牛雨婷，張 瑋，潘大海，鄒 雄

（1.太原理工大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，太原 030024；2.黃河三角洲京博化工研究院有限公司，濱州 256600）

目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)中小型化工廠依舊采用傳統(tǒng)人工巡檢方式，部分重要設(shè)備在一個(gè)巡檢周期內(nèi)往往需要多次檢查和抄表，人工錯(cuò)漏不可避免，且權(quán)責(zé)不明，不便管理。而且，巡檢人員以紙質(zhì)記錄表記錄巡檢結(jié)果工作強(qiáng)度大，容易產(chǎn)生巡檢項(xiàng)漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)等情況，巡檢數(shù)據(jù)的真實(shí)性也難以保證。且紙質(zhì)信息共享難、統(tǒng)計(jì)難、更新慢，在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析時(shí)，數(shù)據(jù)利用率較低，難以對(duì)潛在隱患進(jìn)行有效預(yù)警[1-3]。化工行業(yè)對(duì)安全等級(jí)要求嚴(yán)格，許多傳統(tǒng)的化工廠采用多樓層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)備空間分布復(fù)雜，采用可視化無人巡檢方式成本昂貴，且高清攝像頭存在視覺盲區(qū)，容易帶來安全隱患[4]。因此，開發(fā)一套智能巡檢系統(tǒng)，應(yīng)用于工廠的巡視檢查工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)配套工藝設(shè)備的智能化巡檢和規(guī)范化管理，對(duì)實(shí)現(xiàn)工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)安全等級(jí)和管理效率有著重大意義[5]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一種工業(yè)4.0 背景下的新興工業(yè)服務(wù)體系，有著部署迅速、應(yīng)用開發(fā)簡(jiǎn)單、企業(yè)改造成本低的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)低成本巡檢管理，幫助企業(yè)智能化改造的有效手段[6-7]。

順酐工廠生產(chǎn)運(yùn)行過程中，涉及到苯、二甲苯、成品、粗酐、濃酸、稀酸儲(chǔ)罐和各類物料的輸送管件，以及各類反應(yīng)釜等重要設(shè)備，存在泄漏、溢料或損毀的可能，容易造成人員化學(xué)灼傷和中毒，引起火災(zāi)爆炸等安全問題。因此設(shè)備巡檢不可或缺[8]。針對(duì)山西某小型順酐工廠的實(shí)際運(yùn)行情況，本文采用我國(guó)自主研發(fā)的supOS 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開發(fā)了一套設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)端制定巡檢計(jì)劃、下發(fā)巡檢任務(wù)，移動(dòng)端掃碼實(shí)現(xiàn)巡檢等功能。并在該工廠上線運(yùn)行，實(shí)踐證明該系統(tǒng)能夠提高巡檢效率，助力工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型[9-10]。

1 系統(tǒng)主要功能

supOS 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)由浙江藍(lán)卓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)，內(nèi)置多種可擴(kuò)展模塊，集成了目標(biāo)檢測(cè)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，是一個(gè)集成了工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、信息安全的融合平臺(tái)[11]。本文基于supOS 平臺(tái)開發(fā)的智能巡檢系統(tǒng)主要由平臺(tái)端和移動(dòng)端構(gòu)成。其設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 智能巡檢設(shè)計(jì)流程Fig.1 Intelligent inspection design flow chart

本系統(tǒng)基于企業(yè)實(shí)際需求，針對(duì)人工巡檢帶來的效率低下、數(shù)據(jù)無法在線分析等問題，設(shè)計(jì)了以下功能：①平臺(tái)端，面向管理人員，要求管理人員能夠通過巡檢系統(tǒng)平臺(tái)端制定巡檢計(jì)劃、配置巡檢人員、派發(fā)巡檢任務(wù)的具體執(zhí)行情況以及處理異常情況；②移動(dòng)端，面向執(zhí)行人員，要求能夠明確巡檢任務(wù)路線、時(shí)間、執(zhí)行人員等信息，并具有拍照和報(bào)告上傳至平臺(tái)的功能；③系統(tǒng)數(shù)據(jù)，要求能夠快速記錄巡檢系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)，做到不缺失、分類明確、可實(shí)時(shí)查詢以及隨時(shí)調(diào)用，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析和助力決策。

