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研發(fā)團隊

Teams

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)創(chuàng )新團隊

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2019-10-14
團隊信息
課題組名稱(chēng):工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:
負責人:曾鵬 工作單位:中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 學(xué)科領(lǐng)域:工業(yè)通信
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李世超 辦公電話(huà):024-23970232
手 機:18202434364 E-mail:lishichao@sia.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:房靈申 辦公電話(huà):024-23970539
手 機:13840267512 E-mail:lsfang@sia.cn
團隊介紹

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)創(chuàng )新團隊致力于工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相關(guān)核心技術(shù)的研發(fā),突破了基于射頻環(huán)境認知和自適應跳頻的高可靠通信技術(shù)、基于高精度同步和事件驅動(dòng)的低能耗技術(shù)、基于空間、時(shí)間、頻率多維調度的實(shí)時(shí)通信技術(shù)等工業(yè)無(wú)線(xiàn)核心技術(shù),建立了具有自主知識產(chǎn)權的用于工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )WIA-PA技術(shù)體系,該技術(shù)已被IEC接受成為國際標準,這也標志著(zhù)我國在工業(yè)無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域成為技術(shù)領(lǐng)先的國家。同時(shí),面向石油、化工、冶金等行業(yè),開(kāi)發(fā)研制了基于WIA-PA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的系統芯片、網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品、測控產(chǎn)品、系統平臺等產(chǎn)品,已在行業(yè)內各大企業(yè)得到規?;瘧?,實(shí)現經(jīng)濟效益3億元以上,社會(huì )和環(huán)境效益顯著(zhù),并已在遼寧建立產(chǎn)業(yè)化公司,具備一定規模的量產(chǎn)能力。


主要研究方向包括:


● 工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相關(guān)核心技術(shù)研究;

● WIA-PA工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)研發(fā);

● WIA-PA工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )智能儀表研制;

● WIA-PA工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備研發(fā)及應用;

● WIA-PA工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )管理與維護軟件研發(fā);

● WIA-PA工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開(kāi)發(fā);

典型轉移轉化項目案例

1. WIA-PA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化


工業(yè)現場(chǎng)設備和人員反射、設備開(kāi)啟等造成工業(yè)現場(chǎng)窄帶多頻噪聲、干擾和多途效應嚴重,且溫度變化范圍大(從-45℃到80℃),高濕度、高震動(dòng)以及頻繁移動(dòng)的人員和設備都將引發(fā)無(wú)線(xiàn)信道狀態(tài)的變化。如何在惡劣的環(huán)境下滿(mǎn)足高可靠、高實(shí)時(shí)、低功耗的通信性能要求是工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用的共性難題。本研發(fā)團隊緊緊圍繞我國石油、化工、電力等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)工業(yè)自動(dòng)化的應用發(fā)展需求,自主研發(fā)了一種適合在惡劣工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境使用的高可靠、高實(shí)時(shí)、低功耗的WIA-PA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。該技術(shù)采用一種自組織、自治愈的智能Mesh網(wǎng)絡(luò )路由機制,能夠針對應用條件和環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化,保持網(wǎng)絡(luò )性能的高可靠性和強穩定性,解決工廠(chǎng)環(huán)境下遍布的各種大型器械、金屬管道等對無(wú)線(xiàn)信號的反射、散射造成的多徑效應,以及馬達、器械運轉時(shí)產(chǎn)生電磁噪聲對無(wú)線(xiàn)通信的干擾,滿(mǎn)足了工業(yè)網(wǎng)絡(luò )應用的高可靠、高實(shí)時(shí)、低功耗的無(wú)線(xiàn)通信需求,推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化系統的功能提升與擴展,是實(shí)現提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量,節約能源和降低排放的重要使能技術(shù)。


工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )Mesh+Star混合拓撲結構


相關(guān)技術(shù)通過(guò)項目合作、產(chǎn)值分成、技術(shù)入股等多種形式與中科奧維、中石油、中石化等企業(yè)合作,提升了企業(yè)技術(shù)質(zhì)量水平,創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟與社會(huì )效益。


