工业物联网大数据解决方案：排水设备远程监控和大数据统计系统
一、项目背景
给排水系统，作为城市的基础设施建设，是居民生产生活的必要保障。由于给排水系统通常站点零散分布，运维管理涉及的区域广泛，水位、流量、机泵运行等运行参数的测报，目前采取人工测量的，上令下达的方式也相对落后，调度管理工作比较被动，很难做到调度的科学性、及时性。因此采取高科技手段，为给排水设施建立全方位二十四小时的监控就显得尤为重要。
二、企业痛点和问题
1.伴随城镇进程化不断发展，企业的设备装置不断增多，但是设备相对独立，地理位置分散，甚至空间跨度非常大，需要投入大量的人力和物力进行运营和维护，这部分成本一直以来都是居高不下。
2.由于设备无法进行远程检测，设备管理人员无法及时了解设备的运行状态和运行数据，因此迫切需要将设备接入物联网，实现设备云端监控以及管理，方便在能够远程查看设备运行情况
3.设备的自动化程度不高，当现场出现故障后无法自动进行故障反馈或故障处理，只能委派人工进行排查，费时费力，且容易造成紧急事故，因此急切需要设备远程报警和报警联动处理，降低故障造成的损失
4.设备的运行数据目前存储在本地，汇总设备数据依旧采取定时进行原始的纸质抄表，Excel录入的方式进行汇总，时效差，工作量大，没有一套完整的数据实时记录和分析系统，
5.企业对于设备运行时长和电量消耗等数据处理有比较迫切的需求，急切需要将设备数据运行时长，耗电量，总运行时长，设备运行状态进行实时记录，并形成日报表、月报表等相关数据，与其他云平台厂商沟通后发现均需要进行定制化开发，且开发费用从十几万到几十万不等，这项成本对于企业来说很难负担。
三、解决方案
了解企业需求后，我们建议客户使用蓝蜂物联网的EMCP物联网云平台，结合蓝蜂EG20型号边缘计算网关，通过云平台的监控功能，配合EG20系列网关的强大脚本处理功能，能够按照客户的要求，构建一套__排水设备远程监控和大数据统计系统__
蓝蜂物联网对于排水系统有着多年的产品研发经验，基于物联网、无线通讯、智能感知、遥传遥测等技术，对生活用水、工业用水、雨水、污水处理等环节中的全面解决方案，实现给排水系统的远程检测和管理，可有效解决行业相关瓶颈问题，降低给排水设施运行成本及人力管理支出，推动运维监管一体化。
四、详细方案说明
4.1 设备对接
通过沟通，了解到客户的给排水设施使用的是西门子s7-1200 PLC，我方给客户的建议是使用蓝蜂EG20系列边缘计算网关，支持西门子s7-1200协议，可轻松实现给排水设备对接。
物料准备工作如下：
1.西门子s7-1200 PLC
2.EG20网关一台，含天线
3.SIM卡一张，有流量，大卡，用于给EG20网关联网
- 网线一条，用于连接EG20和西门子s7-1200plc
- 联网电脑一台
硬件连接方式：
1、 排水主机控制柜中安装蓝蜂网关，将PLC的网口与EG20的LAN口，用网线连接。
2、 PLC按要求接电源，并上电。
注意：EG网关网线连接PLC时一定要插到LAN口上。
4.2 EMCP物联网云平台配置
4.2.1 创建设备
- 平台为企业开通EMCP云平台企业管理员账号。
- 使用企业管理员账号登录EMCP平台，进入设备中心>>设备管理功能，进行创建设备操作，创建过程中，可根据客户需求灵活进行驱动配置，变量配置，历史报表配置，脚本配置，对设备建立一套完整的物模型，用于实现设备远程监控和管理的基础
4.2.2 配置驱动
创建设备成功后，即可以在平台中绑定EG20系列网关，绑定网关后，可通过创建驱动功能，建立网关与排水设备的连接，创建过程十分简单，只需要选择对应的品牌，驱动型号，以及设置网关和PLC网络环境即可。
可根据客户实机需求，创建多个驱动，用于连接多台设备，比如：客户需要监控两台水泵的运行数据，则可以创建两个驱动，分别代表两台排水泵。
4.2.3 配置变量
1.按照客户提供的变量点位表，需要在变量管理功能中创建以下变量：1#水泵用电量、2#水泵用电量、1#水泵状态、2#水泵状态，通过网关对PLC数据进行采集，用于了解实机情况
- 对于客户的数据统计需求，包括1#泵运行时长，2#泵运行时长，1#泵总运行时长，2#泵总运行时长，1#泵开机时间，2#泵开机时间，可创建内部变量，用于将计算后的数据通过内部变量进行存储
- 对于设备的总电量时长，则可创建中间变量，通过网关的边缘计算功能，将两台设备的用电量进行实时相加，实现计算出总电量需求。
4.2.4 创建设备报表
设备报表管理功能中，可创建两个报表配置，用于解决客户对于数据统计的需求
- 排水数据日报表，用于查看排水设备的日报表统计
- 排水设备历史报表，用于查看设备运行的实时数据记录
通过创建以上两个报表，即可满足客户对于排水设备的日报表需求和实时记录存储的需求
4.2.5 编写脚本，计算运行时长
通过与客户沟通，了解到客户需要根据水泵的运行状态，随时记录水泵当天运行时长，以及水泵的运行总时长。
经过分析，我方决定使用网关的脚本功能，通过编写脚本代码，网关自行进行监控水泵运行状态，最终实现记录水泵运行时长和总时长的目的