2 智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能巡檢管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括設(shè)備巡檢點(diǎn)、巡檢系統(tǒng)平臺(tái)端和移動(dòng)端3 部分。搭建設(shè)備巡檢點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)智能巡檢功能流轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，主要工作包括采集設(shè)備信息并標(biāo)記巡檢點(diǎn)，將巡檢點(diǎn)信息錄入平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和制作巡檢二維碼；巡檢系統(tǒng)平臺(tái)端主要執(zhí)行管理功能，設(shè)計(jì)的主要工作包括搭建工作流、連接數(shù)據(jù)庫(kù)和巡檢頁(yè)面設(shè)計(jì)與綁定；移動(dòng)端主要實(shí)現(xiàn)載體為巡檢APP，是巡檢人員完成巡檢任務(wù)的重要工具，該APP 框架已由藍(lán)卓公司提供，故主要工作是通過supLink 開發(fā)智能巡檢功能模塊。

2.1 設(shè)備巡檢點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

supOS 設(shè)有內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)，可以通過建立對(duì)象模板來創(chuàng)建相應(yīng)的表結(jié)構(gòu)。為使順酐工藝數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)用，需要為順酐工藝的各個(gè)設(shè)備搭建數(shù)據(jù)庫(kù)，首先創(chuàng)建巡檢點(diǎn)模板，如圖2 所示，確定該模板需要的點(diǎn)位編號(hào)、設(shè)備編號(hào)、位號(hào)名稱等屬性，利用后期搭建的添加巡檢點(diǎn)頁(yè)面，將巡檢點(diǎn)信息添加到該模板中。

圖2 創(chuàng)建巡檢點(diǎn)對(duì)象模板Fig.2 Creating a patrol point object template

2.1.2 UI 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)兩個(gè)頁(yè)面，一個(gè)是添加巡檢點(diǎn)頁(yè)面，通過腳本將頁(yè)面與數(shù)據(jù)庫(kù)綁定，實(shí)現(xiàn)巡檢點(diǎn)信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)以及生成對(duì)應(yīng)二維碼的功能；另一個(gè)是設(shè)備巡檢點(diǎn)選擇頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)確認(rèn)巡檢點(diǎn)并彈出生成巡檢路線的功能。

（1）添加巡檢點(diǎn)頁(yè)面

如圖3 所示，創(chuàng)建一個(gè)<添加巡檢點(diǎn)>頁(yè)面，從控件庫(kù)中添加相應(yīng)的輸入框、按鈕等控件到該頁(yè)面，用JS 語言獲取輸入框里的內(nèi)容，并與<添加>按鈕交互，將輸入框里的內(nèi)容添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中。添加<自動(dòng)生成二維碼>按鈕，將設(shè)備基本信息生成對(duì)應(yīng)二維碼。后續(xù)將二維碼打印并貼在相應(yīng)的位置上，便于后期掃碼巡檢。

圖3 添加巡檢點(diǎn)頁(yè)面Fig.3 Adding a patrol point page

（2）巡檢點(diǎn)選擇頁(yè)面

為了將對(duì)象實(shí)例中的數(shù)據(jù)在頁(yè)面中顯現(xiàn)出來，并且完成查詢、選擇功能，如圖4 所示，制作巡檢點(diǎn)選擇頁(yè)面。添加表格、輸入框、按鈕等控件，將表格與已建好的對(duì)象模板進(jìn)行綁定，并將表頭與對(duì)象模板屬性保持一致，就可以將對(duì)象模板中的數(shù)據(jù)在表格中顯示出來。再通過對(duì)象模板中添加服務(wù)，調(diào)用querySQLExec 通過sql 語句實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息篩選查詢。用JS 腳本獲取表格中選中的巡檢點(diǎn)并顯示在巡檢路線頁(yè)面，填寫巡檢路線編號(hào)、巡檢路線名稱等輸入框，將信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖4 巡檢點(diǎn)選擇頁(yè)面Fig.4 Patrol point selection page

2.2 巡檢系統(tǒng)平臺(tái)端

2.2.1 工作流設(shè)計(jì)