2. WIA-PA無(wú)線(xiàn)儀表研制開(kāi)發(fā)


工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化應用中,對工業(yè)無(wú)線(xiàn)儀表有著(zhù)很?chē)栏竦囊?,包括低成本、低功耗、高可靠性等,一般的無(wú)線(xiàn)儀表難以滿(mǎn)足。這就導致了我國工業(yè)現場(chǎng)儀表、執行裝置和控制器間大多采用有線(xiàn)方式連接,實(shí)現最基本的生產(chǎn)過(guò)程監測,由于成本和布線(xiàn)困難等原因,很多監測點(diǎn)沒(méi)有被監測,特別是石油化工企業(yè)的生產(chǎn)現場(chǎng)分布地域廣,需要監控的信息點(diǎn)分散、信息內容復雜,布設有線(xiàn)傳感器的成本非常高,而且不易維護,主要依靠人工巡檢,存在問(wèn)題較多。本研發(fā)團隊針對工業(yè)無(wú)線(xiàn)儀表應用的技術(shù)難點(diǎn),基于WIA無(wú)線(xiàn)技術(shù)研制開(kāi)發(fā)了新一代智能無(wú)線(xiàn)儀表,包括無(wú)線(xiàn)溫度儀表、無(wú)線(xiàn)壓力儀表、無(wú)線(xiàn)示功儀、無(wú)線(xiàn)電量?jì)x等。在生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)無(wú)線(xiàn)儀表監測的溫度、壓力、流量、液位等過(guò)程量,提升產(chǎn)量與質(zhì)量;通過(guò)無(wú)線(xiàn)儀表監測大型設備健康、能量消耗等情況,提升資產(chǎn)與能耗管理水平;通過(guò)無(wú)線(xiàn)儀表監測系統,排除安全隱患,有效提高生產(chǎn)安全性。同時(shí),聯(lián)合行業(yè)骨干企業(yè)進(jìn)行工業(yè)化試制,解決了工業(yè)無(wú)線(xiàn)儀表應用的技術(shù)難題,滿(mǎn)足了行業(yè)急需。


WIA-PA無(wú)線(xiàn)壓力、溫度變送器安裝


WIA-PA無(wú)線(xiàn)示功儀安裝


壓力變送器現場(chǎng)安裝圖


與遼河油田、大慶油田、撫順石化等企業(yè)合作開(kāi)展典型工程示范應用,應用效果得到了企業(yè)的高度肯定和廣泛認可。


3.基于WIA-PA技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺


我國正在大力推進(jìn)制造業(yè)的智能化轉型升級,其核心是基于海量工業(yè)數據的全面感知,通過(guò)端到端的數據深度集成與建模分析,實(shí)現智能化的決策與控制指令,形成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸等新型制造模式。這一背景下,傳統數字化工具已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求。


本研發(fā)團隊瞄準制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化發(fā)展需求,通過(guò)使用工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )WIA-PA技術(shù),構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務(wù)體系,開(kāi)發(fā)了支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。


基于WIA-PA技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能夠有效采集和匯聚生產(chǎn)現場(chǎng)數據,通過(guò)數據分析和反饋實(shí)現面向工業(yè)現場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化,同時(shí)又可打通不同系統的數據資源,實(shí)現面向企業(yè)生產(chǎn)運營(yíng)的決策優(yōu)化:在生產(chǎn)工藝方面,平臺通過(guò)對工藝參數、設備運行等數據進(jìn)行綜合分析,找出生產(chǎn)過(guò)程中的最優(yōu)參數,提升生產(chǎn)質(zhì)量;在生產(chǎn)流程方面,通過(guò)平臺對生產(chǎn)進(jìn)度、物料管理、企業(yè)管理等數據進(jìn)行分析,提升排產(chǎn)、進(jìn)度、物料、人員等方面管理的準確性;在質(zhì)量管理方面,平臺基于產(chǎn)品檢驗數據等過(guò)程數據進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析,實(shí)現在線(xiàn)質(zhì)量監測和異常分析,降低產(chǎn)品不良率;在設備維護方面,平臺結合設備歷史數據與實(shí)時(shí)運行數據,構建數字孿生,及時(shí)監控設備運行狀態(tài),并實(shí)現設備預測性維護;在能耗管理方面,平臺基于現場(chǎng)能耗數據的采集與分析,對設備、產(chǎn)線(xiàn)、場(chǎng)景能效使用進(jìn)行合理規劃,提高能源使用效率,實(shí)現節能減排;在生產(chǎn)管控方面,基于平臺進(jìn)行業(yè)務(wù)管理系統和生產(chǎn)執行系統集成,實(shí)現企業(yè)管理和現場(chǎng)生產(chǎn)的協(xié)同優(yōu)化;在決策管理方面,平臺通過(guò)對企業(yè)內部數據的全面感知和綜合分析,有效支撐智能決策。


目前,團隊針對不同行業(yè)的生產(chǎn)需求已開(kāi)發(fā)了石化綜合管控平臺、油井遠程監測與優(yōu)化控制系統平臺、智能油田生產(chǎn)指揮一體化平臺等產(chǎn)品,已在石油、石化、冶金等領(lǐng)域進(jìn)行了示范性應用。


石化綜合管控平臺


大慶智能化油田軟件平臺


相關(guān)技術(shù)通過(guò)項目合作、技術(shù)服務(wù)等形式與中石油、中石化、鞍鋼集團、上海電氣集團等大中型企業(yè)合作,有效提升了企業(yè)技術(shù)質(zhì)量水平,取得直接和間接經(jīng)濟效益超億元。


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