能院选择巡检任务尧展示巡检路线尧识别二维码尧设备异常上报尧拍摄及文字记录尧保存上传遥2.4应用效果本智能巡检系统于小型顺酐生产工艺线上线测试袁该生产线模拟真实工厂环境袁设置了立体布局袁系统可以稳定运行袁对各个装置采集到的数据信息记录清晰条理曰移动端和平台端之间的上传和下载连接通畅曰模拟设备故障时袁平台端能够及时弹窗警报袁管理者可以迅速反馈到对应的巡检人员袁及时解决问题曰平台也预留了模块接口袁可供工程师自主开发其他功能模块遥 本系统达到设计要求遥3结语应用 supOS 工业互联网平台设计的顺酐工厂智能巡检管理系统袁实现了顺酐工厂设备巡检规范化尧设备管理系统化尧设备维护标准化遥 能对巡检人员的工作情况进行准确尧客观的记录袁从而准确地反映设备巡检情况曰整个巡检流程分工明确袁权责清晰袁提高了企业的运行管理水平曰巡检数据存储方便袁随调随用袁为数据分析和企业决策提供可靠的数据支撑袁能够做到预防性维护袁实现巡检管理的全生命周期遥 整套巡检系统建设成本小袁周期短见效快袁便于企业推广应用遥由顺酐工厂智能巡检管理系统的开发过程表明袁利用 supOS 平台能够方便快速地开发各种功能APP遥以 supOS 平台为代表的工业互联网集成平台袁具有低代码开发尧功能模块组态灵活尧数据流通性强的优势袁 能很好地助力企业完成数字化转型袁在智能制造成为主流发展趋势的今天有着广阔的应用前景遥参考文献院1钱锋袁杜文莉袁钟伟民袁等.石油和化工行业智能优化制造若干问题及挑战J.自动化学报袁2017袁43渊6冤院893-901.2张成袁何林巍.输电线路可视化巡检系统的设计与实现J.电气技术与经济袁2022袁30渊6冤院76-78.3郑霜袁刘润兵袁张正宇.智能巡检系统在大型水电厂的应用与实践 C/中国水力发电工程学会自动化专委会 2022 年年会暨全国水电厂智能化应用学术交流会袁2022.4李杰袁李响袁许元铭袁等.工业人工智能及应用研究现状及展望J.自动化学报袁2020袁46渊10冤院2031-2044.5周勇袁赵聃袁刘志迎.我国智能制造发展实践及突破路径研究J.中国工程科学袁2022袁24渊2冤院48-55.6杨涛袁易新蕾袁卢绍文袁等.工业人工智能驱动的流程工业智能制造J.Engineering袁2021袁7渊9冤院70-83.7赵路军袁荣冈.流程工业智能工厂建设的再思考J.化工进展袁2018袁37渊6冤院2053-2059.8曹钧.苯氧化法顺酐生产安全风险分析与防控J.化工时刊袁2017袁31渊9冤院37-41.9吴青.新态势下的炼化企业数字化转型要要要从数字炼化走向智慧炼化J.化工进展袁2018袁37渊6冤院2140-2146.10 田锋袁段海波袁杨振亚袁等.数字孪生体技术白皮书M.北京院安世亚太科技股份有限公司袁2019.11 赵伟袁徐慧袁邵黎勋袁等.supOS 工业操作系统赋能未来工厂建设J.数字经济袁2021袁12渊12冤院50-55.姻图 7已办列表显示Fig.7List of completed items is displayed不同列表相关信息图 8移动端页面设计Fig.8Mobile page design控制系统与智能制造28