工作流是整個(gè)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心。為了針對(duì)一系列連續(xù)有規(guī)律的活動(dòng)制定標(biāo)準(zhǔn)化流程，supOS互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供組態(tài)工具可以快速制定工作流。巡檢系統(tǒng)工作流如圖5 所示。

圖5 巡檢工作流Fig.5 Inspection workflow

工作流設(shè)計(jì)中的流程框主要分為任務(wù)發(fā)起、任務(wù)確認(rèn)、任務(wù)執(zhí)行3 個(gè)模塊，分別面向項(xiàng)目申請(qǐng)者、項(xiàng)目管理者和項(xiàng)目執(zhí)行者3 類身份。每個(gè)模塊又分為不同的執(zhí)行流程框，每個(gè)流程框均通過腳本綁定配置頁(yè)面，主要配置內(nèi)容包括該流程的項(xiàng)目名稱、執(zhí)行內(nèi)容、執(zhí)行者等。巡檢工作流執(zhí)行如下：首先項(xiàng)目申請(qǐng)者填寫配置，發(fā)起任務(wù)；其次項(xiàng)目管理者審查任務(wù)并做出判斷，若不可行，任務(wù)駁回，若可行，任務(wù)確認(rèn)，此時(shí)管理者開始配置執(zhí)行時(shí)間、巡檢點(diǎn)位以及巡檢人員等內(nèi)容；最后由巡檢人員在移動(dòng)端接受巡檢任務(wù)，執(zhí)行巡檢，如不接受，需在系統(tǒng)中上傳原因，任務(wù)完成后上傳巡檢報(bào)告并確認(rèn)是否完成巡檢。

工作流可以多線并行，互不干涉，每個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行進(jìn)度一目了然，并且將巡檢節(jié)點(diǎn)、巡檢人員、管理人員、項(xiàng)目決策人以及現(xiàn)場(chǎng)情況緊密結(jié)合，這既提高了巡檢效率，也便于權(quán)責(zé)分明，企業(yè)安全管理更加便捷。

2.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為了匹配工作流中大量的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，包括各個(gè)設(shè)備信息、巡檢時(shí)間、任務(wù)完成情況等數(shù)據(jù)，需設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，如巡檢任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、任務(wù)進(jìn)度數(shù)據(jù)庫(kù)等。以巡檢任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說明，該數(shù)據(jù)庫(kù)主要用來存儲(chǔ)巡檢任務(wù)的基本信息，利用supOS平臺(tái)組態(tài)模塊，創(chuàng)建關(guān)于下發(fā)巡檢任務(wù)的數(shù)據(jù)模板，首先確定該模板需要的設(shè)備編號(hào)、巡檢人員名稱、任務(wù)計(jì)劃編號(hào)等屬性。同時(shí)，在對(duì)象模板中新建addData服務(wù)，運(yùn)用平臺(tái)自帶的AddDataTableEntries 函數(shù)，用來與工作流中對(duì)應(yīng)的用戶任務(wù)執(zhí)行對(duì)象綁定，一旦在工作流執(zhí)行過程中確認(rèn)巡檢報(bào)告就自動(dòng)將頁(yè)面中的數(shù)據(jù)內(nèi)容加入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.2.3 巡檢頁(yè)面設(shè)計(jì)

（1）巡檢頁(yè)面設(shè)計(jì)

根據(jù)巡檢工作流，每個(gè)用戶任務(wù)都對(duì)應(yīng)一張業(yè)務(wù)表單，例如完成巡檢任務(wù)、巡檢任務(wù)下發(fā)、巡檢任務(wù)確認(rèn)、巡檢任務(wù)再次下發(fā)確認(rèn)等PC 端頁(yè)面，以及巡檢報(bào)告、巡檢報(bào)告修改、異常情況說明等移動(dòng)端頁(yè)面。每個(gè)頁(yè)面均需要與工作流用戶任務(wù)綁定，才能在業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)相應(yīng)的頁(yè)面。

