淺談潔凈車間數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計

潔凈車間數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)是針對制藥、電子等行業(yè)潔凈車間需求開發(fā)的管理系統(tǒng)，利用傳感器技術(shù)、自動化控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、信息化技術(shù)、數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)等綜合平臺，實現(xiàn)對潔凈車間的自動化、信息化、數(shù)字化管理，保證生產(chǎn)工藝環(huán)境要求大幅提高控制的穩(wěn)定性、節(jié)能降耗、節(jié)省人員、移動監(jiān)控等效果，提高企業(yè)綜合管理水平。 
　　【關(guān)鍵詞】潔凈車間 凈化車間 AHU HAVC 自動控制 

　　1 設(shè)計背景 
　　空氣潔凈技術(shù)將空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除，并能將室內(nèi)溫度、潔凈力、氣流速度與分布、噪音振動及照明、靜電控制在要求范圍內(nèi)，已在軍事、航天、微電子、精密制造、精細化工、醫(yī)療、生物制藥、食品等很多行業(yè)和領(lǐng)域得到廣泛的應用。隨著新GMP認證推進，國家食品藥品監(jiān)督管理局對藥廠、食品廠、醫(yī)院、醫(yī)療機械等行業(yè)的要求標準越來越高，潔凈工程技術(shù)將應用得越來越廣泛，要求也越來越嚴格。 
　　目前對潔凈車間的管理還是勞動密集型，能耗高，管理方式粗放，自動控制水平不高，主要操作需人工調(diào)整。而潔凈室HVAC的多變量性、復雜性、時變性等因素造成過程要素之間存在嚴重非線性、大滯后以及強耦合關(guān)系，手動控制方法復雜，常出現(xiàn)人為延誤和誤操作，造成生產(chǎn)環(huán)境控制指標波動大，穩(wěn)定性差，需大量的人員進行維護、調(diào)整、抄表等，人力成本高。同時，傳統(tǒng)HVAC的技術(shù)能耗高，增加了企業(yè)運行成本。 
　　2 系統(tǒng)設(shè)計方案 
　　基于HTML5的監(jiān)控和管理高度集成的平臺，除了支持Windows、Mac、Linux等主流操作系統(tǒng)外，還支持麒麟等國產(chǎn)操作系統(tǒng)，可很好的滿足今后國內(nèi)操作系統(tǒng)變遷的需求。同時利用Web App技術(shù)，自動生成手機、平板等應用，實現(xiàn)移動監(jiān)控，任務調(diào)度、應急處理等。徹底解決傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)只測重實時監(jiān)控，控制與管理脫節(jié)，實現(xiàn)管理功能和數(shù)據(jù)分析困難，幾乎不支持在手機、平板使用，成本高昂一系列等問題。 
　　系統(tǒng)主要功能如下： 
　　2.1 自動化控制、智能控制、集中監(jiān)控 
　　（1）對主要參數(shù)進行集中控制和遠程監(jiān)控，解決傳統(tǒng)手工方法無法實時掌握數(shù)據(jù)，難于把控全局和及時進行精細化調(diào)整的問題，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時化、遠程化、精確化管理。 
　　（2）對空調(diào)的新風量、回風量、溫濕度、送風風量以及潔凈房間的送風量、壓差、溫濕度等進行自動化控制，由現(xiàn)有的空調(diào)機組的溫度、濕度控制單機控制，升級成為整個潔凈車間集中自動化控制。 
　　（3）開發(fā)獨有模糊控制、聯(lián)動控制、平衡控制控制系統(tǒng)，解決由于潔凈室HVAC的自動化傳統(tǒng)控制方法無法實現(xiàn)穩(wěn)定控制的難題，提高生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證生產(chǎn)安全。 
　　2.2 節(jié)能控制、平衡聯(lián)動控制 
　　（1）系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境溫度、濕度、工作時間和非工作時間段等參數(shù)，自動切換工作模式，提供不同參數(shù)下的風量和冷（熱）量供給，解決傳統(tǒng)人工控制反應不及時的問題，減少能源消耗。 
　　（2）系統(tǒng)空氣處理部分采用新風定風量控制、二次回風控制、冷凍機群控等控制策略，可大幅度降低空氣處理所需的能源消耗。 
　　（3）根據(jù)室外環(huán)境，自動切換工作模式。通過對潔凈車間運行時所消耗的能源（水、電、氣等）進行監(jiān)控和記錄，系統(tǒng)可以對歷史能耗數(shù)據(jù)進行分析，形成優(yōu)化的節(jié)能控制策略，節(jié)約能源，減少設(shè)備損耗。 
　　（4）采用智能控制技術(shù)，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定時間自動啟動、停機，使?jié)崈糗囬g在上班時間時提前到達所需潔凈度，溫、濕度，壓差等生產(chǎn)環(huán)境條件；在下班時間到達后，關(guān)閉空氣處理系統(tǒng)，啟動值班風機等，維持潔凈環(huán)境最低要求。 
　　（5）結(jié)合當?shù)貧庀髼l件，系統(tǒng)還可以實現(xiàn)通過冷卻水制冷的功能。即當?shù)卮髿鉁囟鹊陀?5℃，可以維持一定時間時，如果空氣處理系統(tǒng)還需制冷，系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)置條件，自動關(guān)停冷凍機組，啟用冷卻水進行制冷，大大降低能耗，節(jié)省運行成本。 
　　2.3 數(shù)據(jù)與報表管理 
　　采集傳感器數(shù)據(jù)，通過自動化抄表平臺，實現(xiàn)了自動抄表，自動記錄設(shè)備運行狀況，設(shè)備故障自動報警，設(shè)備保養(yǎng)維護自動提醒等功能。 
　　2.4 智能報警平臺，設(shè)備供應商平臺 
　　（1）獨創(chuàng)智能報警平臺，通過多種參數(shù)關(guān)聯(lián)比較、抽取歷史數(shù)據(jù)分析，使其發(fā)出模擬人工判斷的智能報警，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，解決了傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)只能顯示高高報、高報、低報、低低報的孤立且單一的報警模式。 
　　（2）提供供應商協(xié)同平臺，通過手機APP、短信、自動語音電話等方式，設(shè)備廠家可實時把握異常信息和運行狀態(tài)，進行故障分析，有利于快速發(fā)現(xiàn)問題，實時反饋處理情況給企業(yè)。同時設(shè)備供應商通過平臺對設(shè)備歷史運行數(shù)據(jù)分析，從而對設(shè)備的維護、保養(yǎng)、更換提出合理化建議。 
　　2.5 數(shù)據(jù)分析與挖掘 
　　（1）提供潔凈車間KPI（關(guān)鍵績效指標）管理，利用大數(shù)據(jù)分析和預測等技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)運行主要數(shù)據(jù)的分析、跟蹤、預測，實現(xiàn)提前預警、及時處理。 
　　（2）通過對年度、季度、月的整體綜合能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，及時將進行工藝優(yōu)化及設(shè)備改造的能耗對標有效的進行展示。 通過對能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)控與分析，實現(xiàn)能源的成本核算，建立客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價體系，如圖1。 
　　3 結(jié)論 
　　潔凈數(shù)字化監(jiān)管是一門跨行業(yè)、跨部門、跨學科的綜合性新興分支學科，隨著國家政策的不斷出臺，對潔凈環(huán)境要求也在不斷嚴格， 通過在實驗室測試，應用系統(tǒng)后，HAVC系統(tǒng)節(jié)能30%以上，節(jié)省人工70%左右，預計大概2-3年收回成本，因此項目易被客戶接受，前景廣闊。