燃气轮机远程数据采集及维护方案

一、 方案背景

某燃气轮机生产厂家产品销售往全国各省市,现该公司希望能有一套切合实际的解决方案将已经售出的设备运行数据采集回来,存储到指定的数据库中,经过一定时间的数据积累后,作为大数据的数据池去提取和分析这些数据,从而对设备运行性能做出优化和改进。同时,也希望能够允许客户自主访问到数据中心内相应设备的生产运行情况。 

二、 面临问题

该公司年销售产品数量众多,用户遍及国内各地,由此,对于产品数据的采集以及远程维护便存在如下问题: 

1、 已出售产品的运行情况得不到及时的反馈,无法统计大批产品的运行状况。 
2、 产品数量多,所需采集的数据量庞大。 
3、 用户地域分布广泛,无法安排人工逐一调研运行情况,并且产品的故障维护需要大量的人力资源,成本过高。 
4、 工程师经常外出,对于外出期间的异地产品故障无法及时提供最优解决方案。 
5、 对于以往的设备故障数据保存不及时,并且查看起来也颇费人力。 
6、 随着设备数量逐年增多,售后服务工作捉襟见肘。 

三、 解决方案

针对以上问题,Witlinc 工程师们经过商议,提出了如下解决方案: 

1、    远程采集和维护 

2、    实时监控和存储 

3、    内网访问和外网连接 

4、    故障提醒和自动推送 

整个方案的网络规划采用基于 4G 公网的WiVPN 技术,运行数据的监控和存储采用Witlinc 公司的工业私有云方案作为整个公司的数据中心。 

1、远程采集和维护 

网络结构如图所示: 

已售出设备搭配安装一台Witlinc 公司的WL-430T-LT 工业4G 路由器和一台 WL-620F-S 工业区域防火墙。该路由器可利用 4G 网络使用WiVPN 技术通过 CA 证书的方式接入公司的私有云中心,4G 网络能够保证数据的快速稳定传输,WiVPN 技术能够使得传输的数据更加安全。部署在云中心虚拟机上的 WiSCADA 软件通过这个已经连接的网络采集远程设备的运行参数。工业区域防火墙用于保护每个燃气轮机设备连接 4G 网络时免受外网的非法访问。 

在数据中心处,采用 WitLinc 的工业私有云方式作为数据中心的载体,在私有云网络出口处架设 WL-630F-S 工业核心防火墙,高性能的核心防火墙内嵌入的IPS(入侵防御系统)可有效保护数据中心的网络安全。另外,WitLinc 核心防火墙支持 WiVPN 功能,配置完成后即可与分布在全国各地的设备建立安全的网络连接,保证私有云内应用软件的远程数据采集。 

同样,对于设备的远程维护和故障处理,工程师也可以通过已授权的WiVPN 通道精确的访问到指定的设备,这种访问是随时随地的, 只要工程师能够连接至互联网,便能使用拥有相应权限的 CA 证书访问现场设备。这种便捷的远程访问不仅能及时有效地处理故障,还能为公司节省大量的差旅成本。 

2、    实时监控和存储 

数据采集中心采用的是伟联科技的WiSCADA 2.0 软件方案, WiSCADA2.0 是伟联公司推出的最新跨平台SCADA 软件,可支持Window XP,Window 7,Window8,iOS、Andriod 以及WindowCE 平台,可在Windows 平台开发,开发完毕生成移动端应用,可实现 PC、手机、以及其他智能移动终端对数采系统的访问。同时支持微信报警、语音报警、短信报警和E_mail 报警。从根本上解决了客户单独开发移动端应用的难题。 

对于设备生产厂家来讲,使用WiSCADA 软件,用户可以轻松的将远程采集到的所有设备的数据写入数据库,也可以快速地从数据库中读取出来制作成各种分析图表、曲线等展示面板,为提高设备性能和改进工艺做数据支撑。同时,可以为每个使用设备的用户分别创建不同的设备运行画面,供这些终端用户远程访问查看自家设备的运行情况。 

对于终端用户来讲,不必自己去搭建各种网络和分析数据服务中心,生产设备的运行数据可以从生产厂家直接查看到,这些数据可以为自己提高生产效率作为数据支撑。 

3、 内网访问和外网连接 

当运行数据采集并存储到私有云中心以后,访问数据的方式和权限便成了用户需要了解的内容。 

  • 访问权限 

我们设计了设备数据根据购买用户和生产厂家设置不同的访问权限,终端用户只能查看到自己设备的运行信息数据,而不能访问到其他用户的。设备生产厂家可以查看到所有的设备数据。 

  • 内网访问 

将访问数据中心的客户端和工业私有云规划为一个内部局域网,这便跟外部互联网隔离开,保证数据存储中心不再面临外部网络攻击和互联网病毒的威胁,网络拓扑图如下: 

