关于加快计量数字化赋能智慧计量检测的探索

关于加快计量数字化赋能智慧计量检测的探索

Summary：本文就物联网（I〇T）、通信技术（ICT）设计研发的统一的检测设备联网上云、检测数据采集平台计量数据自动采集方式改造、计量信息管理平台开发的建设和应用进行了介绍，并就其效果进行了阐述。Keys：计量数字化

赋能

智慧计量检测引言：测联云系统是针对于计量检测设备数字化改造的实际情况，以智能云集成平台为基础，采用物联网（I/T）、通信技术（ICT）设计研发的统一的检测设备联网上云、检测数据采集平台。利用测试云技术、边缘运算等技术开发出智能化的终端，不断建设数字实验室，使测试设备与云端连接，并在云端进行数据的分享。文章简单地阐述了测联云系统的开发和使用情况，为同行提供了一个有益的借鉴。1计量数字化转型赋能的背景和意义1.1背景目前，计量数据主要依靠手工进行，其准确性和实时性差。大部分企业都使用了控制设备，以便于员工对设备的运行情况进行及时查看，而对企业的各个层面的管理者来说，却不能及时的了解和根据这些信息进行管理。人工抄录、人工记录的方法比较常见，计量资料审核运行记录、计量单生成、计量结算、计量报告等都是人工进行，工作人员劳动强度大，工作效率低，无法确保资料的准确性和及时性。2015以前，我国的计量资料自动收集比例只有13%左右，因为其工作的自动化程度和信息化程度较低，人力资源消耗较大，而纸张的计量文件，造成了文件流转和管理的不便，并且每日人工取用的成本高，储存不便，供需不能及时交流，纸质计量单流转缓慢，影响企业及时结算。按照管输、公路和铁路发送业务规模测算，每年会产生纸质计量单据约10万张，造成了大量纸张浪费，也给计量单据核查造成困难，迫切需要计量单电子化。企业的计量装备的经营仍处于相对动态的水平，通常一年只有一次全面的更新。因单位计量管理的人数较多，多数为半年制，造成了测量设施的资料与现实不符，以及对计量设备的管理不规范。另外，在整个运行过程中，设备的运行维护、校验等数据无法实时的更新与交流，造成了计量工作的不方便。[1]1.2意义数字化转型既是时代发展的需要，也更关乎作为新时期的企业的竞争优势。共享经济和数字经济以人工智能、云计算和大数据为核心技术迅速发展，在降低人为误差、改善产品质量、降低成本、提高效率和提高收入等方向具有举足轻重的地位。中国石油天然气集团有限公司已明确提出要求：加大对数字和智能发展的重视；要改变发展观念，深刻理解数字化变革的重要与紧迫，推进数字化转型、智能化发展。2计量信息化和数字化转型探索与实践2.1测联云构建智慧计量检测全数字化生态系统探讨建立测联云服务的云平台，为计量服务工作提供全面连接和高效配置，将人、数据、设备连接到全产业链，将新一代的IT技术和生产设备进行深度的整合，让设备上云、数据上云，实现从过去的计量方式到现代智能计量的转换。2.1.1测联云平台设计测联云目标是连接计量监测仪器与ICT的数据收集系统，并将其用于计量检测的数字化转换。根据测量工作的特性和上下两个维度，与产业网络平台相融合，分为四个层次：边缘层（设备层）、IAAS层、应用层（又称为工业SAAS层）。在图1中显示了测联云体系结构。终端设备层次主要包括：设备主体和数据收集前端。由于计量检测单位涉及的内容较多，而且缺少一个统一的数据规范和界面，因此不同厂家所使用的计量检测设备和设备之间的接口和数据规范也不尽相同。设备层面，利用标准网络协议，容器，采集网关，专用检测App，智能终端等，利用以太网、设备总线、5G/4G、NB-I/T等，记录各类有线或无线通信技术的控制程序和各种测量检测设备。I○T系列主要是为用户提供的协议转换服务，它利用了协议分析的业务系统、转换技术、中间件等技术，使各种通信协定如ModBus、CAN、Profmet等能够进行数据的转换与整合；同时，通过HTTP、MQTT，将所收集到的信息通过云服务系统进行实时上传，与智能云计量检测集成服务系统（服务云）进行连接。测联云为计量检测设备的访问提供了一种服务，实现了指令发布、任务数据发布等功能。图1.测连云体系架构2.1.2智能终端设计以一个应用边缘运算的智能终端为实例。在测联云系统中，智能终端起着承上启下的功能，它可以实现多种计量检测之间的互联互通、协议的解析与转化、对所收集到的信息进行及时的分析、抽取出一些有意义的测试资料并上传到云端。该系统由两个方面构成：硬件和软件。（1）智能终端硬件平台设计作为各种计量测试设备的信息交换与处理中心，智能终端担负着各种网络通信协议的转换。根据计量检测设备的实际性能状态选择了ARM9作为核心，建立了一个能够最优发挥的系统，并对外部模块进行扩充，包括Modbus，串口，标准蓝牙，USB接口，百兆以太网，数据传输，触摸显示屏。多个通信界面可以在各种计量设备中使用，而显示器则是监测终端工作状况和必要的人机互动。另外，为了避免因网络通信或测联云业务的不正常而造成的资料遗失，该终端具有数据储存的能力，可在发生异常时进行局部储存。（2）智能终端软件平台设计基于硬件平台的智能化终端软件平台，担负着各个模块的功能的具体实施。本系统的软件平台包括：接收层、协议转换层、边缘处理层、数据存储层和数据传输层。为了减少工程的重复开发，访问组态级的设计整合可以收集各种常见通信协定，包括Modbus，蓝牙，RS-232,RS-485等，通过不同的接口可以实现对不同的协议的采集，以及最优的方式实现对采集的协议整合，从而实现组块采集。在协议转换层面，采用了协议解析、转换、中间件等技术，使各种通信协定与Modbus、蓝牙等通信协议相适应，从而达到了对数据的转换与整合。边缘处理是基于高性能计算、实时Linux操作系统、边缘分析算法等技术支持的边缘运算系统，它可以实现对数据的预处理、存储和智能分析，提高运行反应的敏感性，减少网络阻塞。数据存储器是为即时收集的数据而设置的，它可以为少量的数据进行简单的分析和询问，并在发生网络异常情况下为其暂时的储存服务。在数据传送层面，利用HTTP、MQTT等技术，将所收集到的资料传送至测联云，实现与云间的数据业务协作。根据上述的软件架构，智能终端能够提供新的通信协议，并可以扩充新的通信协议，并藉由扩充的边界运算，来完成新的测联云装置资料的存取与收集。[2]2.2计量信息管理平台的开发与应用2.2.1计量监控管理研制计量图、历史曲线、数据校正、实时数据等，实现对重要设备数据的实时监测和报警，及时检测设备的不正常状态，并实时监测设备的工作状态。即时地显示数据的瞬时值、累积值、温度、压力、密度等各项指标。2.2.3计量衡管理研制车辆衡的计算机辅助系统，包括数据管理，称重管理，单据管理，词组预置，参数设置，以及其它服务（包括基本用户的权利），满足称重、基础配置、红外线、杆机、计量单、数据查询、数据查询等功能，并可进行网上检索。结语：随着IoT、ICT技术的广泛应用和计量数字化的深入推进，网络在线云是计量检验行业设备发展的必然方向，而数字计量将给计量检验组织注入新的动力，促进新的发展。持续推进“测联云”在更多领