工业物联网大数据智慧运维平台

澄科科技自主研发的工业物联网大数据智慧运维平台是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网技术跟其他的系统网络架构一样从系统实现分为感知层、网络传输层、应用层等。

一、感知层

（1）前端传感器全部采用了光学无源传感器，寿命与数据质量大幅提升，为后续数据分析的快速处理与准确性提供基础保障。采集器采用存算一体的硬件设计，可以植入模型与算法，方便多种类信号大数据采集和融合，能真正做到在线实时状态监测与故障报警；

（2）操作简单，使用方便，在本地完成了数据采集与处理，可直观得到数据曲线，实时数值、最大值及相应的特征值、报警阈值等信息；

（3）所安装的FBG光学应变计传感器可实时对结构的强度、疲劳损伤等状态进行有效监控及预警；可直接对结构损伤情况进行有效监控及预警；

（4）关键点所安装的位移传感器，解决设备突然发生疲劳断裂的痛点；

（5）所安装的低频加速度传感器可对设备整体物理状态进行阈值报警；

（6）要通过获取岸桥PLC来获取到岸桥实时工作状态，并进行各类工作状态健康评估。

二、网络传输层

（1）单台岸桥采用WLAN技术，本技术的主要特点是传输速率高、可靠性高、建网快速、便捷、可移动性好、网络结构弹性化、组网灵活、组网价格较低等；

（2）存算一体物理机采用多网卡对接传输方式，极大地提高了数据传输效率和数据传输的稳定性；

（3）传感器采集分析数据能够在接收过程自动过滤识别杂波和异常数据，保证数据的有效性和实时性；

（4）网络传输灵活采用TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)等不同协议进行数据传输。针对不同的应用场景，采用不用的传输策略，最终达到数据完整性、安全性、高效性、便捷性的统一平衡。对于业务数据、用户数据等重要和敏感数据，数据量不大的情况，采用TCP加密方式传输，保证了数据的完整性和安全性；对于图片和视频等对数据量和处理速度有一定要求的数据，采用UDP加密方式，能够极大地提高数据传输效率，同时采用丢失重传机制，保证了数据的有效性和完整性。

三、应用层

（1）系统采集了岸桥的运动参数、结构的应力响应、振动响应，再利用设计模型和原始数据模型，算法识别上集成了最广泛应用的结构与监控健康监测技术，损伤识别的准确性和可靠性得到保障；

（2）随时掌握设备结构的运行状况（良好、报警、危险）；

（3）预测、预报设备疲劳度以及预计寿命；

（4）对设备可能发生开裂的部位进行监测，提前预警；

（5）减少非计划停机的损失；

（6）延长维护保养间隔，使非必要检修降至最低；

（7）实现对设备结构故障的早知道、早预报，把故障消灭在萌芽之中，旨在提高设备运行完好率、减少设备停机时间及降低维修成本；

（8）系统能提供对结构维修效果的评估报告，通过对全寿命周期数据的管理和分析，我司可以对结构有损伤的工况和操作行为给予提示，便于提高对起重器的工作管理，提高使用寿命。

（9）系统能对检修计划和备件的管理体系给出优化建议。

系统价值

基于数字化双胞胎的MBSE应用 ，由于岸桥港口SHM(结构健康监测)系统工作时间长、涉及环节多、安全性要求高，监测的数据具有海量性、多维性、复杂性和不确定性等特点，又要根据监测结果回溯、调整设计模型，因此采用数字化双胞胎的MBSE的方案设计与故障预警方法对于揭示岸桥事故的发生机理、实现岸桥结构系统故障的智能预警具有重要的理论意义和工程实用价值。

本大数据平台的基于数字化双胞胎的MBSE（系统工程）应用主要体现在三个方面：监测方案设计、有限元模型修正、监测阈值定义。

（1）监测方案设计
本项目以初设模型为基础，通过有限元完成相关结构分析。通常情况下有限元建模与分析都是离线完成的，即监测方案设计中采用的是离线建模、离线分析的思路。

（2）有限元模型修正
SHM系统初步设计大多基于有限元模型。然而有限元建模时通常会引入必要的简化假设以降低建模的复杂性，由于实际结构受环境侵蚀和材料老化的影响，导致有限元模型与实际结构之间的特性误差偏大，因此采用MBSE系统工程对SHM有限元模型进行修正就显得十分必要。

（3）监测阈值定义
自动修正和设置告警阈值是监测系统设计的一个重要问题。告警阈值定义了被监测对象运行的安全限界，该安全限界设置的是否合理关系到预警的时效性和可靠性。目前SHM对监测阈值中的监测指标并没有明确的界定，本项目采用MBSE系统的应用对指标的选取进行了参考设置，而特征指标选择的恰当与否关系到告警阈值的准确性，进而提升了对港口岸桥SHM系统故障预警的时效性与准确性。