物联网5G+下化工行业数字化建设

必要性 实际诉求  

 在工业4.0目标的要求下，化工领域数字化建设的任务势在必行。化工行业属于传统行业，存在大量有线布线方式，点对点方式的现有组网使用，故化工领域数字化建设，除了引入新技术的助力，还需很好的协调原先使用的数字类设备，共同完善行业内数字化建设。

技术方案规划

由于化工行业属于厂区性质，且大多厂区位于郊区，不位于城市核心地带，NBIOT等技术存在覆盖不彻底的可能，故LoRa的自组网方式，非常适合10km以内跨度的厂区使用。

LoRa通信为低功耗局域网无线标准，是主流无线通信方式的一种。基于扩频技术，在低功耗传输的前提下，LoRa有效覆盖半径可达到10km，LoRa自组网形成的内部局域网，数据传输可以不经过核心网络，原理上满足各场景数据传输通信和数据保密等的使用要求。

实施 

对于新建立的厂区，可以直接进行新型数字化部署。

数字化设备 <——> 网关 <——> 内网服务器 <——> 使用端  

         LoRa       ETH|4G            私域云端

对于现有组网设备，设备端当前的主流的通信方式以 RS485 MobusRTU、HART+4-20mA方式为主，故奥立纬的LoRa RTU或4G RTU，将现有组网的数据线与RTU相应接口连接，采集现有组网的数据，

数字化设备 <——> RTU设备 <——> 网关 <——> 内网服务器 <——> 使用端  

RS485|4-20mA|hart  LoRa|4G  ETH|4G    私域云端

方案 

一阶段： 物联模式下的数字化全场景贯穿，设备局部自动化

LoRa通信为低功耗局域网无线标准，是主流无线通信方式的一种。基于扩频技术，在低功耗传输的前提下，LoRa有效覆盖半径可达到10km，LoRa自组网形成的内部局域网，数据传输可以不经过核心网络，原理上满足冶金行业各场景数据传输通信和数据保密等的使用要求。通过无线通信，可以避免现场布线的施工维护麻烦，节省通信线缆以及相关衍生耗材的成本投入。

冶金行业上游，需要矿物开采。开采场景，属于野外区域，场景跨度较大（距离较远），存在没有2G/3G/4G网络覆盖的情况，适合LoRa通信方式先行进行区域自组网，再经4G网关将LoRa组网数据传输至核心网络，经“ELV云”，将生产相关的数据信息汇总至物联平台数据库。

规模冶炼，属于工厂厂区，场景跨度基本在10km以内，符合LoRa通信的传输辐射距离，故通过LoRa网关即可实现厂区内部自组网络，根据应用现场情况，评估是否与核心网络打通连接。

针对使用现场，在测量端，无线技术与原有温度、压力、流量、电参测量产品结合，形成无线通信智能压力变送器、无线通信智能温度变送器、无线通信智能流量计等产品，可以将测量端数字化，物联化，测量数据通过无线通信方式传输记录至物联平台数据库。在已经具备有线组网的区域，通过无线数字RTU类设备，将有线组网下的数据桥接至平台，整合场景内测量端数据信息，形成基于物联平台的数字化传感网络。控制端，大型设备一般具备有线通信接口，通过加装无线通信模组或使用无线数字RTU类设备，对原先设备进行改造升级，即实现控制端设备与物联平台连通，构成数字化控制网络。

通过第一阶段的产线升级，测量端、控制端设备逐步数字化，行业、企业内，传感网、物联网建立形成，测量数据汇总至物联平台，可以通过电脑、移动端显示平台汇总的生产过程中的测量数据信息。数字化后，各类数据多种统计维度报表，可以方便各级工作人员通过数据提升工作效能。无线传输的通信链路，可以有效避免布线施工相关的通入。所以，综合意义上升级现有设备不会过多增大设备端采购支出。

在一个应用区域中，若测量端控制端均接入平台的区域，可以实现通过电脑端、移动端远程监测、控制场景运转，有效节省人力成本，尤其在相对危险的使用区域，可以减少、避免可能的安全事故。

二阶段： 物联平台连接生产上下级环节，各个环节数据关节打通，大数据记录的开始，设备端从局部自动化延展至全领域自动化   

经一阶段，测量端、控制端设备逐步接入产业物联网内，当整体形成一定的使用规模，即从采矿到冶炼各上下游环节打通，可以实现场景内远程控制。

配合4G视频监控设备，无人巡检车，在场景内各区域，机器设备替代产线员工，接管/辅助简单重复以及高危险性的工作，实现冶金行业的产业结构升级，助力行业从业者们从低价值的劳动走向高附加值的工作。

产业过程相应数据在服务端数据库汇总，可以通过记录数据实现产品从源头到成品过程的完整溯源。生产场景数据端纵向贯穿，有助于产业链的完善管控，为行业统筹规划，节能降耗，品质提升提供数据依托。

三阶段： AI自主学习，机器辅助

当针对冶金全场景的物联平台建成贯穿，通过大数据累积，引入AI技术，通过大数据累积，进行机器自我学习，得出控制策略决策，辅助工作人员进行节能降耗，品质提升的相关控制运行决策。