基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床
引言
青島國真智慧科技有限公司是青島天人環(huán)境股份有限公司的全資子公司，是一家專業(yè)從事環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)和運營的科技創(chuàng)新企業(yè)。
在國家大力發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的背景下，為了解決環(huán)境企業(yè)效益低、安全差、監(jiān)管難等痛點，公司在國內(nèi)率先研發(fā)成功第一個環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——Eiiplat。依托環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用實現(xiàn)設備增效的三步法(找點位、建邏輯、尋規(guī)律)，公司構(gòu)建基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床，將設備的生產(chǎn)、操作、管理數(shù)據(jù)有效融合，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析和挖掘，構(gòu)建環(huán)境產(chǎn)業(yè)的設備增效模型，實現(xiàn)企業(yè)額外的效益增收目標。公司對增效進行重新定義，率先提出設備增效（效益）新概念，幫助企業(yè)實現(xiàn)降本、增效（效率）、提質(zhì)的目標，最終實現(xiàn)生態(tài)共贏。
一、關(guān)鍵詞
環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺 增效 智能化 數(shù)字工廠
二、測試床項目承接主體
2.1.發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
青島國真智慧科技有限公司 | 孫九玲 | sunjiuling@tianren.com | 15063026778 |
2.2.合作公司
青島天人環(huán)境股份有限公司
泰爾實驗室科技（無錫）有限公司
三、測試床項目目標
本測試床面向環(huán)境產(chǎn)業(yè)，環(huán)境產(chǎn)業(yè)目前主要面臨效益低、監(jiān)管難、安全差等問題。環(huán)保產(chǎn)品的公共屬性導致環(huán)境工程項目運行效率低、效果差，許多項目靠政府補貼勉強維持，或偷工減料以犧牲環(huán)境為代價獲取盈利。以餐廚項目為例，處理成本約200-300元/噸，政府補貼一般為260元/噸，提取油脂和產(chǎn)生沼氣可獲得收益約100元/噸，在沒有政府補貼的情況下企業(yè)不能盈利，補貼低的話很難盈利。國家對環(huán)境越來越重視，因為不能獲得企業(yè)真實有效的數(shù)據(jù)，導致政府雖然投入了大量的人力、物力，卻很難對企業(yè)生產(chǎn)排放進行有效監(jiān)管。環(huán)衛(wèi)工人傷亡事故時有發(fā)生，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，美國環(huán)衛(wèi)工人死亡率為0.16‰，而我們中國以哈爾濱為例，環(huán)衛(wèi)工人死亡率為1.35%，是美國的100多倍，可以說我國環(huán)衛(wèi)工作是高危職業(yè)。
國家大力發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的背景下，為了解決環(huán)境企業(yè)效率低、安全差、監(jiān)管難等痛點，青島國真智慧科技有限公司在國內(nèi)率先研發(fā)成功第一個環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——Eiiplat。本測試床面向環(huán)境產(chǎn)業(yè)五大行業(yè)（固廢、污水、大氣、噪音、輻射）內(nèi)的處理企業(yè)、政府監(jiān)管部門用戶，提出設備增效三步法(找點位、建邏輯、尋規(guī)律)及其實現(xiàn)技術(shù)，滿足設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控、預測預警和性能優(yōu)化的需要，解決設備使用壽命短、能耗高、故障多、運維成本高等問題。以工業(yè)設備連接、運行和狀態(tài)數(shù)據(jù)采集能力為基礎，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、容器技術(shù)，搭載產(chǎn)業(yè)專屬的軟件模型庫，實現(xiàn)環(huán)境產(chǎn)業(yè)工業(yè)生產(chǎn)高效節(jié)能運行、智能化運維管理、增加生產(chǎn)收入。
測試床主要測試目標為驗證環(huán)境產(chǎn)業(yè)項目設備的增效空間，在達到行業(yè)排放標準的前提下，分析設備全生命周期數(shù)據(jù)、應用場景，測試增效模型有效性，同時根據(jù)運行數(shù)據(jù)不斷更新、迭代模型庫，提供持續(xù)的增效運維服務。以固廢行業(yè)為例，從垃圾處理設施入手，總結(jié)經(jīng)驗封裝成模型后，與各細分行業(yè)頭部企業(yè)合作，快速復制到環(huán)境產(chǎn)業(yè)內(nèi)各細分行業(yè)。
