德閥機(jī)械（上海）有限公司是德國TVD在中國的子公司，成立于2013年，負(fù)責(zé)該品牌在中國、東南亞及非洲地區(qū)的閥門銷售、生產(chǎn)、研發(fā)與售后服務(wù)業(yè)務(wù)，2019年其在溧陽增設(shè)的現(xiàn)代化工廠涵蓋機(jī)加工至維修的全流程。德閥擁有豐富的閥門產(chǎn)品線，包括蝶閥、閘閥、調(diào)節(jié)閥等。其生產(chǎn)嚴(yán)格遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于水電、市政、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，并為其客戶提供一站式流體控制解決方案。
德閥基于研博工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一接入系統(tǒng)（Stew—OT），推動(dòng)了傳統(tǒng)閥門的智能化轉(zhuǎn)型，在無需任何外部供電條件下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對閥門開度、流量、壓力、溫度等運(yùn)行狀態(tài)的感知和控制，還能通過循環(huán)調(diào)度、命令調(diào)度、壓力反饋三種調(diào)度模式，解決客戶在管網(wǎng)日常調(diào)度、運(yùn)維調(diào)度、壓力管理等調(diào)度需求，有效保障供水安全，提高調(diào)度效率，提升服務(wù)品質(zhì)。
——德閥機(jī)械（上海）
項(xiàng)目背景
針對當(dāng)前傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥普遍存在的智能化水平不高、人工操作效率低下、安全性能與可靠性有待提升、維護(hù)成本居高不下以及難以滿足多樣化客戶定制化需求等問題，需要對傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥升級優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)閥門的自動(dòng)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能管理，從而提升生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營成本并增強(qiáng)設(shè)備的安全性與可靠性。
德閥機(jī)械通過集成先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，定制開發(fā)一款具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問與收集、高效數(shù)據(jù)處理與分析、高度安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)、以及靈活可擴(kuò)展的系統(tǒng)架構(gòu)等特性的閥門遠(yuǎn)程智慧調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以確保智慧調(diào)節(jié)閥能夠穩(wěn)定運(yùn)行并滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，從而推動(dòng)閥門行業(yè)向更加智能化、高效化和定制化的方向發(fā)展。
技術(shù)挑戰(zhàn)
1、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建與集成
平臺(tái)穩(wěn)定性與可靠性：構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定、可靠的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是為調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警的基礎(chǔ)。這要求系統(tǒng)能夠處理大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性和準(zhǔn)確性。面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括如何確保平臺(tái)在惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下仍能穩(wěn)定運(yùn)行，以及如何防止數(shù)據(jù)丟失或篡改。
平臺(tái)安全性：該系統(tǒng)涉及大量的敏感數(shù)據(jù)，如流體參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等。如何確保這些數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中的安全性，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問或泄露，是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建中的一大挑戰(zhàn)。需要采用先進(jìn)的加密技術(shù)和安全協(xié)議，以及建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問控制機(jī)制，以確保數(shù)據(jù)的安全性。
設(shè)備接入與兼容性：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需具備多樣化的設(shè)備接入方式、廣泛的協(xié)議兼容性、高度的設(shè)備兼容性與互操作性，以及強(qiáng)大的未來擴(kuò)展性和靈活性，以確保在可能存在多種類型或品牌設(shè)備共同作業(yè)的輸配水工程現(xiàn)場，都能順利調(diào)度德閥的調(diào)節(jié)閥，并輕松集成其他品牌設(shè)備，滿足用戶對未來調(diào)度系統(tǒng)的全面需求。
2、數(shù)據(jù)通信與處理
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信：調(diào)節(jié)閥需要實(shí)時(shí)采集和傳輸流體參數(shù)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警。這要求物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)具備高效的數(shù)據(jù)通信能力，以確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括如何優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以減少通信延遲和丟包率，以及如何提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄头€(wěn)定性。
