環境監控

研華物聯網無線數據采集解決方案，輕松掌控大型廠區環境監測

應用行業: 環境監測
應用地區: 大型廠區
應用產品: Smartswarm-342 網關、Wzzard 2.4G WIFI MESH數據采集節點、研華IPC、WebAccess/SCADA

項目背景

身為全球制造大國，國內各地有著許多大型工廠，如何有效管理一個工廠，不管是生產線管理，或是關乎整個廠區運作的能源管理，都有著各別不同的專業。此外，整個廠區的環境管理，也是維持整個工廠正常運作的關鍵因素之一。面對一個大型廠區，遍布在廠區周圍各式各樣的監測設備、水泵等，如何收集與檢測這些數據，是每個工廠管理者關心的重點。華東某品牌汽車廠，因廠區位于地勢低洼之處，不管是夏日梅雨季，或是臺風來臨等連續降雨日，整個廠區常因為排水不及，而使得廠區多處積水，造成人車出入不便，更嚴重影響產品物流進出，廠房運作等問題。雖然在廠區周遭分別設有許多排水系統，雨水與廢水水井等，但是因為各別系統獨立沒有整合，過去多半是傳統人工監測與執行，一旦遇到瞬間大雨，往往反應速度太慢而造成影響。為了改善廠區周圍環境數據監測系統，客戶找到研華，希望研華能提供建議與方案。

面臨挑戰

由于該廠區屬于大型廠區，整個廠區由幾個大型車間組合而成，而環境監測設備則分散在各個車間周圍，主要用做廢氣排放監測以及特定管道的數據監測。在整個廠區周圍則分別配置有廢水井，雨水井等，并配有水泵。此外，廠區內道路旁也同樣設有排水系統。在與客戶溝通的過程中，為了能快速的掌握整個廠區環境數據與設備狀況，客戶希望通過安裝傳感器的方式，將各別系統設備進行數據采集，最后將數據回傳至位于廠區中央的辦公室二樓主機系統，但由于廠區面積較大，設備位置分散，加上廠區內道路不斷有大型車輛通行，如果用有線的連接方式，將需要動用挖掘機械，將線纜埋在地下，如此一來成本將會大幅上漲，而一旦線纜出現異常，維護成本也非常高。因此，與客戶溝通的過程中，很快的就決定采用無線的方式來進行數據采集，除了通訊方式確定后，客戶設備大多安裝于戶外的環境，在產品的選擇上，也被限制在需要具備有防水防塵的考量。綜合客戶的需求，大致上我們可以列出：
1. 需要采用無線傳輸
2. 能連接4~20mA， 0~5V傳感器
3. IP67防護等級
4. 工業級寬溫設計
客戶廠區面積大且監控設備分散，傳統的WIFI產品因傳輸距離問題，可能無法提供好的解決方法，另外一個問題，由于客戶的設備分散，并非每個位置都能擁有好的供電來源，如果使用標準的WIFI采集模塊，供電選擇上很有可能會出現問題。因此最后我們在客戶的需求點上，新增兩個： 1. 低功耗產品，能支持電池安裝與外接電源，或使用太陽能板供電。 2. 能支持自組網和客戶溝通確認需求之后，我們推薦客戶使用研華B+B Wzzard數據感知平臺，以及WebAccess/SCADA作為整體方案的主要內容。

方案設計

研華B+B Wzzard數據感知平臺，主要分為兩個部分：
1. Smartswarm-342 網關
2. Wzzard 2.4G WIFI MESH數據采集節點

Smartswarm-342網關：

可配置的用戶業務邏輯數據處理和儀表板
通過MQTT，電子郵件，短信和其他各種方式提供全面的數據輸出服務和數據庫連接
集成來自Wzzard Mesh，WISE，ADAM和第三方設備的數據
整合來自互聯網的數據
可通過有線乙太網或是蜂窩網路與IIoT系統連接
可作為LAN到WAN橋接，用于第三方設備連接
工業級寬溫設計

Wzzard傳感器節點：

超低功耗802.15.4e SmartMesh IP技術
通過高度可擴展且可靠的無線網狀網絡與SmartSwarm-342網關進行通信
連接工業標準模擬或數字傳感器
堅固耐用，符合IP67防護等級外殼
MQTT和JSON IoT協議到應用程序平臺
工業級寬溫設計
支持電池安裝或外接電源

系統架構圖

通過Wzzard數據采集節點與現場傳感器使用有線連接，Wzzard采集到傳感器數據后，將數據轉換成MQTT協議后，通過無線方式傳至Smartswarm-342網關，而部分較遠的設備，則通過Wzzard 數據采集節點支持自組網的特性，經由跳點的方式，將數據回傳。Smartswarm-342網關安裝于整個廠區中央位置的辦公室二樓內，通過無線的方式，收集節點數據，并將收集到來自于Wzzard的數據，經由有線乙太網傳輸至系統主機上的WebAccess/SCADA上，最終通過WebAccess/SCADA來監控所有現場設備數據。

項目執行

安裝后，經過幾個月的反復調試與夏季多個臺風的考驗后，客戶對于整體方案非常滿意。雖說Wzzard數據采集節點支持電池安裝，但考量整體的網路穩定性，我們最終在幾個區域的安裝位置使用了外接太陽能板，來作為供電來源，調整過后的方案，在今年幾個臺風來襲的期間，得到非常好的驗證，在臺風期間，透過Wzzard自組網的特性，所有水井，廢水井，排水系統的設備數據與監控數據，完整的被傳至WebAccess/SCADA系統上，讓客戶在第一時間掌握所有狀況，避免了廠區淹水的問題重現，廠區運作得以正常。而在正常天氣下，隨著夏日高溫的曝曬，即使Wzzard數據采集節點內部溫度已經偵測到超過60度的高溫，設備運作依然正常。

客戶現場數據

研華整體方案的提供，使客戶大幅改善了過去因連日下雨，或臺風季節帶來的瞬間大雨造成廠區淹水，進而使得廠區運作出現中斷的老問題，并且通過無線數據采集的方式，有效的降低成本支出及維護成本。
而使用研華整體方案，軟硬件產品組合，不但解決了硬件產品選型問題，研華WebAccess/SCADA組態軟件，作為客戶環境管理的最佳選擇之一，完美的滿足了客戶在廠區管理上的各種需求與挑戰。

以上案例來自研華官網

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