本測試目標是打造行業(yè)內(nèi)首個以設備增效功能驗證為核心的測試床，促進環(huán)境產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化設備管理體系的新技術(shù)、新基礎和新業(yè)態(tài)的建設。本測試床的價值在于可檢測設備排放是否達到行業(yè)標準，為企業(yè)降本、增效、提質(zhì)及提供設備增效技術(shù)驗證，為政府提供及時可靠的監(jiān)管數(shù)據(jù)。
四、測試床方案架構(gòu)
4.1.測試床應用場景
構(gòu)建基于云計算的設備數(shù)據(jù)匯聚、分析和服務平臺，打造環(huán)境產(chǎn)業(yè)專屬基于設備增效管理方面的軟件模型庫，提供持續(xù)增效服務。本測試床主要面向兩大應用場景，包括設備故障診斷維護和設備協(xié)同增效。
1.設備故障診斷維護基于設備健康的評估模型和故障預測模型分析設備的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的異常狀態(tài)，并提前對異常狀態(tài)采取恰當?shù)念A測性維護，模型下發(fā)運行決策和維護建議至邊緣層執(zhí)行，由定期計劃維護改為基于設備健康模型分析的精準維護，提高設備運行維護效率和可靠性，減少用工和停機時間并提高整個工廠的效率。
應用價值：維保費用降低近20%以上，設備故障率降低近50%以上。
2.設備協(xié)同增效
通過搭建環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，構(gòu)建設備的最優(yōu)運行模型，并按照效率、能耗、安全、健康度等目標，輸出最優(yōu)運行參數(shù)下發(fā)至邊緣層執(zhí)行，一方面能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異常或峰值情形，優(yōu)化生產(chǎn)過程中能源消耗，大大降低能耗成本；另一方面能夠提升廢棄物的利用率，增加產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量與生產(chǎn)收入；同時根據(jù)海量運行數(shù)據(jù)不斷更新、迭代增效模型庫，依據(jù)本測試床群體知識，設備及設備集合可進行持續(xù)的增效優(yōu)化。舉例如下：
（1）濕垃圾預處理設備提油增效
粗油脂作為濕垃圾處理中預處理系統(tǒng)的主要產(chǎn)品，其提取效率受進料溫度、流量、含油率、三相轉(zhuǎn)速等多個預處理設備（見圖4-1）因素的影響，傳統(tǒng)油脂提取工藝參數(shù)的設置多采用經(jīng)驗值，粗油脂的品質(zhì)和產(chǎn)量不可控，油脂回收率較低。針對以上問題基于現(xiàn)有項目工程運行數(shù)據(jù)，通過分析油脂提取工藝設備運行參數(shù)和效果，建立油脂回收增效模型，綜合能耗、售價等經(jīng)濟因素智能匹配運行工藝參數(shù)，達到提升產(chǎn)油量的目的。
應用價值：預處理設備油脂提取提升8%。
圖4-1 預處理設備
（2）厭氧設備產(chǎn)氣增效
沼氣作為厭氧設備（見圖4-2）系統(tǒng)的主要產(chǎn)品，其產(chǎn)氣效率受進料溫度、流量、VFA、ALK、PH、TS、VS等多個因素的影響，傳統(tǒng)厭氧產(chǎn)氣工藝參數(shù)的設置多采用經(jīng)驗值，沼氣產(chǎn)量及沼氣中甲烷含量不可控，沼氣產(chǎn)氣率較低。厭氧設備產(chǎn)氣模型根據(jù)大量歷史數(shù)據(jù)，通過厭氧設備的自變量（進料量、進料頻次、溫度、攪拌頻率）對因變量（產(chǎn)氣量）的影響進行擬合分析，綜合能耗等經(jīng)濟因素匹配最優(yōu)運行工藝參數(shù)，達到提升產(chǎn)氣量的目的。
應用價值：厭氧設備產(chǎn)氣提升10%。
圖4-2 厭氧設備
（3）厭氧設備降耗增效
厭氧設備攪拌系統(tǒng)受液體粘度、濃度、槳葉角度、槳葉數(shù)量、罐體直徑、液面高度等各方面的影響。通過厭氧系統(tǒng)設備降耗模型可以降低設備潛在的過多能源消耗，同時根據(jù)設備運行狀態(tài)調(diào)整參數(shù)，維持厭氧系統(tǒng)整體穩(wěn)定。根據(jù)設備的健康狀況，提高厭氧設備運行維護效率和可靠性，減少停機時間并提高整個工廠的效率。
應用價值：厭氧設備運行能耗降本至少20%。
4.2.測試床架構(gòu)
本測試床符合AII工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準架構(gòu), 由邊緣層、IaaS層、PaaS層及SaaS層組成，同時由安全防護體系保駕護航。包括設備增效模型、設備參數(shù)控制、設備遠程監(jiān)控、設備預警、設備工藝優(yōu)化為核心功能的重點測試技術(shù)，建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下的設備互聯(lián)體系。
4.3.測試床方案
