*近接到不少工業(yè)企業(yè)數(shù)字化部門、IoT集成商以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的咨詢，核心問題集中在兩點(diǎn)：一是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期依賴人工抄表，露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄誤差大、滯后性強(qiáng)，無法滿足精益生產(chǎn)要求；二是現(xiàn)有露點(diǎn)設(shè)備接口不統(tǒng)一，很難接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)體系，既沒法實(shí)現(xiàn)露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，也無法向監(jiān)管部門提供符合規(guī)范的可溯源數(shù)據(jù)。針對(duì)這些共性需求，我們結(jié)合多年工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)落地經(jīng)驗(yàn)，梳理出一套可復(fù)制的工業(yè)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建方案。

一、不同用戶群體的核心需求拆解

B端用戶覆蓋鋰電、半導(dǎo)體、生物藥、空分、電力等多個(gè)行業(yè)，核心訴求圍繞生產(chǎn)效率、成本控制、風(fēng)險(xiǎn)防控三個(gè)維度展開。首先是場(chǎng)景適配性，比如鋰電注液車間、晶圓干燥間要求露點(diǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定在-40℃~-80℃區(qū)間，露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄的采樣頻率、精度直接影響產(chǎn)品良率，傳統(tǒng)人工每1~2小時(shí)抄表的模式完全無法滿足實(shí)時(shí)管控需求【2】。其次是改造成本，很多存量工控系統(tǒng)僅支持露點(diǎn)儀4-20mA輸出信號(hào)接入，露點(diǎn)儀4-20mA輸出的信號(hào)線性度好、抗干擾能力強(qiáng)，是傳統(tǒng)工業(yè)場(chǎng)景的主流配置，如果更換整套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入成本過高，用戶更希望設(shè)備能同時(shí)兼容傳統(tǒng)接口和數(shù)字化通信協(xié)議，降低改造成本。第三是運(yùn)維便捷性，很多企業(yè)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在廠區(qū)不同角落，甚至偏遠(yuǎn)的戶外管網(wǎng)，人工巡檢成本高，故障響應(yīng)滯后，因此對(duì)露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求非常迫切，要求系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)異常實(shí)時(shí)報(bào)*、歷史數(shù)據(jù)快速回溯。

G端用戶包括特種設(shè)備監(jiān)管部門、食藥監(jiān)管部門、生態(tài)環(huán)境部門以及第三方計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，核心訴求圍繞合規(guī)性、可溯源、易監(jiān)管三個(gè)維度展開。首先是符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不同行業(yè)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)有明確的*標(biāo)準(zhǔn)要求，比如用氧生產(chǎn)的露點(diǎn)要求≤-43℃，壓縮空氣用于食品加工的露點(diǎn)要求≤-20℃，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須符合對(duì)應(yīng)行業(yè)的規(guī)范要求【3】。其次是數(shù)據(jù)可溯源，露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄的存儲(chǔ)周期、采樣精度、不可篡改屬性是監(jiān)管的核心要求，很多地方的監(jiān)管部門已經(jīng)要求重點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接對(duì)接監(jiān)管平臺(tái)，避免人工篡改數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。第三是運(yùn)維管理成本，監(jiān)管部門需要對(duì)轄區(qū)內(nèi)數(shù)十甚至上百家企業(yè)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行定期校驗(yàn)、運(yùn)維，因此希望設(shè)備采用通用的通信協(xié)議比如露點(diǎn)儀Modbus，露點(diǎn)儀Modbus協(xié)議是目前工業(yè)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的通用通信協(xié)議之一，兼容性強(qiáng)，可降低對(duì)接監(jiān)管平臺(tái)的開發(fā)成本，同時(shí)設(shè)備本身具備自診斷、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)功能，減少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的工作量。

二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心架構(gòu)

一套成熟的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為感知層、傳輸層、應(yīng)用層三個(gè)層級(jí)，各層級(jí)的選型直接決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、兼容性和實(shí)用性。