以巡檢任務(wù)下發(fā)頁(yè)面為例，設(shè)計(jì)巡檢任務(wù)下發(fā)頁(yè)面如圖6 所示。首先按需求添加輸入框：巡檢計(jì)劃編號(hào)、巡檢計(jì)劃名稱、巡檢時(shí)間、執(zhí)行人員等，然后設(shè)置各種輸入框的基本信息，最后將輸入框與數(shù)據(jù)庫(kù)綁定實(shí)現(xiàn)可選擇功能，就能對(duì)巡檢路線進(jìn)行選擇。

圖6 巡檢任務(wù)下發(fā)頁(yè)面Fig.6 Inspection task distribution page

（2）啟動(dòng)工作流

supOS 平臺(tái)上有待辦列表控件，將待辦列表與工作流綁定并通過按鈕觸發(fā)工作流，各個(gè)并行的工作流根據(jù)執(zhí)行進(jìn)度的不同劃分到我的待辦、我的已辦、我的發(fā)起等列表下，并記錄相應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和負(fù)責(zé)人員，如圖7 所示。

圖7 已辦列表顯示Fig.7 List of completed items is displayed

2.3 巡檢系統(tǒng)移動(dòng)端

移動(dòng)端APP 主要分為2 部分：基礎(chǔ)應(yīng)用和supOS應(yīng)用。基礎(chǔ)應(yīng)用由藍(lán)卓公司開發(fā)，包含監(jiān)控畫面、趨勢(shì)圖等，能夠隨時(shí)掌握工廠的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)；supOS 應(yīng)用是由開發(fā)者設(shè)計(jì)，用來實(shí)現(xiàn)智能巡檢功能的獨(dú)立模塊。該模塊需要在supOS 平臺(tái)端完成組態(tài)開發(fā)，首先設(shè)計(jì)移動(dòng)端界面，將supOS 應(yīng)用模塊添加到APP首頁(yè)，分別設(shè)計(jì)巡檢路線、工藝設(shè)備等相關(guān)頁(yè)面，如圖8 所示；然后將APP 前端與平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，完成巡檢模塊開發(fā)。該模塊主要包括以下功能：選擇巡檢任務(wù)、展示巡檢路線、識(shí)別二維碼、設(shè)備異常上報(bào)、拍攝及文字記錄、保存上傳。

圖8 移動(dòng)端頁(yè)面設(shè)計(jì)Fig.8 Mobile page design

2.4 應(yīng)用效果

本智能巡檢系統(tǒng)于小型順酐生產(chǎn)工藝線上線測(cè)試，該生產(chǎn)線模擬真實(shí)工廠環(huán)境，設(shè)置了立體布局，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)各個(gè)裝置采集到的數(shù)據(jù)信息記錄清晰條理；移動(dòng)端和平臺(tái)端之間的上傳和下載連接通暢；模擬設(shè)備故障時(shí)，平臺(tái)端能夠及時(shí)彈窗警報(bào)，管理者可以迅速反饋到對(duì)應(yīng)的巡檢人員，及時(shí)解決問題；平臺(tái)也預(yù)留了模塊接口，可供工程師自主開發(fā)其他功能模塊。本系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

應(yīng)用supOS 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)的順酐工廠智能巡檢管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了順酐工廠設(shè)備巡檢規(guī)范化、設(shè)備管理系統(tǒng)化、設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化。能對(duì)巡檢人員的工作情況進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀的記錄，從而準(zhǔn)確地反映設(shè)備巡檢情況；整個(gè)巡檢流程分工明確，權(quán)責(zé)清晰，提高了企業(yè)的運(yùn)行管理水平；巡檢數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方便，隨調(diào)隨用，為數(shù)據(jù)分析和企業(yè)決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，能夠做到預(yù)防性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)巡檢管理的全生命周期。整套巡檢系統(tǒng)建設(shè)成本小，周期短見效快，便于企業(yè)推廣應(yīng)用。

由順酐工廠智能巡檢管理系統(tǒng)的開發(fā)過程表明，利用supOS 平臺(tái)能夠方便快速地開發(fā)各種功能APP。以supOS 平臺(tái)為代表的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成平臺(tái)，具有低代碼開發(fā)、功能模塊組態(tài)靈活、數(shù)據(jù)流通性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能很好地助力企業(yè)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在智能制造成為主流發(fā)展趨勢(shì)的今天有著廣闊的應(yīng)用前景。