通過5G技術(shù)提高邊緣設備的實時數(shù)據(jù)上傳速率，同時降低延時。微服務架構(gòu)（見圖4-3）確保后期設備數(shù)量及設備接入數(shù)據(jù)量增加時快速的進行橫向擴展，在云計算、大數(shù)據(jù)、容器技術(shù)的支撐下，高效、穩(wěn)定的進行海量數(shù)據(jù)的分析和存儲。通過人工智能對設備安全、增效、能耗、運維等進行預測，同時引用3D/VR技術(shù)對設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。
圖4-3 測試床軟件架構(gòu)
4.4.方案重點技術(shù)
首次利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)解決環(huán)境產(chǎn)業(yè)效益低、監(jiān)管難和安全差的問題，并創(chuàng)造性提出設備增效方法及其實現(xiàn)技術(shù)。基于設備控制點位描述技術(shù)，通過對工廠運行設備、工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，實時監(jiān)測設備、工藝參數(shù)的運行狀態(tài)，充分了解工藝設備作業(yè)過程中不同狀態(tài)下的運行規(guī)律。
以獲取的大量設備狀態(tài)、工藝參數(shù)歷史數(shù)據(jù)為基礎，結(jié)合設備維修歷史數(shù)據(jù)、工藝配方數(shù)據(jù)，利用設備增效模型構(gòu)建技術(shù)，通過人工智能的機器學習算法，抽取運行歷史數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵特征，如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油溫、油壓、工作時間，厭氧發(fā)酵的溫度、PH、攪拌機頻率等，構(gòu)建裝備故障分析模型、裝備故障預測模型，以及產(chǎn)品增產(chǎn)模型等，進而實現(xiàn)故障原因的快速定位和維修措施，以及工藝系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化的建議。
通過物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+人工智能技術(shù)對運行設備、工藝參數(shù)進行全面的分析和洞察，給出系統(tǒng)性的預測性維護、故障診斷和系統(tǒng)優(yōu)化解決方案，在確保安全的前提下，提高物質(zhì)利用率、轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)效率是本測試床的聚焦點。
4.5.方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進性
環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺利用天人環(huán)境近30年的行業(yè)沉淀，結(jié)合信通院泰爾實驗室的技術(shù)優(yōu)勢，通過建立實時、系統(tǒng)、全面的環(huán)境產(chǎn)業(yè)設備數(shù)據(jù)采集體系，構(gòu)建基于云計算的設備數(shù)據(jù)匯聚、分析和服務平臺，打造環(huán)境產(chǎn)業(yè)專屬基于設備增效管理方面的軟件模型庫。
設備增效實現(xiàn)沒有可參考案例和理論指導，經(jīng)過多年實踐總結(jié)提煉出實現(xiàn)設備增效的三步法（見圖4-4），即找點位、建邏輯、尋規(guī)律。在設備控制點位描述技術(shù)方面，引入點位圖+點位表，先找點、再定位，利用點位控制圖和功能表來進行設備點位描述及控制技術(shù)分析；分析行業(yè)物質(zhì)、資金、數(shù)據(jù)與其影響因素關(guān)系，在特征提取、建模、模型訓練的基礎上實現(xiàn)設備增效模型構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新；在廢棄物全產(chǎn)業(yè)鏈溯源方面，綜合物質(zhì)流、區(qū)塊鏈、設備標識和行業(yè)標準創(chuàng)新設備標識技術(shù)應用。
圖4-4 設備增效實現(xiàn)三步法示意圖
（1）找點位
通過物料流轉(zhuǎn)去向及氣、液、渣產(chǎn)出占比，明確降本增效點，通過設備增效影響因素分析（見圖4-5、圖4-6、圖4-7、表4-1），確定增加傳感器的類型、規(guī)格、數(shù)量、位置等具體參數(shù)。
圖4-5 物料平衡圖
圖4-6 因素分析圖
圖4-7 點位控制圖
表4-1 點位功能表
（2）建邏輯
從單因素、多因素、系統(tǒng)因素三個方面分析物能損耗（降本）和增產(chǎn)（增收）及效益（增效）與其影響因素之間的關(guān)系，用方程式或模型和線圖（即邏輯分析圖，非示意圖，見圖4-8）描述表示。
圖4-8建邏輯
（3）尋規(guī)律
通過數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘，尋找大數(shù)據(jù)中的規(guī)律，見圖4-9。
圖4-9尋規(guī)律
