[发明专利]有色金属冶炼流程管控的人机物共融制造平台架构系统

说明书

本发明涉及一种有色金属冶炼流程管控的人机物共融制造平台架构系统，包括边缘层、IaaS层、PaaS层和SaaS层，所述边缘层包括边缘计算网络和边缘实体网络，所述边缘实体网络包括智能仪表和智能控制设备，完成对有色金属冶炼车间的数据采集与集成，所述边缘计算网络包括智能路由设备和云端计算中心，通过智能路由设备完成有色金属冶炼车间之间的跨域互联，从而实现数据从边缘实体网络向云端计算中心汇聚，完成数据的跨域集成。与现有技术相比，本发明具有高效协同制造车间工艺、打破数据孤岛问题、提高有色金属冶炼流程的稳定性等优点。

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼网络协同制造领域，尤其是涉及一种有色金属冶炼流程管控的人机物共融制造平台架构系统。

背景技术

以铜、锌、稀土为代表的有色金属冶炼涵盖火法和湿法冶炼工艺，是3类典型长流程生产行业。冶炼生产车间一般由多套生产装置有机联合而成，各装置之间非线性耦合、运行工况动态多变且存在不确定干扰，实际生产需要综合考虑产量、质量、能效、安全和环保等多个目标和约束条件。由于原料供应及市场需求波动、设备运行特性时变、能源介质约束等因素，导致同一流程存在不同原料特性和生产控制方案。而且，各生产工序由多台设备协同完成具体的生产任务，由于生产工序的运行状态时变，需要对各生产设备进行协同优化、控制和预测，保证生产工序的动态优化运行，对建设有色金属冶炼智能工厂极其关键。

人机物共融制造技术正逐步成为制造业领域的发展趋势，铜、锌、稀土为代表的有色金属工业是制造业重要基础产业之一。有色金属冶炼工艺多、流程长、工序间关联耦合、制造信息分立、产供销脱节、管控分离，使得以成本、效率、质量和安全为核心的流程精细管控的需求突出，直接影响有色金属冶炼的生产效率、能耗、物耗和污染物排放。因此，针对有色金属行业火法/湿法冶炼流程精细管控领域，并结合人机物(HCP)共融制造思想和技术，开展智能网络协同制造关键技术与平台研发，对实现有色金属流程工业高效化和绿色化具有重大意义。

围绕面向有色金属冶炼的流程工业网络协同制造模式、多主题跨域数据融合/服务共享/安全集成，面向流程工业精细管控的跨层域协同优化与运营预测等关键科学问题开展研究。融合智能感知、分析决策与控制机理，研究流程工业网络协同制造模式，提出支持研发/生产/物流供应链/服务协同的智慧企业开放式架构；构建面向制造、产品、管理等多主题服务的企业数据空间，提出数据互联、服务共享、流程管理等跨域集成模型，实现多源数据匹配和标定。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的有色金属冶炼工艺多、流程长、工序间关联耦合、制造信息分立、产供销脱节和管控分离的缺陷而提供一种有色金属冶炼流程管控的人机物共融制造平台架构系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种有色金属冶炼流程管控的人机物共融制造平台架构系统，包括边缘层、IaaS层、PaaS层和SaaS层，所述边缘层包括边缘计算网络和边缘实体网络，所述边缘实体网络包括智能仪表和智能控制设备，完成对有色金属冶炼车间的数据采集与集成，所述边缘计算网络包括智能路由设备和云端计算中心，通过智能路由设备完成有色金属冶炼车间之间的跨域互联，从而实现数据从边缘实体网络向云端计算中心汇聚，完成数据的跨域集成。

所述IaaS层给用户提供硬件设施环境，并开放通用式硬件、操作系统的使用服务。

所述智能控制设备包括分散控制系统、可编程逻辑控制器和工业机器人，辅助冶炼工艺正常运转，所述硬件层包括异构硬件和网络安全组件。

所述PaaS层采用SOA的架构设计，支持B/S应用架构，提供支撑有色金属行业网络协同平台自身所需的PaaS能力，自主研发开放架构大数据处理平台，给使用者提供以全面的平台再开发能力。

所述PaaS层包括数据空间、计算框架库、模型组件库、开发工具组件库、业务功能组件和跨域互联组件库。