网关脚本的优势如下：
完全通过网关进行计算和处理，无需动用平台的资源，也不会浪费网关的流量，且网关脚本执行高效，性能强大，完全能够满足客户的需求
脚本的业务逻辑实现如下：
1.选择周期执行脚本，每分钟执行一次
2.周期运行时间为60秒，即每60秒，网关执行一次脚本程序
3.编写脚本程序，核心逻辑是监测水泵运行状态，当水泵处于开启状态下进行计时，并将计时结果写入水泵运行时长的内部变量中，实现监控水泵运行状态结果
脚本示例代码如下：
function main(signalArray){
var stateObj = {};
var totalTimeObj = {};
var timeArr = [];
signalArray.forEach(function(signal){
if(signal.key && signal.key.indexOf('runState_')!==-1){
stateObj[signal.key] = signal.value;
}
if(signal.key && signal.key.indexOf('runTime_')!==-1){
timeArr.push(signal);
}
if(signal.key && signal.key.indexOf('runTotalTime_')!==-1){
totalTimeObj[signal.key] = signal.value;
}
});
timeArr.forEach(function(signal){
var num = signal.key.slice(8);
var runState = stateObj['runState_' + num];
var timestamp = new Date().getTime()+'';
if(runState==='1'){
if(signal.value === '0'){
API.writeSignalValue('onTime_'+num, timestamp);
}
API.writeSignalValue(signal.key,Number(signal.value)+1);
var totalTime = totalTimeObj['runTotalTime_'+num]
API.writeSignalValue('runTotalTime_'+num,Number(totalTime)+1);
}else{
if(signal.value !== '0'){
API.writeSignalValue('offTime_'+num, timestamp);
API.writeSignalValue(signal.key,'0');
}
}
});
}
4.2.5 云组态实现可视化大屏监控
EMCP云平台提供了强大云组态功能，只需通过简单拖拽，无需二次开发，配合存储的历史报表数据，即可实现漂亮大气的大屏展示效果
通过云组态，能够实现可视化大屏监控，方便企业领导，管理人员，客户能够了解设备监控情况。
还可以通过数据中心，可将不同站点，不同型号的设备分配到不同的组别，实现对设备分级管理和查看。用户可以自行编辑和创建BI数据展示大屏，实现多设备的数据的统一汇总展示，以报表、柱状图、饼图、折线图等可视化结果查看了解设备的整体情况，可以解决多站点多设备不便管理的问题。
4.3 前台监测
4.3.1 远程故障排查及多渠道报警
EMCP云平台，配置EG20网关，会全方位检测设备的运行状态，一旦设备出现异常，平台将第一时间经多种方式（微信、短信、APP、网页消息等）给管理员发送报警信息。用户通过电脑端或者手机就可以全面、远程了解污水处理设备的各项参数状态，远程实现对设备的快速故障排查、运行参数监控等操作。
4.3.2 大数据统计分析
EMCP云平台，通过EG20边缘网关，对排水设备设备数据的自动采集，传输，记录等，并对采集到的数据进行统计和清洗，上报给云平台存储和记录。不用再到现场进行数据记录,可随时在平台上查看数据。
五、方案优势
1.通过蓝蜂的云平台和网关，企业的设备管理人员能够及时了解设备的运行状态和运行数据，实现设备云端监控以及管理，极大降低企业所投入的人力和物力成本
2.蓝蜂EG20为边缘侧计算网关，能够实现自主采集，自主上报，自主执行脚本逻辑，相比市场上其他网关，能够完全满足客户对于采集、监测、报警、数据统计的需求
- 使用蓝蜂EG20网关脚本功能，几乎零成本实现对设备运行数据进行处理和分析并进行运行优化，延长设备运行寿命，降低企业运营成本。
4.物联网+智能制造模式将是未来最必然的模式，蓝蜂EMCP云平台配合EG20边缘计算网关，可帮助企业快速从传统模式向智能化、数字化方向转型，适应时代发展潮流，最终赢得市场和客户的认可。
审核编辑 黄宇
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