本測試床可實現(xiàn)設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控、預測預警、性能優(yōu)化；可檢測設備排放是否達到行業(yè)排放標準；根據(jù)設備健康模型創(chuàng)新設備維修保養(yǎng)服務，避免過度維修保養(yǎng)的同時提升設備使用壽命；結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)要求選擇最優(yōu)設備運行模型以控制設備運行，實現(xiàn)精準、高效、節(jié)能服務；根據(jù)不同設備和故障信息選擇恰當?shù)脑O備分析模型，提高設備故障分析的準確性和安全性。
本測試床解決設備使用壽命短、能耗高、故障多、安全差、運維成本高等問題，打造行業(yè)內(nèi)首個以設備增效功能驗證為核心的測構(gòu)床，構(gòu)建環(huán)境產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化設備管理體系的新技術(shù)、新基礎和新業(yè)態(tài)。
4.6.方案安全風險控制
隨著本測試床的應用推廣，設備接入數(shù)據(jù)量隨之增加，數(shù)據(jù)處理不及時會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失、設備數(shù)據(jù)分析不準確等問題，造成能耗損失或設備損壞，采用微服務架構(gòu)，行業(yè)PAAS層部分成熟算法模型下沉至邊緣層，對數(shù)據(jù)進行過濾、預處理、緩存等操作，減輕數(shù)據(jù)通訊壓力。
大數(shù)據(jù)正逐漸演變?yōu)樾乱淮A性支撐技術(shù)，設備數(shù)據(jù)安全成為設備大數(shù)據(jù)與環(huán)境產(chǎn)業(yè)融合領(lǐng)域安全的重要影響因素，針對不斷變化演進的網(wǎng)絡攻擊形態(tài)，設計建構(gòu)更加完善的大數(shù)據(jù)平臺安全保護體系，為上層跨行業(yè)應用提供基礎性安全保障。
設備控制安全方面，識別和抵御安全威脅，加強設備控制安全預警，增加應急處理策略，增強設備、網(wǎng)絡、控制等安全保障能力。
五、測試床實施部署
5.1. 測試床實施規(guī)劃
2021年05月-2021年09月：有機廢棄物處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計，設備增效數(shù)據(jù)驗證（初試）。
2021年10月-2021年12月：有機廢棄物處理設備數(shù)據(jù)增效驗證（中試）。
2022年01月-2022年03月：有機廢棄物處理設備數(shù)據(jù)增效驗證（終試）。
2022年04月-2022年07月：固廢處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計，設備增效數(shù)據(jù)驗證測試。
2022年08月-2022年11月：污水處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計，設備增效數(shù)據(jù)驗證測試。
2022年12月-2023年03月：大氣污染處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計，設備增效數(shù)據(jù)驗證測試。
2023年04月-2023年07月：噪音污染處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計，設備增效數(shù)據(jù)驗證測試。
2023年08月-2023年11月：輻射污染處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計，設備增效數(shù)據(jù)驗證測試。
2023年12月-2024年03月：有機廢棄物、固廢、污水、大氣、噪音、輻射污染處理項目設備增效實現(xiàn)復核，測試床發(fā)布正式版、線上運營。
5.2. 測試床實施的技術(shù)支撐及保障措施
1.部署基于阿里云ECS服務器，安全、高效、彈性伸縮。
2.軟件采用微服務架構(gòu)，并發(fā)量高、容錯性高、動態(tài)擴展、獨立部署、復雜度可控，測試床實施部署架構(gòu)參見圖5-1。
圖5-1 測試床實施部署架構(gòu)圖
3.大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)據(jù)分析、3D/VR等先進技術(shù)應用，為協(xié)同制造、智能生產(chǎn)、供應鏈融合提供強有力的應用支撐。對各單元設備處理量、利用率、蒸汽量、耗電量、人工成本、設備運行參數(shù)等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)進行分析、優(yōu)化工藝。對各單元設備處理量、運行時間、藥劑量、設備參數(shù)、溫度、pH、耗電量、污染物進出指標等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析優(yōu)化工藝，保障處理效果的同時降低能耗提高效率。
4.邊緣計算技術(shù)，實現(xiàn)設備錯誤數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)緩存等預處理以及邊緣實時分析，降低網(wǎng)絡傳輸負載和云端計算壓力。將云端訓練驗證完善的設備增效模型下沉至邊緣測，在邊緣測就近計算，降低通訊資源消耗。將云端訓練驗證完善的設備增效模型下沉至邊緣測，在邊緣測就近計算，降低通訊資源消耗，邊緣側(cè)實施部署參見圖5-2。
