压缩空气系统云平台应用的发展与挑战

高立刚

（爱景节能科技（上海）有限公司 上海 200000）

引言

压缩空气系统云平台是制造企业公辅设备能效管控的细化呈现，近几年在国内空压机市场上涌现出几个专精于此的云平台，对空压站内设备、管道压降、流量、气体品质进行数据采集、大数据分析，提供设备管理（台帐、维保）、数据监控（实时数据、数据报表、信息追溯、组态画面、异常报警）、决策优化（反向控制、执行优化）等智能管控服务，通过平台系统解决数据采集、存储、分析、预警、控制等各环节的问题，最终实现空压系统的高效、安全的运行，从而向智慧用能迈出关键的一步。

在钢铁、纺织、玻璃、白色家电、化工等行业、空压机耗电占比较大的企业都得了到推广与应用，通过合同能源管理、能源托管等方式起到帮忙企业节能降耗，增效减排的目标。

1 平台硬件

云平台功能的实现离不开在适当位置安装适当的计量、检测仪表，在测试时使用插入式（热式/压差）流量计，在进行贸易计量是选用涡街流量计；安装带有485通讯协议的智能电表；压力表；温度计；在线露点仪；超声波气密性检测仪等的选用，对压缩空气系统现场的空压机、冷干机、电表、流量计、压力变送器、其它控制系统的各项数据采集，并上传到可视化能效管理中心进。

2 数据传输

通过对不同设备通讯协议的破解，云平台可接入许多种设备与仪表，通过ModBus-RTU协议方式以有线或无线传输的方式，将采集的数据传输至数据存储服务器中；数据盒可一对多，现在云模盒可带有两个串口，外接2种最多各10个的设备，在空压站内进行组网，基本做到一站一盒一系统，通过对大量冗余无效的筛选，可实现分钟级的实时数据上传，提高企业空压站管理的自动化与智能化，为实现无人值守空压站奠定坚实的软、硬件基础。

3 就地控制与远程监控结合

通过对空压站内空压机、冷干机、吸干机等设备压力、流量、露点；以及冷却系统温度、流量的就地监控，以及远程集中控制，可使出站的压缩空气压力波动在0.03-0.10bar，恒压即节能，并满足客户对气体品质和流量的要求。

4 云平台算法的优化与功能

通过对算法的优化，平台制定一个主要参数“气电比”进行实时跟踪，以此为标准，对压缩空气系统运行是否经济节能进行实时分析，主要具有的功能如下：

4.1 分钟级的能效管理

基于高速、有效的数据采集，云端实时的存储，科学合理的计算方法，以每分钟的实时单耗来对标整站的运行能效，从而保证项目始终处于高效的运行状态。及时的警告信息，帮助运维人员快速预防、处理异常事件。

4.2 精准的设备定制

通过对前期大量的统计数据及用气规律的分析，按照客户实际需求进行供气设备的定制生产，依据客户的用气规律对主、辅机等设备进行精准的控制，包括出站压力、露点、水温、水压、相应的阀门等，以达到整站的运行始终处于高效的状态。

4.3 高速的数据采集

单个采集终端最高支持20台不同类型的设备、1000个数据采集点位秒级的采集、上传，采用本地采集、筛选分析、定时上传的方式，有效保证数据的有效性和完备性。

4.4 清晰的设备流程

通过完善的组态图库，可快速建立整站设备及管路流程图，快速添加、显示关键数据点。当能效或运行异常情况出现时，设备将出现异常提示，对整站能效管理提供全面、有效的帮助。

4.5 完整的能耗统计与详细的历数数据

兼容各种带有通讯功能的计量设备，通过合理有效的算法可实现每分钟的整站能效分析。根据足够多的历史数据，可实现整站能效异常时的智能提醒，为未来的智慧运行提供做够的策略。自动升级的云空间，实现多设备的历史运行数据长时存储，实现全生命周期的记录。为未来的大数据分析提供足够的数据源。

4.6 故障判断和实时报警

设置预警、报警规则，平台可通过短信、APP方式推送，及时通知运维人员故障风险，记录并推送相关问题、时间、关联报警点，预判故障发生，确保生产安全。未来可实现预见性故障判断。故障报警过程中推送关联故障的密集数据，有利于整体分析故障原因，确保故障分析过程中信息的全面性，及时找到故障原因。

4.7 实时视频监控和智慧运行

高清摄像头实时全覆盖空压站，确保设备运行安全，提高站内管理安全等级，减少人员浪费，实现远程设备管理。通过足够多的历史数据采集、专家数据库建立、历史运行规律，根据生产规律变化对设备的运行、参数等进行自动调整，实现远程智慧运行。

4.8 稳定的系统平台

支持移动、PC双平台登录，快速、便捷的了解各项目运行情况、警告信息、实时视频等，提升企业管理效率，增强现场运维管控能力。

5 政府支持设备上云

“江苏省星级上云企业评定工作指南（2019年）”中规定对数据上云和设备上云进行星级奖励，其中设备上云对企业通用设备中的大型空压机接入云端，开展运行监测、故障预警、预测性维护、能效优化等服务，保障设备安全、可靠、稳定、高效运行的企业进行政策扶持，上云形式分为采购公有云服务、自建私有云或以混合云等形式上云。

这一政策大大加速了江苏省内拥有大功率空压机企业的应用压缩空气系统云平台的积极性和主动性，并且与企业的能源管理平台或互补。

6 云平台应用的挑战

（1）提高协议转换和数据获取能力，设备接入挑战很大，数据接口不开放。协议转换的困难导致设备接入难，设备品类少。而设备种类制约了平台提供跨行业跨领域服务能力的构建。

（2）边缘计算能力有待提高，云端模型导入边缘设备进行实时分析，并通过双向迭代优化实现边缘—云端协同，提升平台和服务能力和智能化水平。

（3）专业数据建模能力分析不足，目前平台上提供的分析算法、分析工具、工业模型的数量和种类较少，难以支撑用户挖掘量数据的应用价值。

（4）平台在工业APP服务能力和开发者运营能力两个方面要提高。

（5）可以撬动计量检测领域的技术进步，与大学合作开发在线陈列式管道测漏技术、引入德国CS流体检测仪器设备，定制各种节能省气的系统设备。

（6）通过对压缩空气系统按“生产、净化、传输，末端应用”进行传感器网络分布和进行数据采集、提供可视化的系统动态平衡图和能源消耗报告。

结语

国家工信部发布的“2019年工业节能监察重点工作计划”中，在重点用能产品设备能效提升专项监察中明确提到了《容积式空气压缩机能效限定制及能效等级》GB19153-2009；以及中国通用机械工业协会2018年10月颁布，2019年执行的团体标准《压缩空气站能效分级指南》TCGMA 033001-2018，这些都表明空压机节能领域越来越被重视，压缩空气系统云平台在许多行业企业实施后起到了立竿见影的效果，加大云平台应用推广，完善云平台的功能，面对挑战，在国际空压机节能领域“工业物联网+智能空压站”的蓝海中引领潮流。