基于supOS 平台的顺酐工厂智能巡检系统设计

牛雨婷，张 玮，潘大海，邹 雄

（1.太原理工大学 化学工程与技术学院，太原 030024；2.黄河三角洲京博化工研究院有限公司，滨州 256600）

目前，国内传统中小型化工厂依旧采用传统人工巡检方式，部分重要设备在一个巡检周期内往往需要多次检查和抄表，人工错漏不可避免，且权责不明，不便管理。而且，巡检人员以纸质记录表记录巡检结果工作强度大，容易产生巡检项漏报、错报等情况，巡检数据的真实性也难以保证。且纸质信息共享难、统计难、更新慢，在进行数据挖掘分析时，数据利用率较低，难以对潜在隐患进行有效预警[1-3]。化工行业对安全等级要求严格，许多传统的化工厂采用多楼层结构设计，设备空间分布复杂，采用可视化无人巡检方式成本昂贵，且高清摄像头存在视觉盲区，容易带来安全隐患[4]。因此，开发一套智能巡检系统，应用于工厂的巡视检查工作中，实现对配套工艺设备的智能化巡检和规范化管理，对实现工厂数字化转型、降低生产成本、提高企业安全等级和管理效率有着重大意义[5]。工业互联网作为一种工业4.0 背景下的新兴工业服务体系，有着部署迅速、应用开发简单、企业改造成本低的优势，是实现低成本巡检管理，帮助企业智能化改造的有效手段[6-7]。

顺酐工厂生产运行过程中，涉及到苯、二甲苯、成品、粗酐、浓酸、稀酸储罐和各类物料的输送管件，以及各类反应釜等重要设备，存在泄漏、溢料或损毁的可能，容易造成人员化学灼伤和中毒，引起火灾爆炸等安全问题。因此设备巡检不可或缺[8]。针对山西某小型顺酐工厂的实际运行情况，本文采用我国自主研发的supOS 工业互联网平台开发了一套设备巡检管理系统，实现了平台端制定巡检计划、下发巡检任务，移动端扫码实现巡检等功能。并在该工厂上线运行，实践证明该系统能够提高巡检效率，助力工厂数字化转型[9-10]。

1 系统主要功能

supOS 工业互联网平台由浙江蓝卓工业互联网信息技术有限公司自主研发，内置多种可扩展模块，集成了目标检测、机器学习、深度学习等技术，是一个集成了工业大数据、人工智能、信息安全的融合平台[11]。本文基于supOS 平台开发的智能巡检系统主要由平台端和移动端构成。其设计流程如图1所示。

图1 智能巡检设计流程Fig.1 Intelligent inspection design flow chart

本系统基于企业实际需求，针对人工巡检带来的效率低下、数据无法在线分析等问题，设计了以下功能：①平台端，面向管理人员，要求管理人员能够通过巡检系统平台端制定巡检计划、配置巡检人员、派发巡检任务的具体执行情况以及处理异常情况；②移动端，面向执行人员，要求能够明确巡检任务路线、时间、执行人员等信息，并具有拍照和报告上传至平台的功能；③系统数据，要求能够快速记录巡检系统的各类数据，做到不缺失、分类明确、可实时查询以及随时调用，以便后续数据分析和助力决策。

2 智能巡检系统架构设计

智能巡检管理系统结构包括设备巡检点、巡检系统平台端和移动端3 部分。搭建设备巡检点是实现智能巡检功能流转的基础，主要工作包括采集设备信息并标记巡检点，将巡检点信息录入平台数据库和制作巡检二维码；巡检系统平台端主要执行管理功能，设计的主要工作包括搭建工作流、连接数据库和巡检页面设计与绑定；移动端主要实现载体为巡检APP，是巡检人员完成巡检任务的重要工具，该APP 框架已由蓝卓公司提供，故主要工作是通过supLink 开发智能巡检功能模块。

2.1 设备巡检点设计

2.1.1 数据库设计

supOS 设有内置数据库，可以通过建立对象模板来创建相应的表结构。为使顺酐工艺数据能够实时调用，需要为顺酐工艺的各个设备搭建数据库，首先创建巡检点模板，如图2 所示，确定该模板需要的点位编号、设备编号、位号名称等属性，利用后期搭建的添加巡检点页面，将巡检点信息添加到该模板中。

图2 创建巡检点对象模板Fig.2 Creating a patrol point object template

2.1.2 UI 设计

设计两个页面，一个是添加巡检点页面，通过脚本将页面与数据库绑定，实现巡检点信息录入数据库以及生成对应二维码的功能；另一个是设备巡检点选择页面，实现确认巡检点并弹出生成巡检路线的功能。

（1）添加巡检点页面

如图3 所示，创建一个<添加巡检点>页面，从控件库中添加相应的输入框、按钮等控件到该页面，用JS 语言获取输入框里的内容，并与<添加>按钮交互，将输入框里的内容添加到数据库中。添加<自动生成二维码>按钮，将设备基本信息生成对应二维码。后续将二维码打印并贴在相应的位置上，便于后期扫码巡检。

图3 添加巡检点页面Fig.3 Adding a patrol point page

（2）巡检点选择页面

为了将对象实例中的数据在页面中显现出来，并且完成查询、选择功能，如图4 所示，制作巡检点选择页面。添加表格、输入框、按钮等控件，将表格与已建好的对象模板进行绑定，并将表头与对象模板属性保持一致，就可以将对象模板中的数据在表格中显示出来。再通过对象模板中添加服务，调用querySQLExec 通过sql 语句实现设备信息筛选查询。用JS 脚本获取表格中选中的巡检点并显示在巡检路线页面，填写巡检路线编号、巡检路线名称等输入框，将信息存入数据库中。