圖5-2 邊緣側(cè)實施部署架構(gòu)圖
5.3. 測試床實施的自主可控性
1. IAAS基礎設施：國產(chǎn)阿里云等眾多云廠商技術(shù)已經(jīng)非常成熟，比購買硬件自主搭建效率高而且易于運維。
2. PAAS基礎軟件：操作系統(tǒng)Linux、關(guān)系數(shù)據(jù)庫Mysql、物理網(wǎng)時序數(shù)據(jù)庫Cassandra、消息代理服務器EMQ、大數(shù)據(jù)Hadoop、機器學習Tensorflow等軟件都屬于開源項目。國產(chǎn)優(yōu)秀開源軟件用戶量逐漸占領(lǐng)中國市場，項目中使用較多。
3. SAAS 服務：自主設計、編碼、編譯、打包、運行，完全自主可控。
4. 安全防護：從感知層到網(wǎng)絡層再到應用層，通過密鑰管理機制、數(shù)據(jù)加密、路由安全、認證及訪問控制等多種方式進行安全管理。
六、測試床預期成果
6.1.測試床的預期可量化實施結(jié)果
1. 申請設備增效軟件著作權(quán)5項、相關(guān)專利3項。
2. 搭建一個環(huán)境產(chǎn)業(yè)設備增效功能測試平臺
基于大數(shù)據(jù)，建立設備增效功能樣本數(shù)據(jù)庫，采用專家診斷與人工智能診斷相結(jié)合，實現(xiàn)設備增效功能評估。
3. 編寫一套環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)標準
公司牽頭，在中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會指導下，聯(lián)合測試床合作伙伴（天人環(huán)境、信通院泰爾實驗室）、行業(yè)頭部企業(yè)共同起草編寫環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)標準，其中設備增效相關(guān)數(shù)據(jù)標準是其重要組成部分。
6.2.測試床的商業(yè)價值、經(jīng)濟效益
1. 商業(yè)價值
基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床為企業(yè)、政府、高校、研究院所、制造商、工業(yè)服務商提供了一個共享的技術(shù)服務平臺，充分利用現(xiàn)有的高校、研究院、制造商、使用方等單位的專家資源和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)與AI技術(shù)，為企業(yè)生產(chǎn)和運維服務提供遠程技術(shù)支持，為政府監(jiān)管提供及時可靠的數(shù)據(jù)支持，這一技術(shù)服務模式和共享服務平臺具有廣闊的應用市場，商業(yè)價值巨大。
2. 經(jīng)濟效益
基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床可以實現(xiàn)對污染物處理設備的遠程監(jiān)測和故障診斷，充分利用制造商、高校、研究院所的技術(shù)專家，為工業(yè)企業(yè)設備管理提供技術(shù)指導，大幅降低企業(yè)設備維修成本近20%，解決當前企業(yè)設備運行維護中存在的維修不足導致的故障頻發(fā)以及過維修導致維修成本高、效益低等問題，提高了企業(yè)設備管理效率、降低設備故障率近40%，為企業(yè)降本、增收、提質(zhì)30%左右。
6.3.測試床的社會價值
基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床的應用推廣，形成有效統(tǒng)一的頂層規(guī)劃、完整、科學的標準體系與合適的運行管理模式，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間更大范圍的實施鏈接與智能交互融合，滿足環(huán)境行業(yè)及其上下游關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)多方共贏，最終推動整個產(chǎn)業(yè)體系的可持續(xù)快速發(fā)展。
同時，測試床通過廢棄物全產(chǎn)業(yè)鏈溯源的設備標識技術(shù)，從源頭保障數(shù)據(jù)真實性與可追溯性，為政府科學決策、有效監(jiān)管提供依據(jù)和入口，徹底解決環(huán)境監(jiān)管難的問題，確保人類擁有一個美好的生存環(huán)境。
6.4.測試床初步推廣應用案例
1. 德清旺能生態(tài)餐廚廢棄物資源化處理廠設備增效測試
德清旺能生態(tài)餐廚廢棄物資源化處理廠，處理規(guī)模100t/d（實際餐廚50t/d+廚余50t/d），并配套相應污水處置。采用“獨立預處理+聯(lián)合厭氧發(fā)酵+沼氣發(fā)電工藝”工藝路線，工程占地11畝。該項目是浙江省為數(shù)不多的集餐飲和廚余垃圾協(xié)同處置的項目。
項目運行初期面臨產(chǎn)氣量低、能耗大、各工段無法實現(xiàn)集中管控等問題，運用設備增效實現(xiàn)三步法進行了智能化升級和平臺化運營管理的改造，實現(xiàn)了從漿料產(chǎn)生、輸送到厭氧發(fā)酵全工藝流程設備的數(shù)據(jù)監(jiān)管與有序運行，保障設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)留痕。
