MVR蒸发装备智能管理解决方案——减轻高端定制化装备制造企业的售后服务压力，提高产品市场竞争力
1. 项目背景
随着国民经济快速发展，国家对环境保护和节能减排的重视和各种政策出台，环保、化工、造纸、电力等传统行业对于低能耗、高效率的MVR节能技术需求越来越多，据中研普华报道，2016年全球MVR规模达到300亿元，预计到2020年，市场规模将达500亿元以上。MVR蒸发技术作为国家重点推广的节能环保技术之一，列入国家发改委《国家重点节能技术推广目录》，为国家环境保护、节能减排和可持续发展等方面发挥巨大作用，有着良好的发展前景。
MVR主要运用于蒸发浓缩物料，与传统的多效蒸发相比，具有节能优势。目前国内已成功运用在化工废水零排放、糖醇有机浓缩、制药中间体浓缩、精馏乏汽利用等方面。
MVR是高度个性化产品，可能一张图纸只生产一台装备，MVR制造企业面临以下挑战：
（1）设备故障无法预知
设备在运行过程中出现故障后，再对其进行清洗，就容易造成突发停机，因此需要建立完善的预警机制。
（2）设备/客户分布在国内不同区域，设备状态难以掌控
MVR蒸发装备分布全国各地，但是设备生产数据只能存储于工业现场，无法获知多台设备生产数据，也无法快速远程地查看备的运行状态及生产数据。
（3）人工获取设备故障信息成本高
机器出现故障时，只能人工查看设备故障，并且只有在设备附近才能获知故障问题并判断故障应对策略，导致人工成本过高。
（4）档案信息人工录入，维保成本较高
人工录入维保状况，纸质档案管理；没有进行定期维护，当设备老化或是出现故障后才进行处理，降低了生产效率。
基于以上背景，智物联开展智能MVR蒸发装备研究，将物联网的数据采集终端、网络传输、智能决策平台等技术应用到MVR蒸发装备中，实现设备全生命周期管理和运维服务，全方位提升产品智能化水平。
2. 项目简介
本方案支持多套MVR蒸发装备的大规模接入，通过收集MVR的运行参数，全面采集、监控与分析设备在自动进料预热、母液回流智能化温度补偿、蒸馏水质调节等方面的运行参数，实现设备的运行状态实时监控、远程故障诊断与预防性维护，提高了MVR蒸发装备的运行效率，降低了运行操作成本，减轻了MVR蒸发装备制造企业的售后服务压力，提高了产品的市场竞争力。
3. 项目目标
1、通过实时采集换热设备的温度、压力等运行参数，经大数据分析判断后，对设备运行状态作出预警分析和故障诊断，实现设备的远程运维；
2、通过对换热器运行参数分析预警，提前告知客户进行预防性清洗，降低故障停机率5%以下。
3、通过对设备运行数据的记录，从故障、报警、事件、服务四个维度进行设备的生命周期管理，同时针对设备的档案、维保进行单独管理。
1. 项目总体架构和主要内容
（1）方案架构
本方案将MVR蒸发装备与物联网技术相融合，通过装备的自动控制软件、PLC控制系统与数据采集终端Aprus数据适配器、Apieco边缘计算控制器去兼容适配MVR蒸发装备，并将采集和梳理的数据整合处理后上报至MixIOT工业物联网平台，同时接收MixIOT平台发送的控制指令，将控制指令信息发送至现场的MVR蒸发装备，可进行远程后台对数据的实时在线分析和监控管理。后台端大数据处理量化，将以手机APP、液晶大屏显示和电脑将信息展示在用户面前，并且平台能够自动判别设备故障类型、得到设备故障风险预警时间，实现设备的运行状态实时监控、远程故障诊断与预防性维护，大幅降低故障发生频率。提高设备的智能化水平，提高运行的稳定性，实现产品全生命周期质量运行管理。
（2）MVR蒸发装备关键数据采集分布图
(3）主要功能
①实时监控子系统
PC、APP、大屏实时监控设备运行状态，对重点参数可设置特殊的上报触发条件和上报周期。
②远程故障诊断子系统
实现对于设备产生的故障报警进行分类，关联设备运行常见问题，并且针对不同级别的故障报警，可采取不一样的响应策略
③全生命周期管理子系统
档案管理：对设备建立档案信息，从基本信息、设备信息以及控制器信息三个方面的知识性文档进行归档管理；维保挂历设定其各项维保业务的作业规范，设计各种维保任务的触发规则，对设备维保全过程进行全面监控。
④大数据分析子系统
INDASS 工业数据分析服务系统能够在采集到的设备数据基础上，进行大数据分析和边缘计算，输出运行指数分析、运行趋势分析报告、设备运行稳定性、风险和优化的分析报告等，便于使用者在基础数据呈现基础上，可以进一步对设备运行状况、稳定性、未来趋势、运行风险等进行深入分析，给客户提供更增值的服务。
⑤估计值分析系统Evacs
Evacs对两种“估计值”进行分析和计算，包括“偏态估计值”和“增量估计值”。
偏态估计值：指物联网对象（设备）在一段时间里面的实际状态，基于“与标准状态偏差程度”这个模型算出来的一个估计值。
增量估计值：指物联网对象（设备）在一段时间里面，基于“在某个方面可能出现的累积效果”这个模型的一个估计值。
2. 网络、平台或安全互联架构
（1）网络架构图
本方案通过在设备侧安装数据采集适配器来采集数据，通过2G/4G、wifi等网络传输到云端的中控平台进行处理，并通过PC、APP、大屏对设备运行状态和生产数据远程全部实时监控。网络架构图如下：
3. 具体应用场景和应用模式
