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1、仅供个人参考Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse基于云端的自动化设备远程维护及节能控制服务平台开发（可行性分析报告）一、项目摘要随着社会环境、效率节能自动化控制的发展，互联网尤其是移动互联网、物联网的快速发展。如今自动化设备在各行各业已经占有非常大的比重，特别是在工业行业。目前我们已处于自动、节能、数据、信息过载的海量信息时代。用户在面对海量信息却很难找到自己真正需要的内容。面对这些海量数据，如何收集、从中将有用的数据挖掘出来将成为我们亟需迫切解决的问题。自动化设备的普遍应用，设备能耗受到了前所未有的关注，为了节约成本
2、以及响应国家节能的政策，自动化设备的远程维护及节能急需攻破这一道难关。工控行业许多工厂已经运用自动化设备多年，许多自动化设备已经陈旧不堪并且过了原厂保修的年限，同时许多厂家只能等待设备发生故障才能进行对自动化设备的维修。没有完善的自动化设备报警系统，不仅产生了非常大的安全隐患，同时还可能负出相当大的代价。为此，我们针对公司的售后服务业务开发了基于云计算的自动化设备远程维护平台，平台由公司总部云端服务器及设备现场监控网络组成，通过网络协议把服务器与设备现场的监控网络连接在一起，而监控网络则由分布在设备现场的监控终端通过无线wifi衔接而成，实现设备现场各监控点与公司总部云端服务器实时交互数据。这
3、个平台依赖云计算对采集到的各行各业的、数据格式各不相同的海量数据进行整合、管理、存储以及挖掘，并在整个平台中提供计算服务，实现预测、决策，进而反向控制这些监控网络，达到通过远程维护平台对设备故障进行高效快速的诊断和制定解决方案的目的。结合云计算技术的新一代数据中心拥有更可靠和严谨的虚拟化平台实现支撑，而且这样的数据中心在规划、建设、运营、维护、管理等方面具备其特有的优势。通过远程服务平台可以对自动化设备进行能耗的实时监测、分析，控制。远程操作可以达到节能的效果。在远程控制下，节能环保具有高可靠性、高可用性、安全性、可管理性及高性能方面可以满足远程维护平台的发展需要。另外这个平台还可以用于远程视
4、频会议，方便公司总部与各分公司、客户与售后服务人员进行实时交流。在软件问题上，云平台提供了自动化设备更新软件下载，客户可到云平台服务器上下载并自行安装。云平台服务不仅大大减少了售后服务成本，体现出节能的效果，同时还具有实时性。二、项目的意义和必要性随着电气化和信息化时代的发展，电器产品的技术密集程度越来越高，表现在新技术、新材料及新工艺的应用。这在实现产品功能多样化的同时，也导致了产品故障率的升高，因此产品售后服务必不可少，在电器行业就有国家制定的“三包”政策。各类电器产品生产商都会在产品售后服务上给予不同程度的重视。一方面做好售后服务对于提升企业核心竞争力很有必要，另一方面也可以通过制定售后
5、服务政策提供有偿的技术支持为企业拓宽商业渠道。但出于售后服务成本的考虑，不同的企业所提供的服务水平参差不齐。例如不同品牌的笔记本保修政策是有很大差异的，这是由于厂商自身对于品牌服务的理解与投入有很大的差异。有些品牌把售后服务当作品牌的生命线一样看重，但有些品牌的服务更像是应付差事，很难让人有客户是上帝的感觉。其实笔记本是一种需要投入大量人力、物力、财力，才可以发展的产业，也就是说成规模的厂商，实力都是不容小视的，它们都拥有全国性的维修网点，最大的差异就是维修网点的规模、数量、所处位置、服务态度等方面，但不论怎么说，是否能以最快的速度把笔记本修好才是客户最关心的问题。同样，自动化设备维护属于电器
6、产品售后服务的范畴，它贯穿于产品的整个生命周期，传统模式是厂家依靠在各地设立服务部门或派驻员工到现场服务，这样做不但服务成本高，人员分散无法做到专业对口的有效维护，而且客户总是希望厂家能对产品提供全程的跟踪服务，并能及时对设备故障提出解决方案。因此售后服务的成功与否相当程度取决于生产商自身的实力，能否投入大量人力、物力、财力组建全国性的维修网点以及建立庞大的技术支持队伍是关键。对于一些中小规模的企业来说，这无疑会推高售后服务的成本，令企业管理者有所顾虑。而如果售后服务的质量和效率跟不上，必然会制约企业的业务发展。为此，我们针对某公司的售后服务业务开发了基于云计算的自动化设备远程维护平台，平台由
7、公司总部云端服务器及设备现场监控网络组成，通过网络协议把服务器与设备现场的监控网络连接在一起，而监控网络则由分布在设备现场的监控终端通过无线wifi衔接而成，实现设备现场各监控点与公司总部云端服务器实时数据交互。这个平台依赖云计算对采集到的各行各业的、数据格式各不相同的海量数据进行整合、管理、存储以及挖掘，并在整个平台中提供计算服务，实现预测、决策，进而反向控制这些监控网络，达到通过远程维护平台对设备故障进行高效快速的诊断和制定解决方案的目的。结合云计算技术的新一代数据中心拥有更可靠和严谨的虚拟化平台实现支撑，而且这样的数据中心在规划、建设、运营、维护、管理等方面具备其特有的优势，在节能环保、
8、高可靠性、高可用性、安全性、可管理性及高性能方面可以满足远程维护平台的发展需要。平台的所有业务都是建构在云端服务器之上的，为了解决服务器面临的大数据及高并发等问题，数据库采用了前后端两级存储的结构，前端为内存数据库，加入内存数据库可以提高对数据的访问速度，这里经过专业测试选择了性能较好的memcache作为内存数据库。后端数据库Hbase为分布式数据仓库，为方便对分布式数据进行挖掘和搜索，这里采用了Hadoop新的MapReduce框架Yarn，它用于大规模数据集的并行运算。在业务实现上我们分别采用了面向对象的Java语言和面向并发的Erlang语言，Erlang具有高并发、分布式及容错能力强
