■ 方案背景

2016年亞控科技參與聯合申報的國家大數據項目獲得國家發改委審批通過，該項目是國家大數據發展重大工程首批支持項目。亞控科技承擔該項目中物聯感知平臺的建設，該方案基于盾構施工業務需求建設一套適合工程施工（主要為盾構工程）的工業物聯網平臺，平臺具備云-邊-端的體系架構，具有協議解析、數據處理、數據標準化，遠程管理、遠程運維等能力。能夠快速開發、生成各類應用場景下的數據采集應用系統，整體具有易用、易維護、可擴展、高安全等特性，最終實現整個大數據項目平臺有數據的目標。

■ 實施內容

圖1 平臺整體架構

分布式采集端主要提供數據采集服務，并將各類協議轉換為標準統一接口，向邊緣端發布數據。此外，為保證遠程運維和系統的穩定性，采集端提供了遠程診斷/維護接口和軟件看門狗。

邊緣端主要用于實現數據的匯聚、清洗、計算和標準化，進行數據的一致性審查和校驗，過濾無效數據和處理缺失數據。為方便用戶自定義進行計算，提供腳本運算引擎接口。

云平臺服務端主要用于用戶管理、授權管理、工程管理、部署管理、邊緣端管理、采集端管理、遠程運維等，同時提供與對其他平臺進行數據交換的接口。

· 采集端功能模塊

采集端采用分布式部署方式，支持多種通信鏈路接入平臺服務端，包括有線網絡、4G、Wifi等，支持高頻采集。

該部分包含相關設備驅動組件庫、設備連接管理、采集模式管理和采集工程管理。支持線性轉換、非線性表轉換、平方根轉換、直接累計、差值累計等固定可配置轉換模式，以及文件的數字化轉換等；

施工現場通過采集端應用實現對施工現場盾構機、電瓶車、全站儀、水準儀、水表、電表、膠輪管片車、環境監測設備、打卡閘機、地磅、人員定位、拌合站及龍門吊等相關設備的數據采集；

圖2 采集端工程管理

圖3 水表、環境監測設備采集現場

圖4 龍門吊、拌合站、水準儀等現場采集

·  邊緣端功能模塊

邊緣端做為云平臺的數據子節點，承擔數據清洗和邊緣端數據計算的任務，用于緩解云平臺大數據服務的壓力。該模塊提供腳本計算引擎，可運行自定義腳本，腳本支持邏輯運算、公式計算和數據計算相關算法。與數據庫交互，可調用第三方模塊、請求式計算等；實現數據分析建模能力，對企業中的海量數據進行計算、加工，從簡單運算到復雜算法，最終實現數據的應用、分析和深度挖掘。

通過邊緣端應用實現了盾構機運行數據標準化及設備停機時對無效數據的清洗，對龍門吊運行檔位與速度的換算，對水電表按環、日，周，月統計分析及眾多業務場景下的數據的分析和挖掘應用。

圖5 邊緣計算開發系統

圖6 邊緣計算運行系統

· 服務端功能模塊

服務端的管理配置模塊，提供對采集端和邊緣端的管理功能，包含登錄權限管理、授權管理、工程管理、部署管理、邊緣端管理、采集端管理、遠程運維、 提供全組態開發功能，可快速開發BS客戶端工程、手機app應用，通過拖拉拽方式、可視化開發；無需專業程序員，工業人通過簡單培訓，即可自主開發、運維，大大降低開發周期，開發周期縮短30%；

通過該模塊，全組態方式實現對盾構機、電瓶車、全站儀、水準儀、水表、電表、膠輪管片車、環境監測設備、打卡閘機、地磅、人員定位、拌合站及龍門吊等相關設備的遠程監控。

圖7 服務端主頁

圖8 泥水盾構遠程監控

圖9 環境監測水電表設備遠程監控

■ 方案核心價值

- 實現了對盾構機、電瓶車、全站儀、水準儀、水表、電表、膠輪管片車、環境監測設備、打卡閘機、地磅、人員定位、拌合站及龍門吊相關設備的數據采集，基于業務需求對各類設備進行數據挖掘分析，能夠快速組態業務界面。

- 平臺實現行業內“全組態”技術，無需專業程序員，廣泛的工業人通過簡單的培訓即可根據需求自主開發的解決方案。實現行業內“模型”技術（數據模型、計算模型、圖形模型），工程開發和維護的工作量顛覆式降低到原來的30%-70%，真正的做到了隨需而變。

- 實現企業管理各環節的互聯互通，推動施工企業向互聯網遷移，提升網絡化協同生產水平。最終大限度提高生產運營效率，降低企業運營成本，增強企業盈利能力和市場的核心競爭力。

- 為挖掘施工行業大數據技術打下了堅實的基礎，推動建筑施工行業大數據實現更大范圍和更深入的應用，進而推動行業產業鏈優化升級，引領施工行業從信息化、智能化向智慧化轉變，為施工行業改變施工環境、技術手段、管理方式等，帶來新發明和新服務。

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