（1）具体应用场景
本方案为高端装备、特种装备行业（如 MVR蒸发装备、工业压缩机、工业锅炉、发电机组、重型动力设备等）的设备生产制造、设备使用企业，提供基于 “设备运行管理、运行状态监控、设备远程控制、运行数据处理、运行数据分析、以及运行策略优化”的体系化的解决方案，为这些企业在“安全生产、节能增效”相关方面提供服务，满足生产制造企业向服务型制造企业转型的迫切需求。
（2）应用模式
通过对MVR蒸发装备运行大数据库进行挖掘应用，建立MVR蒸发装备服务模式，把全国的MVR蒸发装备维修工程师整合到统一的服务平台上面，提供更多的服务，实现企业向服务型制造企业转型。
4. 安全及可靠性
本方案对设备数据的采集、传输、使用、交换等不同层面进行授权、加密、时效等安全保障。
（1）DCP（Data Collecting Protection）——数据采集保护
MixIOT数据终端——Aprus Ⅱ（二代适配器）、Aprus Ⅲ（三代适配器）、Aprus X（超级适配器）和Apieco（边缘计算控制器）等，与工业设备对接和采集数据时有一个安全标准：即对MixIOT要采集数据的设备进行“保护性采集”；目的是防止有人利用MixIOT的数据终端进行非法数据采集、防止采集到的设备数据被发送到其他非法未经授权的地方。
（2）REP（Remote Execution Protection）——远程执行保护
REP也是对设备的保护。通常MixIOT通过应用端（FIDIS）或者APP对设备进行远程操控，REP则对此类远程操控提供一个保护机制，防止数据终端被非法劫持和控制、或非法向设备发送操控指令，导致设备运行安全隐患。
（3）TSL（Transmission Security Layer）——传输安全层
数据终端（适配器）采集到数据后，将其传输到部署在阿里云、华为云、亚马逊云的MixIOT平台。TSL将保障传输过程中所有数据都在一个传输安全层里面进行。目的是防止在数据传输过程中，数据被非法盗取或窜改。
（4）ASL（Application Security Layer）——应用安全层
数据从数据终端采集并传输到MixIOT平台后，各种数据会被不同地使用，比如实时监控、统计计算、数据分析等。ASL就是提供了一个安全层，使得所有数据的使用都是在该安全层里面进行。这也是为了防止数据被未经授权的非法使用。
（5）DESL（Data Exchange Security Layer）——数据交换安全层。
MixIOT是一个开放的体系，可以与第三方的系统对接和共享数据，比如SCADA、MES、ERP等。与第三方的系统进行数据共享，涉及到与其他第三方系统的数据交换。MixIOT体系中所有的数据交换，都是通过MixIOT体系中DESL保护下的数据交换系统进行的，以防止与未经授权的非法第三方系统进行任何数据交换导致的安全隐患。
在现有MVR设备的工业物联网平台基础上，借助大数据大数据的提取、分析功能，将MVR蒸发装备运行参数通过工业数据桥传给数据处理系统，数据处理系统分析判断后将有价值的数据返回，实现MVR全自动调整运行，自动计算控制排放母液的量，同时针对数据分析出合理的停机检修时间，提高设备运行的稳定性，为MVR蒸发装备的智能化生产管理助力。
1. 项目先进性及创新点
（1）合理科学地利用数据进行分析，评估设备运行状况
在本方案中，设备故障预警、规划合理停机检修时间、评估设备运行稳定性等需求都需要通过对数据的严格分析演算来实现，经过MixIOT对数据的整理组织后，再使用智物联研发的通用分析工具INDASS和EVACS进行处理，就能够在最短的时间内完成数据的分析工作，满足客户的需求。
①获取设备进出耗排以及压缩机运行的相关参数，并通过MixIOT的整理组织后，使用智物联的估计值分析系统Evacs进行计算，从进出耗排的角度，评估、计算运行状态，同时计算出原料管道的增量，得出设备运行状态、管道堵塞程度的结论。
②获取设备的运行状态历史数据，并通过MixIOT整理组织后，利用智物联的工业物联网数据分析服务系统INDASS，分析整个装置的运行指数，评估设备运行的稳定性。
以上通过观测分析设备的当前和历史数据，评估设备是否稳定运行，从而预测设备未来可能出现的报警或故障并及时预防。
（2）大数据应用，挖掘深层价值
通过对数据的分析、对比、整合，提供能耗降耗的改进措施以及解决方案，助力企业开发更适合市场、符合应用环境的产品，制定更加有效的市场产品策略。
2. 实施效果
江苏瑞升华能源科技有限公司（以下简称“瑞升华”）是新型 MVR 节能蒸发装备的设计研发、生产制造、销售安装的高科技企业，产品销量在国内同行业位居前三。瑞升华采用了深圳智物联的服务，把分布在全国各地的几百套设备的运行信息全部收集起来，实现了对设备运行数据的实时分析、计算，据此还可以给客户提供及时有效的预警性维护提示，提高设备运行效率。
✦减少维护人力：人力配置由至少3 人/台降至1 人/台。
✦降低单位能耗：蒸发吨水电耗不超过30 千瓦时，蒸发吨水蒸汽消耗不超过100 公斤。
✦持续降低故障率：设备无故障运行时间不低于60天，故障停机率降至5%以下。
说明：本文章系转载，如有侵权，请联系删除。