图4 巡检点选择页面Fig.4 Patrol point selection page

2.2 巡检系统平台端

2.2.1 工作流设计

工作流是整个巡检系统的设计核心。为了针对一系列连续有规律的活动制定标准化流程，supOS互联网平台提供组态工具可以快速制定工作流。巡检系统工作流如图5 所示。

图5 巡检工作流Fig.5 Inspection workflow

工作流设计中的流程框主要分为任务发起、任务确认、任务执行3 个模块，分别面向项目申请者、项目管理者和项目执行者3 类身份。每个模块又分为不同的执行流程框，每个流程框均通过脚本绑定配置页面，主要配置内容包括该流程的项目名称、执行内容、执行者等。巡检工作流执行如下：首先项目申请者填写配置，发起任务；其次项目管理者审查任务并做出判断，若不可行，任务驳回，若可行，任务确认，此时管理者开始配置执行时间、巡检点位以及巡检人员等内容；最后由巡检人员在移动端接受巡检任务，执行巡检，如不接受，需在系统中上传原因，任务完成后上传巡检报告并确认是否完成巡检。

工作流可以多线并行，互不干涉，每个项目的执行进度一目了然，并且将巡检节点、巡检人员、管理人员、项目决策人以及现场情况紧密结合，这既提高了巡检效率，也便于权责分明，企业安全管理更加便捷。

2.2.2 数据库设计

为了匹配工作流中大量的数据流转，包括各个设备信息、巡检时间、任务完成情况等数据，需设计对应的数据库，如巡检任务数据库、任务进度数据库等。以巡检任务数据库设计为例进行说明，该数据库主要用来存储巡检任务的基本信息，利用supOS平台组态模块，创建关于下发巡检任务的数据模板，首先确定该模板需要的设备编号、巡检人员名称、任务计划编号等属性。同时，在对象模板中新建addData服务，运用平台自带的AddDataTableEntries 函数，用来与工作流中对应的用户任务执行对象绑定，一旦在工作流执行过程中确认巡检报告就自动将页面中的数据内容加入到数据库中。

2.2.3 巡检页面设计

（1）巡检页面设计

根据巡检工作流，每个用户任务都对应一张业务表单，例如完成巡检任务、巡检任务下发、巡检任务确认、巡检任务再次下发确认等PC 端页面，以及巡检报告、巡检报告修改、异常情况说明等移动端页面。每个页面均需要与工作流用户任务绑定，才能在业务流转过程中呈现相应的页面。

以巡检任务下发页面为例，设计巡检任务下发页面如图6 所示。首先按需求添加输入框：巡检计划编号、巡检计划名称、巡检时间、执行人员等，然后设置各种输入框的基本信息，最后将输入框与数据库绑定实现可选择功能，就能对巡检路线进行选择。

图6 巡检任务下发页面Fig.6 Inspection task distribution page

（2）启动工作流

supOS 平台上有待办列表控件，将待办列表与工作流绑定并通过按钮触发工作流，各个并行的工作流根据执行进度的不同划分到我的待办、我的已办、我的发起等列表下，并记录相应的时间节点和负责人员，如图7 所示。

图7 已办列表显示Fig.7 List of completed items is displayed

2.3 巡检系统移动端

移动端APP 主要分为2 部分：基础应用和supOS应用。基础应用由蓝卓公司开发，包含监控画面、趋势图等，能够随时掌握工厂的生产动态；supOS 应用是由开发者设计，用来实现智能巡检功能的独立模块。该模块需要在supOS 平台端完成组态开发，首先设计移动端界面，将supOS 应用模块添加到APP首页，分别设计巡检路线、工艺设备等相关页面，如图8 所示；然后将APP 前端与平台数据库连接，完成巡检模块开发。该模块主要包括以下功能：选择巡检任务、展示巡检路线、识别二维码、设备异常上报、拍摄及文字记录、保存上传。

图8 移动端页面设计Fig.8 Mobile page design

2.4 应用效果

本智能巡检系统于小型顺酐生产工艺线上线测试，该生产线模拟真实工厂环境，设置了立体布局，系统可以稳定运行，对各个装置采集到的数据信息记录清晰条理；移动端和平台端之间的上传和下载连接通畅；模拟设备故障时，平台端能够及时弹窗警报，管理者可以迅速反馈到对应的巡检人员，及时解决问题；平台也预留了模块接口，可供工程师自主开发其他功能模块。本系统达到设计要求。

3 结语

应用supOS 工业互联网平台设计的顺酐工厂智能巡检管理系统，实现了顺酐工厂设备巡检规范化、设备管理系统化、设备维护标准化。能对巡检人员的工作情况进行准确、客观的记录，从而准确地反映设备巡检情况；整个巡检流程分工明确，权责清晰，提高了企业的运行管理水平；巡检数据存储方便，随调随用，为数据分析和企业决策提供可靠的数据支撑，能够做到预防性维护，实现巡检管理的全生命周期。整套巡检系统建设成本小，周期短见效快，便于企业推广应用。

由顺酐工厂智能巡检管理系统的开发过程表明，利用supOS 平台能够方便快速地开发各种功能APP。以supOS 平台为代表的工业互联网集成平台，具有低代码开发、功能模块组态灵活、数据流通性强的优势，能很好地助力企业完成数字化转型，在智能制造成为主流发展趋势的今天有着广阔的应用前景。