感知層是整個(gè)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)來源，選型時(shí)要優(yōu)先考慮接口兼容性、數(shù)據(jù)精度、存儲(chǔ)能力三個(gè)指標(biāo)。目前市面上的露點(diǎn)儀主要有兩種接口類型，傳統(tǒng)設(shè)備多采用露點(diǎn)儀4-20mA輸出，信號(hào)傳輸穩(wěn)定，可直接對(duì)接存量PLC、DCS系統(tǒng)，但能傳輸?shù)男畔⒘坑邢蓿瑑H能傳輸實(shí)時(shí)露點(diǎn)值；新型數(shù)字化設(shè)備多支持露點(diǎn)儀Modbus協(xié)議，除了實(shí)時(shí)露點(diǎn)值之外，還可以傳輸設(shè)備溫度、工作狀態(tài)、故障代碼等多維度信息，更適合數(shù)字化系統(tǒng)對(duì)接。我們?cè)诙鄠€(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用的CDPM-1000精密智能露點(diǎn)儀，同時(shí)支持露點(diǎn)儀4-20mA輸出與Modbus通信協(xié)議，可無縫對(duì)接工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與SCADA平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)露點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄、遠(yuǎn)程監(jiān)控與報(bào)*聯(lián)動(dòng)，為工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型部門、IoT平臺(tái)集成商及智慧工廠建設(shè)方提供完整的工業(yè)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建方案。該設(shè)備的露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄功能支持1秒~1小時(shí)可調(diào)的采樣頻率，本地可存儲(chǔ)超過12個(gè)月的原始數(shù)據(jù)，掉電不會(huì)丟失，所有露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄都采用加密存儲(chǔ)，不可篡改，完全滿足各行業(yè)的數(shù)據(jù)溯源要求。

傳輸層的核心作用是將感知層采集的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸?shù)綉?yīng)用層，針對(duì)不同的接口類型可以選擇不同的傳輸方案。對(duì)于僅支持露點(diǎn)儀4-20mA輸出的存量設(shè)備，可以通過外接模擬量數(shù)采網(wǎng)關(guān)，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過以太網(wǎng)、4G等方式傳輸?shù)狡脚_(tái)；對(duì)于支持露點(diǎn)儀Modbus協(xié)議的設(shè)備，可以直接通過自帶的以太網(wǎng)接口或者外接物聯(lián)網(wǎng)卡傳輸數(shù)據(jù)，無需額外增加轉(zhuǎn)換設(shè)備，降低部署成本。傳輸過程支持?jǐn)?shù)據(jù)加密，避免數(shù)據(jù)被篡改，符合監(jiān)管部門的數(shù)據(jù)安全要求【4】。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳輸模塊還支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)暫存在本地設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動(dòng)補(bǔ)傳，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。

應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)價(jià)值落地的核心，功能模塊可以根據(jù)用戶需求靈活配置。面向B端用戶的應(yīng)用層主要包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)看板、閾值報(bào)*、歷史數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備運(yùn)維管理、聯(lián)動(dòng)控制等功能，露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能支持多端登錄，管理人員不管在辦公室還是外出都可以隨時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄可以按照生產(chǎn)班次、日期導(dǎo)出報(bào)表，用于生產(chǎn)工藝優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量溯源。面向G端用戶的應(yīng)用層主要包含企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、合規(guī)性自動(dòng)校驗(yàn)、異常預(yù)*、監(jiān)管報(bào)表自動(dòng)生成等功能，監(jiān)管人員無需上門核查即可掌握轄區(qū)內(nèi)所有企業(yè)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)情況，提高監(jiān)管效率。

三、不同場(chǎng)景的落地實(shí)踐要點(diǎn)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的落地需要結(jié)合不同行業(yè)的場(chǎng)景特點(diǎn)進(jìn)行適配，我們整理了三類高頻場(chǎng)景的落地經(jīng)驗(yàn)供參考。

第一類是高要求潔凈生產(chǎn)場(chǎng)景，比如鋰電、半導(dǎo)體、生物藥行業(yè)的干燥車間，這類場(chǎng)景對(duì)露點(diǎn)精度要求高，采樣頻率要求高。我們?cè)谌A東某鋰電頭部企業(yè)的注液車間項(xiàng)目中，部署了27臺(tái)CDPM-1000精密智能露點(diǎn)儀，通過露點(diǎn)儀Modbus協(xié)議直接對(duì)接工廠的MES系統(tǒng)，露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄采樣頻率設(shè)置為10秒/次，實(shí)現(xiàn)全車間的露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，一旦露點(diǎn)值超過設(shè)定閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送報(bào)*信息給車間管理人員，同時(shí)聯(lián)動(dòng)干燥系統(tǒng)提高干燥功率，將露點(diǎn)穩(wěn)定控制在要求范圍內(nèi)，項(xiàng)目上線后，車間因露點(diǎn)超標(biāo)導(dǎo)致的產(chǎn)品不良率下降了37%，人工抄表成本降低了*，平臺(tái)的露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄可以導(dǎo)出為符合行業(yè)規(guī)范的報(bào)表格式，方便企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量溯源。