3、遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障預(yù)警
遠(yuǎn)程監(jiān)控能力：該系統(tǒng)需要具備遠(yuǎn)程監(jiān)控智慧調(diào)節(jié)閥的能力，以便實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)。面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括如何設(shè)計(jì)直觀易用的用戶界面和監(jiān)控工具，以提供實(shí)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)信息和報(bào)警信息；以及如何實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和配置。
故障預(yù)警與診斷：該系統(tǒng)需要具備故障預(yù)警和診斷能力，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，避免生產(chǎn)中斷和安全事故的發(fā)生。面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括如何開發(fā)智能的故障預(yù)警算法和模型，以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的準(zhǔn)確預(yù)測和預(yù)警；以及如何構(gòu)建故障診斷系統(tǒng)，以快速定位故障原因并提供解決方案。
4、調(diào)度業(yè)務(wù)融合能力
日常調(diào)度：目前傳統(tǒng)的調(diào)度方式需要頻繁且周期性地進(jìn)行調(diào)度操作，包括根據(jù)每天不同時(shí)段的用水量變化、用水高峰時(shí)段等因素，手動(dòng)調(diào)整管網(wǎng)中各個(gè)閥門的開閉狀態(tài)，以優(yōu)化供水路徑，確保供水壓力和流量的穩(wěn)定。這一過程不僅耗時(shí)耗力，而且難以保證調(diào)度的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。所以該系統(tǒng)需要在保障供水服務(wù)可靠性和穩(wěn)定性的同時(shí)，開發(fā)一種更加高效、智能的管網(wǎng)調(diào)度方式，以減輕人力負(fù)擔(dān)，提高供水效率和服務(wù)質(zhì)量。
運(yùn)維調(diào)度：對于處在一些主干管網(wǎng)下的較長時(shí)間保持固定狀態(tài)（常開、?；蚬潭ㄩ_度）狀態(tài)下的調(diào)節(jié)閥，發(fā)生故障頻率相對較高，在管網(wǎng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)，無法保證閥門能夠及時(shí)響應(yīng)調(diào)度動(dòng)作。因此需要系統(tǒng)能夠?qū)﹂y門進(jìn)行定期巡檢，確保該類閥門正常運(yùn)行。
壓力管理：管網(wǎng)壓力受多種因素影響，如用水量變化、管道老化等，難以準(zhǔn)確預(yù)測和控制，過高的壓力水平和壓力波動(dòng)會(huì)對管道和用水設(shè)備造成損害。所以該系統(tǒng)需要開發(fā)一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測管網(wǎng)壓力，并根據(jù)預(yù)設(shè)的壓力范圍進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的調(diào)度模式，確保管網(wǎng)壓力在安全范圍內(nèi)波動(dòng)，以保護(hù)管道和用水設(shè)備的安全。
解決方案
1、系統(tǒng)構(gòu)建與集成
上海研博憑借深厚的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)積累，基于工業(yè)物聯(lián)統(tǒng)一接入系統(tǒng)產(chǎn)品，構(gòu)建了穩(wěn)定可靠的閥門在線智慧調(diào)度系統(tǒng)。
平臺(tái)穩(wěn)定性與可靠性：閥門在線指揮調(diào)度系統(tǒng)采用了一種靈活且適應(yīng)性強(qiáng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，將接入場景插件化，支持集群部署，提供豐富的設(shè)備管理、運(yùn)維功能，支持多種方式為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性和準(zhǔn)確性。
平臺(tái)安全性：該系統(tǒng)遵守國內(nèi)外信息安全標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)要求, 通過國家信息系統(tǒng)安全等級保護(hù)三級認(rèn)證，具備完善的容災(zāi)機(jī)制，支持以用數(shù)字簽名和加密傳輸敏感信息的方式保證完整性，并引入了應(yīng)用系統(tǒng)身份認(rèn)證和授權(quán)的概念，來識(shí)別和控制應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)訪問行為。
設(shè)備接入與兼容性：該系統(tǒng)針對不同的接入場景提供了豐富多樣的接入組件，以支持廣泛的傳輸協(xié)議。系統(tǒng)不僅支持TCP、UDP、MQTT等常見的通訊方式，還具備直接集成OPCUA、Modbus TCP等工控系統(tǒng)采集功能?；诓寮脑O(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)開放了接入組件的拓展接口，允許具備開發(fā)能力的用戶根據(jù)需求自由擴(kuò)展新的接入方式，極大地提升了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
2、數(shù)據(jù)通信與處理