通過厭氧系統(tǒng)設備增效模型遠程診斷及下發(fā)指令，基于厭氧設備增效特征提取、建模、模型訓練，利用設備增效模型與大數(shù)據(jù)分析，使厭氧設備能耗投入產(chǎn)出比得到明顯的提升。連接環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺—Eiiplat測試，知其產(chǎn)出比由原來的3.88增大到4.31，提升比例為11%，設備故障率降低35%，綜合效益提升30%左右。
基于德清厭氧設備運行數(shù)據(jù)形成增效功能測試報告，依據(jù)厭氧罐、攪拌機的實際運行工況編寫完成設備測試床設計方案及部署說明等，為該項目的經(jīng)濟性評估和發(fā)展規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)支撐。
2. 平潭綜合實驗區(qū)廚余垃圾處理廠設備增效測試
平潭綜合實驗區(qū)餐廚垃圾處理廠，設計處理濕垃圾150噸（100噸廚余+50噸餐廚），主工藝流程為預處理＋干式厭氧發(fā)酵＋生物脫硫＋膜法脫碳，已獲住建部“環(huán)境衛(wèi)生科技示范項目”殊榮。
原工廠內(nèi)部網(wǎng)絡技術(shù)體系與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相互隔離，使得IT系統(tǒng)與現(xiàn)場的通信存在較多障礙，對工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|(zhì)量提出了新的要求。一是各子系統(tǒng)設備（除臭、污水、厭氧工段等）的工業(yè)控制網(wǎng)絡，與工廠信息網(wǎng)絡的技術(shù)標準各異，難以融合互通；二是工業(yè)生產(chǎn)全流程設備存在大量“信息死角”，亟待解決；三是設備信息源較差，實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、類型、精度以及頻率等方面存在較大提升空間。
針對上述問題，該項目致力于實現(xiàn)可視化、智能化和平臺化的廠區(qū)設備運營管理模式，是國內(nèi)首個環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺—Eiiplat試點項目，經(jīng)過設備控制點位分析（點位圖+點位表），利用中央集中管控系統(tǒng)形成各設備信號傳輸，并自動下傳廠區(qū)中控系統(tǒng)，分析廠區(qū)設備增效與其影響因素關(guān)系，通過全廠數(shù)據(jù)聚類、邊緣計算、算法模型等物聯(lián)網(wǎng)手段，形成了針對不同設備的增效模型，打通了各設備間的信息孤島，實現(xiàn)了干發(fā)酵厭氧罐設備降本增效。
測試結(jié)果表明厭氧設備降耗12%、產(chǎn)氣率提升4%，設備故障率降低35%，廠區(qū)實現(xiàn)綜合增效30%以上。利用差值計算、隨機化算法、最短路徑算法等大數(shù)據(jù)算法，解決了設備數(shù)據(jù)傳輸精度不高、信號質(zhì)量差等弊端，將設備增效模型的準確度提高20%以上，并編寫完成了厭氧設備增效功能測試使用說明書和測試報告，為該項目其它設備的智能化和平臺化升級改造提供了數(shù)據(jù)支撐。
七、測試床成果驗證
7.1.測試床成果驗證計劃
2021年05月-2021年09月：有機廢棄物處理設備增效數(shù)據(jù)驗證（初試），增效目標10%。
2021年10月-2021年12月：有機廢棄物處理設備數(shù)據(jù)增效驗證（中試），增效目標20%。
2022年01月-2022年03月：有機廢棄物處理設備數(shù)據(jù)增效驗證（終試），增效目標30%。
2022年04月-2022年07月：固廢處理設備增效數(shù)據(jù)驗證測試，增效目標30%。
2022年08月-2022年11月：污水處理設備增效數(shù)據(jù)驗證測試，增效目標30%。
2022年12月-2023年03月：大氣污染處理設備增效數(shù)據(jù)驗證測試，增效目標30%。
2023年04月-2023年07月：噪音污染處理設備增效數(shù)據(jù)驗證測試，增效目標30%。
2023年08月-2023年11月：輻射污染處理設備增效數(shù)據(jù)驗證測試，增效目標30%。
2023年12月-2024年03月：有機廢棄物、固廢、污水、大氣、噪音、輻射污染處理設備增效實現(xiàn)復核（綜合增效目標30%），測試床正式發(fā)布并線上運營。
7.2.測試床成果驗證方案
測試床針對環(huán)境產(chǎn)業(yè)處理設備進行驗證，以下以固廢行業(yè)餐廚廢棄物處理為例，搭建基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能驗證環(huán)境，對下述場景（表7-1參數(shù)優(yōu)化增效，表7-2設備故障預測增效）進行代表性驗證：
表7-1設備參數(shù)優(yōu)化增效功能測試
用例名 | 厭氧罐設備參數(shù)優(yōu)化增效功能測試 |
用例編號 | TS_0006 |
主執(zhí)行者 | 測試工程師 |
用例概述 | 測試厭氧罐參數(shù)優(yōu)化的增效功能 |
層次 | 無 |
范圍 | 餐廚垃圾厭氧單元 |
前置條件 | 厭氧罐建設完成且穩(wěn)定運營6個月 |
后置條件 | 無 |
步驟 | 1. 整理厭氧罐運行數(shù)據(jù) 2.將數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，分析得出厭氧罐運行數(shù)據(jù)基準值 3.使用測試床模擬運行環(huán)境，得出厭氧罐新運行參數(shù) 4.將厭氧罐現(xiàn)有參數(shù)調(diào)整為新運行參數(shù) 5.觀察厭氧罐產(chǎn)氣情況、能耗情況 |
擴展 | 無 |
期望結(jié)果 | 1. 生成厭氧罐運行參數(shù)基準值，各數(shù)值精確到2位小數(shù)； 2. 準確得出厭氧罐運行參數(shù)（包括溫度、攪拌頻率等），各數(shù)值精確到2位小數(shù)； 3. 厭氧罐產(chǎn)氣情況提升≥3%、功耗下降≥8% |
異常 |
|
規(guī)則與約束 | 無 |
備注 | 提供測試報告1份 |
表7-2設備故障預測增效功能測試
用例名 | 倉底螺旋設備故障預測增效功能測試 |
用例編號 | TS_0007 |
主執(zhí)行者 | 測試工程師 |
用例概述 | 測試倉底螺旋設備故障預測功能 |
層次 | 無 |
范圍 | 餐廚垃圾預處理單元 |
前置條件 | 設備調(diào)試完成正常運行 |
后置條件 | 無 |
步驟 | 1. 輸入設備運行參數(shù)（電機5.5kw，電流10.7A） 2. 設備通電測試 3. 加大負荷，電流＞10.7A，持續(xù)1秒以上 |
擴展 | 無 |
期望結(jié)果 | 1. 測試1s內(nèi)進行預警報警,并通知電流過高 2.生成電流過高可能產(chǎn)生的問題和解決方案 3.超過5s電流持續(xù)過高，倉底螺旋自動停止，避免后續(xù)故障發(fā)生 |
異常 | 無 |
規(guī)則與約束 | 無 |
備注 | 提供測試報告1份 |
八、與已存在AII測試床的關(guān)系
通過與已有AII測試床比對，現(xiàn)有AII測試床沒有可以實現(xiàn)以“設備增效”、“先客戶后平臺”的盈利模式相關(guān)測試床，也沒有環(huán)境產(chǎn)業(yè)相關(guān)設備增效測試床。經(jīng)國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)檢索“設備增效”（見圖8-1），已有專利均屬于設備構(gòu)造設計類型專利，無本測試床軟件模型類設備增效知識產(chǎn)權(quán)。本測試床屬于首創(chuàng)。
圖8-1 國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)專利檢索
九、測試床成果交付
9.1.測試床成果交付件
測試床交付成果內(nèi)容見表9-1。
表9-1 測試床成果交付件
序號 | 交附件名稱 | 交付件屬性 |
1 | 基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床 | 系統(tǒng)平臺 |
2 | 基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床使用說明書 | 說明文檔 |
3 | 基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床測試報告 | 測試報告 |
4 | 設備增效軟件著作權(quán)5項 | 軟件著作權(quán) |
5 | 設備增效相關(guān)專利3項 | 專利 |
6 | 環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)標準 | 行業(yè)標準 |
9.2.測試床可復制性
可復制的行業(yè)及應用場景：環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以固廢行業(yè)為基礎，利用固廢行業(yè)的建設經(jīng)驗、數(shù)據(jù)分析與挖掘經(jīng)驗，可以在環(huán)境產(chǎn)業(yè)行業(yè)內(nèi)包括固廢、污水、大氣、噪音、輻射等進行快速復制，為行業(yè)的設備優(yōu)化、工藝的發(fā)展提供增效測試環(huán)境。還可將設備增效模型經(jīng)過適應性的參數(shù)調(diào)整后，快速復制到建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大環(huán)境下的數(shù)字化智能工廠的設備增效模型分析。
9.3.測試床開放性
基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效模型測試床本身具備良好的開放及兼容能力，不僅適用于在環(huán)境產(chǎn)業(yè)內(nèi)對污水、大氣、噪音、輻射等環(huán)境領(lǐng)域進行平滑對接，也適用于與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大環(huán)境下數(shù)字化智能工廠設備的平滑對接，最終實現(xiàn)全行業(yè)的開放性，幫助企業(yè)實現(xiàn)設備增效目標。
十、其他信息
10.1.測試床使用者
基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床建立完成后，非發(fā)起方的測試床參與者、公司需與發(fā)起方簽訂增效測試協(xié)議后，可將環(huán)境產(chǎn)業(yè)的處理設備利用本測試床進行增效功能的驗證，包括優(yōu)化設備運營參數(shù)、故障預測分析等功能。
10.2.測試床知識產(chǎn)權(quán)說明
基于環(huán)境產(chǎn)業(yè)平臺的設備增效功能測試床由青島國真智慧科技有限公司發(fā)起，合作者、生態(tài)伙伴共同打造。
項目合作過程中產(chǎn)生的開發(fā)成果及其知識產(chǎn)權(quán)，包括但不限于申請專利的權(quán)利、專利申請權(quán)、專利權(quán)、版權(quán)、商業(yè)秘密，均歸發(fā)起方及該成果的合作開發(fā)者與生態(tài)伙伴共建者擁有或共同擁有；未經(jīng)共同擁有者一方書面同意，另一方不可將本協(xié)議項目合作過程中產(chǎn)生的任何知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓、許可、泄露給任何第三方。
10.3.測試床運營及訪問使用
選取內(nèi)蒙古赤峰、浙江富陽、福建平潭為本測試床測試地點，系統(tǒng)主要部署于阿里云中，環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺資源由青島國真智慧科技有限公司負責統(tǒng)一運營管理，參與單位協(xié)助。訪問者可隨時向青島國真智慧科技有限公司申請授權(quán)賬號進行使用。
10.4.測試床資金
環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設為自有資金，穩(wěn)定充足，同時也會爭取專項資金支持。
10.5.測試床時間軸
本測試床屬于歷時八年的研究項目，主要分為以下幾個關(guān)鍵的時間點：
2021年1月-2021年2月：按測試床要求完善平臺架構(gòu)與功能。
2021年2月-2021年4月，搭建設備增效測試系統(tǒng)。
2021年5月-2021年10月：有機廢棄物處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計和數(shù)據(jù)增效驗證測試。
2021年6月-2021年10月：固廢處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計和設備數(shù)據(jù)增效驗證測試。
2021年7月-2021年10月：污水處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計和設備數(shù)據(jù)增效驗證測試。
2021年8月-2021年10月：大氣污染處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計和設備數(shù)據(jù)增效驗證測試。
2021年9月-2021年10月：噪音污染處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計和設備數(shù)據(jù)增效驗證測試。
2021年10月-2021年10月：輻射污染處理項目現(xiàn)場勘察，設備增效方案設計和設備數(shù)據(jù)增效驗證測試。
2021年11月-2021年11月：有機廢棄物、固廢、污水、大氣、噪音、輻射污染處理項目設備增效初步實現(xiàn)復核。
2021年12月-2021年12月：有機廢棄物、固廢、污水、大氣、噪音、輻射污染處理項目設備增效功能測試床發(fā)布正式版、線上運營。
10.6.附加信息
測試床成果將首先應用于固廢行業(yè)的設備，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)收集設備數(shù)據(jù)，將所有設備數(shù)據(jù)在本測試床中進行大數(shù)據(jù)分析，得到最優(yōu)的設備運行參數(shù)數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集可為環(huán)境行業(yè)的處理設備提供準確的指導數(shù)據(jù)、預測數(shù)據(jù)，幫助運營方人員優(yōu)化廠區(qū)生產(chǎn)策略、工藝運行參數(shù)，從而達到增強設備安全性能、降低設備能耗、提升設備運行與生產(chǎn)效率，提高資源利用率和處理質(zhì)量。
環(huán)境產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以固廢行業(yè)為基礎，利用固廢行業(yè)的建設經(jīng)驗、數(shù)據(jù)分析與挖掘經(jīng)驗，通過與污水、大氣、噪音、輻射等行業(yè)頭部企業(yè)合作，從平臺建設開始規(guī)劃測試功能與復制實施方案，為環(huán)境產(chǎn)業(yè)各細分行業(yè)的工藝技術(shù)、設備生產(chǎn)和工程建設與運營管控的優(yōu)化提供增效測試環(huán)境，為徹底解決環(huán)境產(chǎn)業(yè)效率低、安全差和監(jiān)管難的痛點提供技術(shù)支撐和測試保障。
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責任。
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