9、和“热交换”的优点。这样可以保障远程维护平台对云端服务器计算速度及可靠性方面的需要。在国家推动装备制造业产业转型升级和行业竞争激烈的形势下，作为自动化设备解决方案行业上游的自动化设备研发生产企业也迎来了新的历史发展机遇和挑战，迫切需要加大科技研发方面的投入，在政府有力的推动和支持下，进一步加强企业和高等院校科研交流和合作，将最新的科研成果和应用转化为企业和市场需要的产品，为企业创造效益、为客户创造价值、为社会创造效益。三、国内外项目发展情况电气控制技术的发展经历了由基于电磁原理工作的硬触点开关器件控制到基于工业控制器PLC和直接数字控制器DDC的软触点开关控制的演变过程，控制系统也经历了由早期
10、功能简单的控制电路到功能复杂的各类控制系统的过程。1968年，美国通用汽车(GM)公司率先提出了研制新型工业控制器的设想。一年后，由美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，即是早期的工业电脑(PLC)。之后，西门子公司、ABB公司及日本三菱等公司纷纷推出自己的PLC产品，PLC在工业控制领域开始独占鳌头。在此基础之上，工业过程控制系统也开始出现PLC控制系统(集中式控制系统和远程式控制系统等)、分布式控制系统(DistributedControlSystem,DCS)及现场总线控制系统(FieldbusControlSystem,FCS)等三大控制系统。PLC控制系统可用一台
11、PC机作为主站，多台同型PLC作为从站，也可用一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。它主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能，市场上主要有Siemens公司的SINEC-L1、SINEC-H1、S5、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSECNET、MELSEC-NET/MINI等产品。分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术，是第四代过程控制系统。它采用的是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的三级结构。既有计算机控制系统控
12、制算式先进、精度高、响应速度快的优点，又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的要求。主要用于大规模的连续过程控制，如石化等，市场上主要有制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS&NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB（瑞士）等。FCS控制系统可以说是第五代过程控制系统，由PLC（ProgrammableController）或DCS（DistributedControlSystem）发展而来,是3C技术（Communication，Computer，Control）的融合。把微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数
13、字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。可上局域网，再可与internet相通。既是通信网络，又是控制网络。制造商：美Honeywell、Smar、Fisher-Rosemount、AB/Rockwell、Foxboro、Yamatake、Yokogawa、Siemens、GEC-Alsthom、Schneider、ABB等。上述三大控制系统都有各自的优砍点，随首云计算和物联网技术的发展，在云计算平台上构建远程控制系统成为可能，云计算对采集到的各行各业的、数据格式各不相同的海量数据进行整合、管理、存储以及挖掘，并在整个平台中提供计算服
14、务，实现预测、决策，进而反向控制这些监控网络，达到通过远程维护平台对设备故障进行高效快速的诊断和制定解决方案的目的。目前，国内一些公司如北京映翰通网络推出的InHandDeviceNetwork设备管理云平台就是针对设备进行远程监控、维护、管理的系统软件。该软件为工业用户提供设备远程监控、远程维护、网络管理及高级业务功能，帮助客户实现的设备信息化，生产数字化。其产品在金融类、电信类、工控类等多个行业获得了应用。但是在实现对数据采集和挖掘，监控信号智能分析辅助故障诊断，移动终端监控和远程操作上还存在不足，为此开发出基于云端的远程设备维护及节能控制服务平台对于提升企业售后服务质量和效率都很有必要。
15、四、项目的研究内容、技术水平与创新性1 .研究内容自动化设备及其维保的云平台是一种集成了海量数据的存储以及服务，技术先进并且含量高，能明显提高公司项目的承接数量、大大减少售前和售后的服务成本、减少工业自动化设备的维护成本、提高设备的安全系数的服务性系统平台。云计算在国内外属当今最热门的技术之一，但是由于精通云计算人才紧缺，能提供云计算服务的公司标出的价格昂贵，很大程度上制约了云计算在工业自动化的普及和大面积的应用，不能满足绝大多数中小企业的需求。本方案由自动化设备及其维保的云平台服务器和终端组成。云平台服务器由十台计算机搭建而成，采用并发式存储数据，构成安全性极高的容错系统。终端由手机和平板开发板组成，数目由客户个数和技术人员确定。这一套云平台系统集成了云计算、远程视频通讯、嵌入式等多项技术。云平台整体布局图如下：图1云平台整体布局图自动化设备通过PLC传感器将温湿度等数据通过485或者com传输主控制室，进行相应的控制，同时利用485或者com将数据传送到安卓开发板。图2自动化设备与安卓开发板通讯图云平台服务器由十台服务器组建而成，采用hadoop文件系统，利用hbase做云平台的后端数据库，设立其中两部计算机作为主机，其余八台作为从机，实现分布式大数据存储和服务。图3云平台
