環(huán)境監(jiān)控

研華物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)采集解決方案，輕松掌控大型廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測

應(yīng)用行業(yè): 環(huán)境監(jiān)測
應(yīng)用地區(qū): 大型廠區(qū)
應(yīng)用產(chǎn)品: Smartswarm-342 網(wǎng)關(guān)、Wzzard 2.4G WIFI MESH數(shù)據(jù)采集節(jié)點、研華IPC、WebAccess/SCADA

項目背景

身為全球制造大國，國內(nèi)各地有著許多大型工廠，如何有效管理一個工廠，不管是生產(chǎn)線管理，或是關(guān)乎整個廠區(qū)運作的能源管理，都有著各別不同的專業(yè)。此外，整個廠區(qū)的環(huán)境管理，也是維持整個工廠正常運作的關(guān)鍵因素之一。面對一個大型廠區(qū)，遍布在廠區(qū)周圍各式各樣的監(jiān)測設(shè)備、水泵等，如何收集與檢測這些數(shù)據(jù)，是每個工廠管理者關(guān)心的重點。華東某品牌汽車廠，因廠區(qū)位于地勢低洼之處，不管是夏日梅雨季，或是臺風(fēng)來臨等連續(xù)降雨日，整個廠區(qū)常因為排水不及，而使得廠區(qū)多處積水，造成人車出入不便，更嚴(yán)重影響產(chǎn)品物流進出，廠房運作等問題。雖然在廠區(qū)周遭分別設(shè)有許多排水系統(tǒng)，雨水與廢水水井等，但是因為各別系統(tǒng)獨立沒有整合，過去多半是傳統(tǒng)人工監(jiān)測與執(zhí)行，一旦遇到瞬間大雨，往往反應(yīng)速度太慢而造成影響。為了改善廠區(qū)周圍環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，客戶找到研華，希望研華能提供建議與方案。

面臨挑戰(zhàn)

由于該廠區(qū)屬于大型廠區(qū)，整個廠區(qū)由幾個大型車間組合而成，而環(huán)境監(jiān)測設(shè)備則分散在各個車間周圍，主要用做廢氣排放監(jiān)測以及特定管道的數(shù)據(jù)監(jiān)測。在整個廠區(qū)周圍則分別配置有廢水井，雨水井等，并配有水泵。此外，廠區(qū)內(nèi)道路旁也同樣設(shè)有排水系統(tǒng)。在與客戶溝通的過程中，為了能快速的掌握整個廠區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)與設(shè)備狀況，客戶希望通過安裝傳感器的方式，將各別系統(tǒng)設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，最后將數(shù)據(jù)回傳至位于廠區(qū)中央的辦公室二樓主機系統(tǒng)，但由于廠區(qū)面積較大，設(shè)備位置分散，加上廠區(qū)內(nèi)道路不斷有大型車輛通行，如果用有線的連接方式，將需要動用挖掘機械，將線纜埋在地下，如此一來成本將會大幅上漲，而一旦線纜出現(xiàn)異常，維護成本也非常高。因此，與客戶溝通的過程中，很快的就決定采用無線的方式來進行數(shù)據(jù)采集，除了通訊方式確定后，客戶設(shè)備大多安裝于戶外的環(huán)境，在產(chǎn)品的選擇上，也被限制在需要具備有防水防塵的考量。綜合客戶的需求，大致上我們可以列出：
1. 需要采用無線傳輸
2. 能連接4~20mA， 0~5V傳感器
3. IP67防護等級
4. 工業(yè)級寬溫設(shè)計
客戶廠區(qū)面積大且監(jiān)控設(shè)備分散，傳統(tǒng)的WIFI產(chǎn)品因傳輸距離問題，可能無法提供好的解決方法，另外一個問題，由于客戶的設(shè)備分散，并非每個位置都能擁有好的供電來源，如果使用標(biāo)準(zhǔn)的WIFI采集模塊，供電選擇上很有可能會出現(xiàn)問題。因此最后我們在客戶的需求點上，新增兩個： 1. 低功耗產(chǎn)品，能支持電池安裝與外接電源，或使用太陽能板供電。 2. 能支持自組網(wǎng) 和客戶溝通確認(rèn)需求之后，我們推薦客戶使用研華B+B Wzzard數(shù)據(jù)感知平臺，以及WebAccess/SCADA作為整體方案的主要內(nèi)容。

