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研华物联网无线数据采集解决方案,轻松掌控大型厂区环境监测

研华物联网无线数据采集解决方案,轻松掌控大型厂区环境监测


  • 研华物联网无线数据采集解决方案,轻松掌控大型厂区环境监测

  • 详细介绍
应用行业: 环境监测
应用地区: 大型厂区 
应用产品: Smartswarm-342 网关、Wzzard 2.4G WIFI MESH数据采集节点、研华IPC、WebAccess/SCADA 
项目背景 
    身为全球制造大国,国内各地有着许多大型工厂,如何有效管理一个工厂,不管是生产线管理,或是关乎整个厂区运作的能源管理,都有着各别不同的专业。此外,整个厂区的环境管理,也是维持整个工厂正常运作的关键因素之一。面对一个大型厂区,遍布在厂区周围各式各样的监测设备、水泵等,如何收集与检测这些数据,是每个工厂管理者关心的重点。 
    华东某品牌汽车厂,因厂区位于地势低洼之处,不管是夏日梅雨季,或是台风来临等连续降雨日,整个厂区常因为排水不及,而使得厂区多处积水,造成人车出入不便,更严重影响产品物流进出,厂房运作等问题。虽然在厂区周遭分别设有许多排水系统,雨水与废水水井等,但是因为各别系统独立没有整合,过去多半是传统人工监测与执行,一旦遇到瞬间大雨,往往反应速度太慢而造成影响。为了改善厂区周围环境数据监测系统,客户找到研华,希望研华能提供建议与方案。  
 
面临挑战
    由于该厂区属于大型厂区,整个厂区由几个大型车间组合而成,而环境监测设备则分散在各个车间周围,主要用做废气排放监测以及特定管道的数据监测。在整个厂区周围则分别配置有废水井,雨水井等,并配有水泵。此外,厂区内道路旁也同样设有排水系统。在与客户沟通的过程中,为了能快速的掌握整个厂区环境数据与设备状况,客户希望通过安装传感器的方式,将各别系统设备进行数据采集,最后将数据回传至位于厂区中央的办公室二楼主机系统,但由于厂区面积较大,设备位置分散,加上厂区内道路不断有大型车辆通行,如果用有线的连接方式,将需要动用挖掘机械,将线缆埋在地下,如此一来成本将会大幅上涨,而一旦线缆出现异常,维护成本也非常高。
    因此,与客户沟通的过程中,很快的就决定采用无线的方式来进行数据采集,除了通讯方式确定后,客户设备大多安装于户外的环境,在产品的选择上,也被限制在需要具备有防水防尘的考量。综合客户的需求,大致上我们可以列出 :
    1.    需要采用无线传输 
    2.    能连接4~20mA, 0~5V传感器 
    3.    IP67防护等级 
    4.    工业级宽温设计 
    客户厂区面积大且监控设备分散,传统的WIFI产品因传输距离问题,可能无法提供好的解决方法,另外一个问题,由于客户的设备分散,并非每个位置都能拥有好的供电来源,如果使用标准的WIFI采集模块,供电选择上很有可能会出现问题。因此最后我们在客户的需求点上,新增两个:
    1.    低功耗产品,能支持电池安装与外接电源,或使用太阳能板供电。 
    2.    能支持自组网 
    和客户沟通确认需求之后,我们推荐客户使用研华B+B Wzzard数据感知平台,以及WebAccess/SCADA作为整体方案的主要内容。  
方案设计 
    研华B+B Wzzard数据感知平台,主要分为两个部分:
    1.   Smartswarm-342 网关
    2.   Wzzard 2.4G WIFI MESH数据采集节点



Smartswarm-342网关:

  • 可配置的用户业务逻辑数据处理和仪表板
  • 通过MQTT,电子邮件,短信和其他各种方式提供全面的数据输出服务和数据库连接
  • 集成来自Wzzard Mesh,WISE,ADAM和第三方设备的数据 
  • 整合来自互联网的数据 
  • 可通过有线乙太网或是蜂窝网路与IIoT系统连接 
  • 可作为LAN到WAN桥接,用于第三方设备连接 
  • 工业级宽温设计  

Wzzard传感器节点 :

  • 超低功耗802.15.4e SmartMesh IP技术 
  • 通过高度可扩展且可靠的无线网状网络与SmartSwarm-342网关进行通信 
  • 连接工业标准模拟或数字传感器 
  • 坚固耐用,符合IP67防护等级外壳 
  • MQTT和JSON IoT协议到应用程序平台 
  • 工业级宽温设计 
  • 支持电池安装或外接电源  

系统架构图












    通过Wzzard数据采集节点与现场传感器使用有线连接,Wzzard采集到传感器数据后,将数据转换成MQTT协议后,通过无线方式传至Smartswarm-342网关,而部分较远的设备,则通过Wzzard 数据采集节点支持自组网的特性,经由跳点的方式,将数据回传。Smartswarm-342网关安装于整个厂区中央位置的办公室二楼内,通过无线的方式,收集节点数据,并将收集到来自于Wzzard的数据,经由有线乙太网传输至系统主机上的WebAccess/SCADA上,最终通过WebAccess/SCADA来监控所有现场设备数据。
 
项目执行
    安装后,经过几个月的反复调试与夏季多个台风的考验后,客户对于整体方案非常满意。虽说Wzzard数据采集节点支持电池安装,但考量整体的网路稳定性,我们最终在几个区域的安装位置使用了外接太阳能板,来作为供电来源,调整过后的方案,在今年几个台风来袭的期间,得到非常好的验证,在台风期间,透过Wzzard自组网的特性,所有水井,废水井,排水系统的设备数据与监控数据,完整的被传至WebAccess/SCADA系统上,让客户在第一时间掌握所有状况,避免了厂区淹水的问题重现,厂区运作得以正常。而在正常天气下,随著夏日高温的曝晒,即使Wzzard数据采集节点内部温度已经侦测到超过60度的高温,设备运作依然正常。 



客户现场数据


    研华整体方案的提供,使客户大幅改善了过去因连日下雨,或台风季节带来的瞬间大雨造成厂区淹水,进而使得厂区运作出现中断的老问题,并且通过无线数据采集的方式,有效的降低成本支出及维护成本。 
    而使用研华整体方案,软硬件产品组合,不但解决了硬件产品选型问题,研华WebAccess/SCADA组态软件,作为客户环境管理的最佳选择之一,完美的满足了客户在厂区管理上的各种需求与挑战。


关键词:工控机厂家,数据采集卡,工业计算机

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