壓縮空氣系統云平臺應用的發展與挑戰

高立剛

（愛景節能科技（上海）有限公司 上海 200000）

引言

壓縮空氣系統云平臺是制造企業公輔設備能效管控的細化呈現，近幾年在國內空壓機市場上涌現出幾個專精于此的云平臺，對空壓站內設備、管道壓降、流量、氣體品質進行數據采集、大數據分析，提供設備管理（臺帳、維保）、數據監控（實時數據、數據報表、信息追溯、組態畫面、異常報警）、決策優化（反向控制、執行優化）等智能管控服務，通過平臺系統解決數據采集、存儲、分析、預警、控制等各環節的問題，最終實現空壓系統的高效、安全的運行，從而向智慧用能邁出關鍵的一步。

在鋼鐵、紡織、玻璃、白色家電、化工等行業、空壓機耗電占比較大的企業都得了到推廣與應用，通過合同能源管理、能源托管等方式起到幫忙企業節能降耗，增效減排的目標。

1 平臺硬件

云平臺功能的實現離不開在適當位置安裝適當的計量、檢測儀表，在測試時使用插入式（熱式/壓差）流量計，在進行貿易計量是選用渦街流量計；安裝帶有485通訊協議的智能電表；壓力表；溫度計；在線露點儀；超聲波氣密性檢測儀等的選用，對壓縮空氣系統現場的空壓機、冷干機、電表、流量計、壓力變送器、其它控制系統的各項數據采集，并上傳到可視化能效管理中心進。

2 數據傳輸

通過對不同設備通訊協議的破解，云平臺可接入許多種設備與儀表，通過ModBus-RTU協議方式以有線或無線傳輸的方式，將采集的數據傳輸至數據存儲服務器中；數據盒可一對多，現在云模盒可帶有兩個串口，外接2種最多各10個的設備，在空壓站內進行組網，基本做到一站一盒一系統，通過對大量冗余無效的篩選，可實現分鐘級的實時數據上傳，提高企業空壓站管理的自動化與智能化，為實現無人值守空壓站奠定堅實的軟、硬件基礎。

3 就地控制與遠程監控結合

通過對空壓站內空壓機、冷干機、吸干機等設備壓力、流量、露點；以及冷卻系統溫度、流量的就地監控，以及遠程集中控制，可使出站的壓縮空氣壓力波動在0.03-0.10bar，恒壓即節能，并滿足客戶對氣體品質和流量的要求。

4 云平臺算法的優化與功能

通過對算法的優化，平臺制定一個主要參數“氣電比”進行實時跟蹤，以此為標準，對壓縮空氣系統運行是否經濟節能進行實時分析，主要具有的功能如下：

4.1 分鐘級的能效管理

基于高速、有效的數據采集，云端實時的存儲，科學合理的計算方法，以每分鐘的實時單耗來對標整站的運行能效，從而保證項目始終處于高效的運行狀態。及時的警告信息，幫助運維人員快速預防、處理異常事件。

4.2 精準的設備定制

通過對前期大量的統計數據及用氣規律的分析，按照客戶實際需求進行供氣設備的定制生產，依據客戶的用氣規律對主、輔機等設備進行精準的控制，包括出站壓力、露點、水溫、水壓、相應的閥門等，以達到整站的運行始終處于高效的狀態。

4.3 高速的數據采集

單個采集終端最高支持20臺不同類型的設備、1000個數據采集點位秒級的采集、上傳，采用本地采集、篩選分析、定時上傳的方式，有效保證數據的有效性和完備性。

4.4 清晰的設備流程

通過完善的組態圖庫，可快速建立整站設備及管路流程圖，快速添加、顯示關鍵數據點。當能效或運行異常情況出現時，設備將出現異常提示，對整站能效管理提供全面、有效的幫助。

4.5 完整的能耗統計與詳細的歷數數據

兼容各種帶有通訊功能的計量設備，通過合理有效的算法可實現每分鐘的整站能效分析。根據足夠多的歷史數據，可實現整站能效異常時的智能提醒，為未來的智慧運行提供做夠的策略。自動升級的云空間，實現多設備的歷史運行數據長時存儲，實現全生命周期的記錄。為未來的大數據分析提供足夠的數據源。

4.6 故障判斷和實時報警

設置預警、報警規則，平臺可通過短信、APP方式推送，及時通知運維人員故障風險，記錄并推送相關問題、時間、關聯報警點，預判故障發生，確保生產安全。未來可實現預見性故障判斷。故障報警過程中推送關聯故障的密集數據，有利于整體分析故障原因，確保故障分析過程中信息的全面性，及時找到故障原因。

4.7 實時視頻監控和智慧運行

高清攝像頭實時全覆蓋空壓站，確保設備運行安全，提高站內管理安全等級，減少人員浪費，實現遠程設備管理。通過足夠多的歷史數據采集、專家數據庫建立、歷史運行規律，根據生產規律變化對設備的運行、參數等進行自動調整，實現遠程智慧運行。

4.8 穩定的系統平臺

支持移動、PC雙平臺登錄，快速、便捷的了解各項目運行情況、警告信息、實時視頻等，提升企業管理效率，增強現場運維管控能力。

5 政府支持設備上云

“江蘇省星級上云企業評定工作指南（2019年）”中規定對數據上云和設備上云進行星級獎勵，其中設備上云對企業通用設備中的大型空壓機接入云端，開展運行監測、故障預警、預測性維護、能效優化等服務，保障設備安全、可靠、穩定、高效運行的企業進行政策扶持，上云形式分為采購公有云服務、自建私有云或以混合云等形式上云。

這一政策大大加速了江蘇省內擁有大功率空壓機企業的應用壓縮空氣系統云平臺的積極性和主動性，并且與企業的能源管理平臺或互補。

6 云平臺應用的挑戰

（1）提高協議轉換和數據獲取能力，設備接入挑戰很大，數據接口不開放。協議轉換的困難導致設備接入難，設備品類少。而設備種類制約了平臺提供跨行業跨領域服務能力的構建。

（2）邊緣計算能力有待提高，云端模型導入邊緣設備進行實時分析，并通過雙向迭代優化實現邊緣—云端協同，提升平臺和服務能力和智能化水平。

（3）專業數據建模能力分析不足，目前平臺上提供的分析算法、分析工具、工業模型的數量和種類較少，難以支撐用戶挖掘量數據的應用價值。

（4）平臺在工業APP服務能力和開發者運營能力兩個方面要提高。

（5）可以撬動計量檢測領域的技術進步，與大學合作開發在線陳列式管道測漏技術、引入德國CS流體檢測儀器設備，定制各種節能省氣的系統設備。

（6）通過對壓縮空氣系統按“生產、凈化、傳輸，末端應用”進行傳感器網絡分布和進行數據采集、提供可視化的系統動態平衡圖和能源消耗報告。

結語

國家工信部發布的“2019年工業節能監察重點工作計劃”中，在重點用能產品設備能效提升專項監察中明確提到了《容積式空氣壓縮機能效限定制及能效等級》GB19153-2009；以及中國通用機械工業協會2018年10月頒布，2019年執行的團體標準《壓縮空氣站能效分級指南》TCGMA 033001-2018，這些都表明空壓機節能領域越來越被重視，壓縮空氣系統云平臺在許多行業企業實施后起到了立竿見影的效果，加大云平臺應用推廣，完善云平臺的功能，面對挑戰，在國際空壓機節能領域“工業物聯網+智能空壓站”的藍海中引領潮流。