方案設(shè)計

研華B+B Wzzard數(shù)據(jù)感知平臺，主要分為兩個部分：
1. Smartswarm-342 網(wǎng)關(guān)
2. Wzzard 2.4G WIFI MESH數(shù)據(jù)采集節(jié)點

Smartswarm-342網(wǎng)關(guān)：

可配置的用戶業(yè)務(wù)邏輯數(shù)據(jù)處理和儀表板
通過MQTT，電子郵件，短信和其他各種方式提供全面的數(shù)據(jù)輸出服務(wù)和數(shù)據(jù)庫連接
集成來自Wzzard Mesh，WISE，ADAM和第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)
整合來自互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)
可通過有線乙太網(wǎng)或是蜂窩網(wǎng)路與IIoT系統(tǒng)連接
可作為LAN到WAN橋接，用于第三方設(shè)備連接
工業(yè)級寬溫設(shè)計

Wzzard傳感器節(jié)點：

超低功耗802.15.4e SmartMesh IP技術(shù)
通過高度可擴展且可靠的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與SmartSwarm-342網(wǎng)關(guān)進行通信
連接工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬或數(shù)字傳感器
堅固耐用，符合IP67防護等級外殼
MQTT和JSON IoT協(xié)議到應(yīng)用程序平臺
工業(yè)級寬溫設(shè)計
支持電池安裝或外接電源

系統(tǒng)架構(gòu)圖

通過Wzzard數(shù)據(jù)采集節(jié)點與現(xiàn)場傳感器使用有線連接，Wzzard采集到傳感器數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MQTT協(xié)議后，通過無線方式傳至Smartswarm-342網(wǎng)關(guān)，而部分較遠(yuǎn)的設(shè)備，則通過Wzzard 數(shù)據(jù)采集節(jié)點支持自組網(wǎng)的特性，經(jīng)由跳點的方式，將數(shù)據(jù)回傳。Smartswarm-342網(wǎng)關(guān)安裝于整個廠區(qū)中央位置的辦公室二樓內(nèi)，通過無線的方式，收集節(jié)點數(shù)據(jù)，并將收集到來自于Wzzard的數(shù)據(jù)，經(jīng)由有線乙太網(wǎng)傳輸至系統(tǒng)主機上的WebAccess/SCADA上，最終通過WebAccess/SCADA來監(jiān)控所有現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)。

項目執(zhí)行

安裝后，經(jīng)過幾個月的反復(fù)調(diào)試與夏季多個臺風(fēng)的考驗后，客戶對于整體方案非常滿意。雖說Wzzard數(shù)據(jù)采集節(jié)點支持電池安裝，但考量整體的網(wǎng)路穩(wěn)定性，我們最終在幾個區(qū)域的安裝位置使用了外接太陽能板，來作為供電來源，調(diào)整過后的方案，在今年幾個臺風(fēng)來襲的期間，得到非常好的驗證，在臺風(fēng)期間，透過Wzzard自組網(wǎng)的特性，所有水井，廢水井，排水系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)與監(jiān)控數(shù)據(jù)，完整的被傳至WebAccess/SCADA系統(tǒng)上，讓客戶在第一時間掌握所有狀況，避免了廠區(qū)淹水的問題重現(xiàn)，廠區(qū)運作得以正常。而在正常天氣下，隨著夏日高溫的曝曬，即使Wzzard數(shù)據(jù)采集節(jié)點內(nèi)部溫度已經(jīng)偵測到超過60度的高溫，設(shè)備運作依然正常。

客戶現(xiàn)場數(shù)據(jù)

研華整體方案的提供，使客戶大幅改善了過去因連日下雨，或臺風(fēng)季節(jié)帶來的瞬間大雨造成廠區(qū)淹水，進而使得廠區(qū)運作出現(xiàn)中斷的老問題，并且通過無線數(shù)據(jù)采集的方式，有效的降低成本支出及維護成本。
而使用研華整體方案，軟硬件產(chǎn)品組合，不但解決了硬件產(chǎn)品選型問題，研華WebAccess/SCADA組態(tài)軟件，作為客戶環(huán)境管理的最佳選擇之一，完美的滿足了客戶在廠區(qū)管理上的各種需求與挑戰(zhàn)。

以上案例來自研華官網(wǎng)

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