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信：由于設(shè)備位于地下通訊信號(hào)相對較弱，設(shè)備通訊硬件資源配置相對局限，而 MQTT協(xié)議適用于資源受限的設(shè)備和低帶寬、高延遲或不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，故該系統(tǒng)根據(jù)客戶設(shè)備支持選用MQTT協(xié)議與設(shè)備進(jìn)行通訊，支持設(shè)備主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的接收，平臺(tái)發(fā)送相應(yīng)指令到設(shè)備。
3、遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障預(yù)警
遠(yuǎn)程監(jiān)控能力：該系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備上報(bào)消息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析是否低于預(yù)定閾值，根據(jù)分析結(jié)果通過彈窗，改變設(shè)備圖標(biāo)顏色等多種方式進(jìn)行實(shí)時(shí)展示提醒相關(guān)人員。
故障預(yù)警與診斷：通過配置統(tǒng)計(jì)周期，統(tǒng)計(jì)的設(shè)備維度，可以進(jìn)行周期性的設(shè)備數(shù)據(jù)偏差統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果通過前置的設(shè)備維度來進(jìn)行不同維度的結(jié)果展示，便于相關(guān)人員進(jìn)行運(yùn)維管理。
4、調(diào)度業(yè)務(wù)融合能力
日常調(diào)度：該系統(tǒng)通過循環(huán)調(diào)度模式，對管網(wǎng)進(jìn)行常規(guī)性的、周期性的調(diào)度操作，以確保供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和滿足基本的供水需求。包括每天每個(gè)時(shí)段根據(jù)用水量變化、用水高峰時(shí)段等因素，調(diào)整管網(wǎng)中各個(gè)閥門的開閉狀態(tài)，優(yōu)化供水路徑，確保供水壓力和流量的穩(wěn)定，保持管網(wǎng)的高效運(yùn)行，減少能耗和漏水率，同時(shí)提高供水服務(wù)的可靠性和穩(wěn)定性。
運(yùn)維調(diào)度：該系統(tǒng)通過命令調(diào)度模式對管網(wǎng)進(jìn)行周期性調(diào)度操作，以達(dá)到巡檢目的，保證閥門時(shí)刻處于健康狀態(tài)，預(yù)防管網(wǎng)在出現(xiàn)異常情況時(shí)，閥門能夠及時(shí)準(zhǔn)確響應(yīng)，確保管網(wǎng)的可靠性和安全性，減少故障對用戶的影響，提高供水服務(wù)的恢復(fù)能力的作用。
壓力管理：該系統(tǒng)通過壓力反饋模式對管網(wǎng)中的供水壓力進(jìn)行監(jiān)測、控制和調(diào)節(jié)的調(diào)度操作。實(shí)時(shí)監(jiān)測管網(wǎng)中的壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的壓力范圍進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以避免因壓力過高或過低而引發(fā)的供水問題，確保管網(wǎng)中的供水壓力保持在合理的范圍內(nèi)，保護(hù)管道和用水設(shè)備的安全，同時(shí)提高用戶的用水體驗(yàn)。
項(xiàng)目成果
在德閥與上海研博深入合作的過程中，雙方共同見證了傳統(tǒng)閥門行業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的跨越。依托上海研博工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一接入系統(tǒng)（Stew—OT）的堅(jiān)實(shí)基石，德閥成功實(shí)現(xiàn)了在無需外部供電條件下的閥門運(yùn)行狀態(tài)下的全面感知與智能控制，這一技術(shù)創(chuàng)新不僅彰顯了雙方合作的深度與廣度，更標(biāo)志著閥門智能化領(lǐng)域的一次重大突破。
通過閥門在線指揮調(diào)度系統(tǒng)中的循環(huán)調(diào)度、命令調(diào)度及壓力反饋三大調(diào)度模式，有效解決了客戶在管網(wǎng)日常調(diào)度、運(yùn)維調(diào)度及壓力管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的調(diào)度需求。進(jìn)行了智能化轉(zhuǎn)型的智慧調(diào)節(jié)閥不僅確保了供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還顯著提升了調(diào)度效率與服務(wù)品質(zhì)，為客戶創(chuàng)造了更大的價(jià)值。
此次合作，不僅是對德閥與上海研博技術(shù)實(shí)力與創(chuàng)新能力的有力證明，更是雙方攜手并進(jìn)、共同推動(dòng)智慧水務(wù)發(fā)展的生動(dòng)實(shí)踐。未來雙方將繼續(xù)秉承合作共贏的理念，深化技術(shù)合作與創(chuàng)新，為更多客戶提供更加優(yōu)質(zhì)、高效的智慧水務(wù)解決方案，共同推動(dòng)智慧城市建設(shè)，為行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
結(jié)語
物聯(lián)網(wǎng)作為連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。上海研博作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與服務(wù)專家，為智慧調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持。
在工業(yè)4.0時(shí)代，智能制造成為主導(dǎo)趨勢，要求企業(yè)具備高度的靈活性和個(gè)性化生產(chǎn)能力。隨著智能制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，閥門在線智慧調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展，市場前景廣闊。我們將繼續(xù)深化合作，共同推動(dòng)制造業(yè)向智能化、數(shù)字化和自動(dòng)化方向邁進(jìn)，為流體控制設(shè)備行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。