第二類是存量工控系統(tǒng)改造場(chǎng)景，比如傳統(tǒng)制造企業(yè)的空壓站、氮?dú)夤芫W(wǎng)，這類場(chǎng)景的存量PLC系統(tǒng)僅支持露點(diǎn)儀4-20mA輸出接入，用戶不想改動(dòng)原有工控系統(tǒng)，同時(shí)希望接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。我們?cè)谌A北某汽車零部件企業(yè)的空壓站改造項(xiàng)目中，替換了原有8臺(tái)老舊露點(diǎn)儀，采用CDPM-1000精密智能露點(diǎn)儀的露點(diǎn)儀4-20mA輸出對(duì)接原有PLC系統(tǒng)，完全復(fù)用原有接線和控制邏輯，同時(shí)通過露點(diǎn)儀Modbus協(xié)議對(duì)接企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)導(dǎo)出，項(xiàng)目?jī)H用3天*完成了全部部署，沒有影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，改造成本比更換整套系統(tǒng)降低了60%。此外工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以對(duì)干燥設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化干燥機(jī)的再生周期，項(xiàng)目上線后企業(yè)空壓站的能耗降低了12%。

第三類是監(jiān)管對(duì)接場(chǎng)景，比如用氧生產(chǎn)、食品加工等需要接受監(jiān)管的行業(yè)，這類場(chǎng)景的核心要求是露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄可溯源、符合行業(yè)規(guī)范。我們?cè)谌A南某用氧生產(chǎn)企業(yè)的項(xiàng)目中，部署的CDPM-1000精密智能露點(diǎn)儀通過了計(jì)量院校準(zhǔn)，露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄滿足《用氧氣》GB 8982的要求，通過露點(diǎn)儀Modbus協(xié)議直接對(duì)接當(dāng)?shù)靥胤N設(shè)備監(jiān)管平臺(tái)，監(jiān)管部門可以實(shí)時(shí)調(diào)取企業(yè)的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，無需定期上門核查，企業(yè)也不用再手動(dòng)整理監(jiān)管報(bào)表，大幅降低了雙方的工作量。

四、系統(tǒng)部署的常見問題解答

我們整理了用戶咨詢頻率*高的幾個(gè)問題，統(tǒng)一進(jìn)行解答：

1、僅支持露點(diǎn)儀4-20mA輸出的老舊露點(diǎn)儀能不能接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)？

可以通過外接模擬量數(shù)采網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)接入，但老舊露點(diǎn)儀普遍存在精度不足、無本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、無自診斷功能的問題，后續(xù)運(yùn)維成本較高，綜合來看替換為同時(shí)支持兩種接口的智能露點(diǎn)儀長(zhǎng)期性價(jià)比更高。

2、露點(diǎn)儀Modbus對(duì)接需要額外做開發(fā)嗎？

CDPM-1000采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU/TCP協(xié)議，符合*通信標(biāo)準(zhǔn)要求【5】，目前市面上主流的SCADA系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、MES系統(tǒng)都有現(xiàn)成的Modbus驅(qū)動(dòng)，只需要按照設(shè)備說明配置寄存器地址即可完成對(duì)接，不需要額外開發(fā)，集成周期通常不超過1個(gè)工作日。

3、露點(diǎn)儀數(shù)據(jù)記錄的存儲(chǔ)期限有什么要求？

不同行業(yè)的要求不同，一般生產(chǎn)制造行業(yè)要求存儲(chǔ)期限不少于6個(gè)月，藥、食品、鋰電等行業(yè)要求存儲(chǔ)期限不少于1年，監(jiān)管部門要求的存儲(chǔ)期限通常為1~3年【1】。CDPM-1000本地可存儲(chǔ)12個(gè)月以上的原始數(shù)據(jù)，云端存儲(chǔ)可按需擴(kuò)容，完全滿足各行業(yè)的存儲(chǔ)要求。

4、露點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的報(bào)*功能可以自定義嗎？

可以根據(jù)用戶需求自定義報(bào)*閾值、報(bào)*方式、報(bào)*聯(lián)系人，支持短信、APP推送、微信公眾號(hào)推送、聲光報(bào)*、系統(tǒng)彈窗等多種報(bào)*方式，還可以根據(jù)用戶需求聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的干燥設(shè)備、排風(fēng)設(shè)備、門禁系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處置，降低異常情況帶來的損失。

參考文獻(xiàn)

【1】 壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范

【2】 鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)安全規(guī)范

【3】 用氧氣技術(shù)要求

【4】 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集通用技術(shù)規(guī)范

【5】 Modbus通信協(xié)議*標(biāo)準(zhǔn)