 在图中所示的网络中,工厂相关人员使用瘦客户端连接远程桌面的方式连接到工业私有云中的虚拟机桌面,瘦客户端上的的所有操作都会在虚拟机里面执行,瘦客户端本地不会存储任何数据,瘦客户端查看到的数据都是私有云内映射出来的。

工程师可以使用自己拥有的特殊权限利用任意瘦客户端访问工业私有云内部,对虚拟化平台、虚拟机、虚拟机上运行的应用程序进行管理和维护,甚至在可以使用自己的笔记本在管理员允许的情况下远程维护工业私有云。 

工业私有云平台支持主机,存储,网络的虚拟化,可以通过云平 台的管理轻松创建应用虚拟机,并提供结合工业应用软件的应用模板, 同时可以完成基于主机和存储的可迁移功能,并提供 HA 高可靠性支持,有助于工业系统业务不中断运行。 

  • 远程访问 

数据的远程访问需要良好的网络连接,并且这种网络连接的安全性必须足够高,为此,Witlinc 工程师设计了如下的网络规划: 

如图中所示,在数据中心网络出口处安装一台工业级核心防火墙, 然后通过这台防火墙连接至Internet,这便保证了工业私有云的网络安全性。 

  • 手机访问 

随着智能手机和平板电脑的普及以及无线网络的覆盖,人们越来越习惯使用移动终端来代替计算机处理一些事情。Witlinc 工程师也为数据中心设计了通过手机或平板电脑等智能移动终端访问的功能。在数据中心的WISCADA 软件上启用 P2P 内网穿透功能,这样设计后, 所有用户可以通过手机APP 来访问数据中心发布的设备运行画面和分析数据。当然,这种手机访问也是有权限设置的,只有经过管理员允许的用户才可以连接到数据中心查看需要的数据。 

4、    故障提醒和自动推送 

Witlinc 工程师结合以往项目经验,设计了设备故障自动提醒功能,这能够极大的改善以往存在的设备故障发现不及时,处理不及时, 造成设备停产时间长,生产效率降低等问题。 

Witlinc 工程师设计在监控设备运行状态的同时,对设备的故障信息做重点关注,设备一旦发生故障,可以立即判断故障严重程度、故障发生可能原因、故障设备所在地区以及查找以前出现的同种故障, 自动提示处理故障所需的步骤和工具,这种设计能够极大地减轻售后 服务工程师的工作量,增加用户对于设备的认可度和售后工作的满意度。 

使用WiSCADA 软件,可以及时地将故障报警信息通过短信息、微信、Email 或者自定义语音的方式推送到相关人员眼前,使得一些重要的故障情况能够妥善地得到解决。 

四、 方案优势

Witlinc 工程师为该公司提供的整体解决方案不仅能完美地解决目前面临的诸多问题,并且可以为公司带来直观的经济效益,具体表现如下: 

1、通过远程维护功能,使得工程师出差次数降低,从而直接降低了差旅支出。 
2、通过远程数据采集功能,能够实时监控设备运行情况,对于异常数据及时提醒,提前通知客户购买易耗品备件,防患于未然,从而降低售后维护成本。 
3、通过 WiVPN 通道直连远程设备功能,使得身处异地的工程师能够快速连接到发生故障的设备,提高故障处理效率。 
4、通过使用基于 CA 证书方式连接的 WiVPN 技术,用户无需投资申请固定公网 IP 即可实现设备和控制中心的相互连通,快速、稳定、方便是 WiVPN 的最大特点。 
5、通过 PC 浏览器或者移动终端监控产品运行数据的功能,使得拥有一定权限的人员能够随时随地了解设备运行情况,从而提高公司的工作效率。 
6、通过故障及时报警并提醒功能,使得工程师能够快速定位故障信息,提出合理的解决方案。 
7、通过自主提供最优解决方案功能,使得已经出现过的故障的处理方法可以自动推送给工程师做参考,从而有效的提高工程师的工作效率。 
8、通过故障信息的记录、查询和筛选功能,使得产品工程师能够通过大数据做参考来判断设备的故障多发点,从而优化性能,提高质量。 
9、通过微信报警、短信报警、Email 报警功能,可以及时地将故障信息推送到指定的人员眼前,从而有效地提高了故障处理效率。 
10、 通过WiSCADA 2.0 软件的自动生成手机 APP 画面功能,用户不必花费高昂的费用去专门开发APP,为用户节省了大量资金和人力投资。 
11、 通过使用手机 APP 监控数据功能,使得相关人员能够随时随地掌握第一手的设备运行信息,第一时间查看故障记录和操作记录。 
12、 通过工业私有云的虚拟化功能,可以根据实际需求轻松完成后期扩展,这些扩展都可以在不增加物理资源的前提下实现,从而减少了后期购买硬件的投资,真正做到一次投资、长期受益。 
13、 通过工业私有云的集群冗余功能,使得整体方案的可用性、自动化性、安全性得到极大改善,达到采集数据过程不间断、数据显示过程不间断、远程访问数据过程不间断的效果。

Category: