摘要：本文通过对某工厂厂区的弱电系统智能化改造，探讨目前流行的智能工厂概念在实际落地实施时所需要的一些基础性功能模块的作用，以及通过系统集成将各功能模块在一个统一平台下协调管理，最大限度的发挥各系统功能，提高工厂的生产效率与管理水平。
关键词：智能工厂；弱电系统；智能化；系统集成
某工厂准备进行智能化改造，引入当前流行的智能工厂概念，需要对原有的基础弱电系统进行升级和加强，并将综合布线系统、监控系统、广播系统、考勤系统、门禁系统、停车识别系统、无线网络系统、UPS不断电系统等弱电各个子系统统一纳入到一套中央集成管理系统中协调管理，以实现对弱电系统各种软硬件基础资源的调配与管理，为智能工厂提供数据的收集与传传输处理通道。系统改造完成后，因为该系统的作用，工厂运行中实现了信息获取与处理的自动化，为工厂的ERP与MES系统提供了及时与准确的运行数据，实现了工厂的智能化管理。结合这个项目中弱电智能化系统设计的应用实际情况，本文将对该项目的设计要点进行归纳。
1、工厂弱电智能化集成的意义
工厂中传统弱电系统各个子系统互相独立运行，彼此之间没有关联，数据在各自系统里运行，如果有一些数据变动，则各个系统内这些数据都要一一进行更改，如工厂如果有员工离职或者入职，就要在门禁系统，考勤系统，停车系统，无线网络系统等各个体统分别进行相关信息的录入。通过对各个系统进行改造并进行关联集成，运用计算机技术将各功能模块相互连接起来，在一个统一平台下协同运作，使数据可以在系统内互通，像上面这中情况就只要工厂人资系统中出现了员工的离职或者入职的信息变动，系统就自动进行信息的下发，不用再到各个分系统中一一更改，如此种种还有其它各种应用，帮助实现工厂日常运行的自动化与智能化，同时也可为智能工厂所需要的MES和ERP等系统提供硬件和数据收集的技术支持，收获更好的经济效益。
2、本项目设计要点分析
本项目弱电系统各个子系统的改造均要充分考虑系统的开放性与可兼容性，采用先进的、稳定的、成熟的模块化软硬设计标准和技术，在此基础上将各个子系统纳入一个平台下统一协调管理。在系统的设计搭建配置上，将系统的软件和硬件进行模块化的划分，便于以后系统的调整、扩充以及故障的检修与维护。通过系统集成，该系统的各个功能模块在实际运作是相互关联与统一协调的，它们之间共享所有系统间 的各种数据信息，并依次作出决策，大大提高了工厂的运行效率以及发生紧急事件时的应对能力。下面对本项目弱电设计系统中各个主要系统功能模块的设计原理进行一一总结分析。
2.1 综合布线系统
布线系统是所用其它应用系统的基础。综合布线系统图见图1，本系统主要采用六类布线规范。所选布线系统产品是基于智能化、高速的布线系统，在技术上充分考虑了现代通讯技术的发展，与未来系统升级的需要。该系统主要包括工作区线路系统、主干线路系统、管理区系统。在工作区子系统中，工作区线路系统是由安装在各个区域的终端面板、连接跳线及相关线路组成。终端信息网点分电话和网络点位，均全部采用全6类模块，便于以后调整变更，6类网络模块可充分满足未来一段时期内的各种信号的带宽传输要求。水平区域布线首先保证每个点位到达IDF分机柜的距离不超过90米。除了有线网络以外，系统还根据需要在厂区内部设置了无线网络系统；垂直主干区根据建筑物的平面大小与点位的分布情况来进行设计，确定主干光线采用万兆12芯光缆，并采用双缆备份方案，由主机房拉至每个分弱电间，另根据每弱电柜节点未来电话点位布置情况，分别拉一对200对或100对电话电缆作为语音系统主干，充分保证了建筑的数据通信的底层要求。综合布线还要充分考虑门禁系统，考勤系统，监控系统和停车系统等其它系统的需求，统一设计规划，避免线路重复铺设施工，浪费资源，最大程度的提高施工效率。
图1 综合布线系统图
2.2 计算机网络系统
本项目采用主干万兆到机柜，千兆到桌面的布线方式，其中网络系统又分为用于办公需求的办公网络，和用于各系统集成的综合控制网络两大部分，系统采用主干环形网络加分支星形网络的布局方式，这样主干部分在已经有备份光纤的基础上又进一步增加了冗余安全性。办公网络根据具体的需求不同（厂区内包含办公室、生产车间、动力房、宿舍、食堂、安保中心等不同功能设施）设置相应的点位（如办公区设置网络点，电话点，无线AP网络点等，车间设置网络电话点位，机台信息点位，食堂设置点餐结算POS点位，宿舍设置IPTV点位等），每个区域的弱电分机柜内根据数据点的数量配置相应数量24/48口交换机，采用全千兆接口，并有万兆级联接口用于
主干连接。在整个厂区进行无线网络全覆盖，并将生产网络与办公网络以及访客网络用不同的VLAN进行划分，保证网络的稳定性。系统集成网络是用来连接弱电各子系统，实现各系统信息交流共享和集中汇集管理，采用独立交换机连接各子系统的控制器，中心服务器等，与办公网络分开，确保系统安全稳定。
图2 网络构架系统图
2.3 监控系统
如图3所示，本项目的监控系统采用了近年来渐成主流的全数字IP监控系统，前端采用数字IP高清摄像机，后端为支持RAID技术的数字监控存储平台，在控制室设置大屏幕电视墙，由解码器将前端画面解码上墙，通过与网络系统集成连接办公网络，在各车间主管电脑上安装客户端软件，使他们能在办公室内随时监看自己管辖范围内生产办公情况，并且可以通过手机客户端软件，使业务人员也可以通过internet网络访问相关监控画面，向客户展示自身情况，提高系统使用效益。系统供电由主机房集中供电，主机房配有UPS电源，保证系统在紧急情况时有效运行。系统具有对硬件系统的图像采集设备、控制设备、编解码设备、传输设备等设备进行状态监控管理的能力，可以进行远程故障报警与诊断等操作，另外通过管理平台可以对用户和权限实行统一的管理和分配，充分满足系统多用户端的视频信息管理与查看需求。
图3 监控系统图
2.4 公共广播系统
厂区公共广播系统具有背景音乐广播、寻呼广播、紧急广播等功能。系统按建筑各区域功能设置不同分区，各分区平时独立运作，不相互影响，遇紧急情况时也可统一播放一个音源。在一些特殊场合（如办公室、会议室等）设置音量控制旋钮，平时可单独控制背景音乐的音量大小，发生紧急情况时可强制切换到最大音量播放紧急广播。广播系统与消防系统关联，在发生火灾报警时，播放系统预置的紧急报警提示语音。
2.5 门禁考勤与访客系统
门禁考勤与访客识别系统也采用近几年主流的IP联网系统，前端信息采集设备采用具有人脸识别功能的设备，系统硬件部分包括门禁主机、电子门锁、前端识别读头、访客机等，软件部分包括门禁管理模块、考勤模块和访客管理模块。模块之间数据实现互通，并与ERP人资系统相连，做到一处录入，处处互用，并能实现与消防系统联动功能，当发生紧急状况时，消防系统通过向门禁系统发送信号来与门禁系统联动，控制相关区域内的门开启，满足消防抢险的要求，提高管理的智能化水平，最大程度的节省人力物力。
2.6无线网络系统
无线网络系统做为智能化工厂的基础设施要实现生产车间及办公区域WIFI信号全覆盖，覆盖区域主要有生产厂区、办公区、培训室、会议厅、门卫处、以及部分室外区域，实现厂区内移动终端的无线漫游功能。如图4所示，本次无线网络采用“瘦”AP组网方案，在前端部署无线AP，所有AP不在单独铺设电源线，通过带POE功能的交换机来集中供电。在数据中心机房，由一台无线控制器来统一管理所有前端无线AP，无线控制器旁挂在核心交换机旁，不影响原有办公网络架构，通过将生产网络与办公网络以及访客网络用不同的VLAN和SSID进行划分，最大程度保证原有网络的稳定性。
图4 无线网络系统构架图
2.7 数字程控交换机系统
数字程控交换机系统为本项目的厂区办公基础服务设施，主要实现语音通信、传真通信、综合业务数字网通信三大功能，结合项目实际需求，通信机房设在厂区中心机房内，电信运营商外线接入通信机房内交换机中，使用一台中型数字程控交换机来实现上述功能。
2.8停车识别系统
本系统主要用于厂区的车辆进出与停车管理功能，采用现代计算机与网络技术，为厂区出入口的车辆人员管理控制和安全进行服务。系统支持身份卡片、车牌等多种识别方式来进行车辆和人员信息识别，结合安防系统实现车辆厂区行驶轨迹的快速查找定位，实现了厂区出入口控制管理的智慧化。后期接入厂区MES系统，实现对货物运输车辆的识别与统计，通过加装的二维码识别设备，将功能扩展为一套生产货运统计系统，体现了对资源的高效利用。
2.9 中央集成管理平台
目前很多项目还只是停留在简单的弱电系统施工上，不能将弱电系统中各个功能模块统一管理。这种散乱管理的模式，使各个系统互不关联，各自运行，系统资源重复设置与浪费，人员操作繁琐，系统管理效率低下。中央集成管理平台是工厂厂区弱电智能化改造的关键，是连接各个弱电子系统的桥梁。系统分为接收层、通讯传输层、数据分析层、处理控制层多个层次体系，以网络整合、数据整合、控制界面整合等一些列技术为基础，通过各系统预留的接口，将各系统的信息汇总，并在中央集成管理平台软件中对这些信息数据进行分析、处理，集中协调和控制各子系统，从而真正的实现厂区弱电系统的管理智能化，为之后智能工厂其它高阶系统的实施提供优良的基础，提升工厂管理的效率。本项目实施中，从前期各系统的设备选型开始就考虑系统的兼容和互通性，注重选择协议标准通用型强、模块化程度高的品牌设备，使在后期系统集成阶段的工作量大大降低，并使系统集成的效果也更加明显。
三、结束语
工厂智能化是当今制造业工厂的发展趋势，越来越多的项目也已经开始采用先进的智能化系统集成技术来提高工厂的经济效益和社会效益。本文通过作者实际实施过的某工厂厂区弱电智能化系统改造工作，分析系统的组成，说明系统集成的重要性，以及由此带来的系统价值的提升。
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论文作者:郭宏杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：系统论文; 厂区论文; 工厂论文; 弱电论文; 网络论文; 主干论文; 系统集成论文; 《基层建设》2019年第12期论文;