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研華物聯網無線數據采集解決方案,輕松掌控大型廠區環境監測

研華物聯網無線數據采集解決方案,輕松掌控大型廠區環境監測


  • 研華物聯網無線數據采集解決方案,輕松掌控大型廠區環境監測

  • 詳細介紹
應用行業: 環境監測
應用地區: 大型廠區 
應用產品: Smartswarm-342 網關、Wzzard 2.4G WIFI MESH數據采集節點、研華IPC、WebAccess/SCADA 
項目背景 
    身為全球制造大國,國內各地有著許多大型工廠,如何有效管理一個工廠,不管是生產線管理,或是關乎整個廠區運作的能源管理,都有著各別不同的專業。此外,整個廠區的環境管理,也是維持整個工廠正常運作的關鍵因素之一。面對一個大型廠區,遍布在廠區周圍各式各樣的監測設備、水泵等,如何收集與檢測這些數據,是每個工廠管理者關心的重點。 
    華東某品牌汽車廠,因廠區位于地勢低洼之處,不管是夏日梅雨季,或是臺風來臨等連續降雨日,整個廠區常因為排水不及,而使得廠區多處積水,造成人車出入不便,更嚴重影響產品物流進出,廠房運作等問題。雖然在廠區周遭分別設有許多排水系統,雨水與廢水水井等,但是因為各別系統獨立沒有整合,過去多半是傳統人工監測與執行,一旦遇到瞬間大雨,往往反應速度太慢而造成影響。為了改善廠區周圍環境數據監測系統,客戶找到研華,希望研華能提供建議與方案。  
 
面臨挑戰
    由于該廠區屬于大型廠區,整個廠區由幾個大型車間組合而成,而環境監測設備則分散在各個車間周圍,主要用做廢氣排放監測以及特定管道的數據監測。在整個廠區周圍則分別配置有廢水井,雨水井等,并配有水泵。此外,廠區內道路旁也同樣設有排水系統。在與客戶溝通的過程中,為了能快速的掌握整個廠區環境數據與設備狀況,客戶希望通過安裝傳感器的方式,將各別系統設備進行數據采集,最后將數據回傳至位于廠區中央的辦公室二樓主機系統,但由于廠區面積較大,設備位置分散,加上廠區內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據采集,除了通訊方式確定后,客戶設備大多安裝于戶外的環境,在產品的選擇上,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.    工業級寬溫設計 
    客戶廠區面積大且監控設備分散,傳統的WIFI產品因傳輸距離問題,可能無法提供好的解決方法,另外一個問題,由于客戶的設備分散,并非每個位置都能擁有好的供電來源,如果使用標準的WIFI采集模塊,供電選擇上很有可能會出現問題。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 
    和客戶溝通確認需求之后,我們推薦客戶使用研華B+B Wzzard數據感知平臺,以及WebAccess/SCADA作為整體方案的主要內容。  
方案設計 
    研華B+B Wzzard數據感知平臺,主要分為兩個部分:
    1.   Smartswarm-342 網關
    2.   Wzzard 2.4G WIFI MESH數據采集節點



Smartswarm-342網關:

  • 可配置的用戶業務邏輯數據處理和儀表板
  • 通過MQTT,電子郵件,短信和其他各種方式提供全面的數據輸出服務和數據庫連接
  • 集成來自Wzzard Mesh,WISE,ADAM和第三方設備的數據 
  • 整合來自互聯網的數據 
  • 可通過有線乙太網或是蜂窩網路與IIoT系統連接 
  • 可作為LAN到WAN橋接,用于第三方設備連接 
  • 工業級寬溫設計  

Wzzard傳感器節點 :

  • 超低功耗802.15.4e SmartMesh IP技術 
  • 通過高度可擴展且可靠的無線網狀網絡與SmartSwarm-342網關進行通信 
  • 連接工業標準模擬或數字傳感器 
  • 堅固耐用,符合IP67防護等級外殼 
  • MQTT和JSON IoT協議到應用程序平臺 
  • 工業級寬溫設計 
  • 支持電池安裝或外接電源  

系統架構圖












    通過Wzzard數據采集節點與現場傳感器使用有線連接,Wzzard采集到傳感器數據后,將數據轉換成MQTT協議后,通過無線方式傳至Smartswarm-342網關,而部分較遠的設備,則通過Wzzard 數據采集節點支持自組網的特性,經由跳點的方式,將數據回傳。Smartswarm-342網關安裝于整個廠區中央位置的辦公室二樓內,通過無線的方式,收集節點數據,并將收集到來自于Wzzard的數據,經由有線乙太網傳輸至系統主機上的WebAccess/SCADA上,最終通過WebAccess/SCADA來監控所有現場設備數據。
 
項目執行
    安裝后,經過幾個月的反復調試與夏季多個臺風的考驗后,客戶對于整體方案非常滿意。雖說Wzzard數據采集節點支持電池安裝,但考量整體的網路穩定性,我們最終在幾個區域的安裝位置使用了外接太陽能板,來作為供電來源,調整過后的方案,在今年幾個臺風來襲的期間,得到非常好的驗證,在臺風期間,透過Wzzard自組網的特性,所有水井,廢水井,排水系統的設備數據與監控數據,完整的被傳至WebAccess/SCADA系統上,讓客戶在第一時間掌握所有狀況,避免了廠區淹水的問題重現,廠區運作得以正常。而在正常天氣下,隨著夏日高溫的曝曬,即使Wzzard數據采集節點內部溫度已經偵測到超過60度的高溫,設備運作依然正常。 



客戶現場數據


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


關鍵詞:工控機廠家,數據采集卡,工業計算機

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