av网站的免费观看丨无码福利一区二区三区丨亚洲人成影院在线观看丨337p人体粉嫩胞高清视频丨国内a∨免费播放

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的空壓機能源管理方案

深圳市匯川技術股份有限公司

網(wǎng)絡行業(yè)應用篇/設備監(jiān)控與維護

1 概述

1.1 背景

空壓機的作用是通過壓縮空氣提供動能，其應用領域和實際用途非常廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)重要的生產(chǎn)設備。同時，空壓機屬于能耗大戶，其所消耗的電量占整個工廠耗電量的30%左右，在單臺空壓機的生命周期中，電費成本占氣使用成本的90%左右。目前國內(nèi)使用的空壓機基本上能效標識為二、三級，運用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對空壓機實施能源管理，可有效節(jié)能，市場潛力巨大。

空壓機合同能源管理項目是一種新型的市場化節(jié)能機制，其實質(zhì)就是以減少的能源費用來支付節(jié)能項目全部成本的節(jié)能業(yè)務方式，國內(nèi)常見的有售氣模式與租賃模式。目前實施過程中，存在以下幾個關鍵痛點：節(jié)能量預測分析繁瑣且周期長、設備維護效率低、費用結算復雜不透明、企業(yè)繳費回款不及時、合同糾紛風險大。風險控制及運維效率是成功實施空壓機合同能源管理項目的關鍵。

1.2 實施目標

依托本公司互聯(lián)網(wǎng)平臺，促進自動化與信息化深度融合，空壓機合同能源管理解決方案旨在提供一個可廣泛復制的，覆蓋氣站改造、氣站管理、業(yè)務運營三大主要環(huán)節(jié)的一站式解決方案，幫助空壓機廠商實現(xiàn)服務化轉(zhuǎn)型，運營共享氣站。

在改造階段，通過物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)節(jié)能預測分析、建立節(jié)能模型；在管理階段，通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控、遠程運維、故障報警等；在業(yè)務運營階段，通過物聯(lián)網(wǎng)及云技術實現(xiàn)自動抄表、費用結算、自助繳費、報表統(tǒng)計等。

該方案能降低氣站運營風險及運維成本，提高工作效率及客戶滿意度，幫助空壓機廠商成功實施合同能源管理項目，實現(xiàn)服務化轉(zhuǎn)型、創(chuàng)造更多利潤。

1.3 適用范圍

空壓機行業(yè)，節(jié)能環(huán)保領域：適用于合同能源管理項目，共享氣站建設及運營，氣站節(jié)能改造，氣站、空壓機節(jié)能及后服務管理。

1.4 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系架構中的位置

在圖1中本解決方案主要作用于連接7，即工廠云平臺（及管理軟件）與協(xié)作平臺。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意圖

2 需求分析

氣站改造前，一方面空壓機能耗高，其所消耗的電量占整個工廠耗電量的30%左右。另一方面隨著管道老化、管路泄露等、不同時間段供氣需求不同而供氣壓力不變，造成能量浪費情況非常嚴重；所以在氣站改造階段產(chǎn)生的需求主要是采集歷史數(shù)據(jù)、分析氣站節(jié)能效益、提出節(jié)能工況模型、為氣站改造提供經(jīng)濟效益論證。

氣站管理過程，存在的問題是空壓機維保大多不及時，設備發(fā)生故障維修效率低，空壓機配件管理混亂。所以主要需求是空壓機的設備管理，包括遠程監(jiān)控、遠程運維、故障預警、維保提醒、配件管理等。

氣站運營過程，為了確保整個氣站能耗最優(yōu)化，需要實時監(jiān)測用氣量、用電量以不斷調(diào)整優(yōu)化節(jié)能模型；另外，還需要實現(xiàn)遠程抄表、透明計費、客戶管理、合同管理、自助繳費、統(tǒng)計報表等功能。

空壓機合同能源管理解決方案依托本公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)自動化與信息化深度整合，滿足氣站改造、管理、運營各個環(huán)節(jié)需求，整個方案需求見表1。

表1 空壓機合同能源管理解決方案需求

3 解決方案

3.1 方案介紹

本方案的核心是一套端到端，即空壓機設備供氣端/用氣端等數(shù)據(jù)采集終端端到應用端（包括手機端/Web端）的智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，再通過相關工業(yè)云的云端存儲、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)可視化等技術實現(xiàn)具體業(yè)務功能。

采集端：空壓機氣站加裝支持Modbus RTU的通信模塊的電表和流量計；用氣終端加裝壓力計和流量計；通過物聯(lián)網(wǎng)智能硬件采集模塊，將空壓站的用電用氣數(shù)據(jù)，空壓機實時運行數(shù)據(jù)，用氣端的數(shù)據(jù)，通過4G/3G上傳至工業(yè)云平臺，實現(xiàn)流量監(jiān)測、用電監(jiān)測、氣壓監(jiān)測、遠程抄表等應用。

云端：利用云計算與大數(shù)據(jù)技術對實時數(shù)據(jù)過濾、清洗、計算，并提供對外的API接口服務。

應用端：分網(wǎng)頁端和手機app端。提供具體的業(yè)務功能，包括檔案管理、遠程監(jiān)控、事件管理、售氣計費等。并通過數(shù)據(jù)可視化技術實現(xiàn)一站式報表統(tǒng)計，為企業(yè)決策提供支持。

圖2 系統(tǒng)架構圖

3.2 網(wǎng)絡拓撲設計

如圖3所示，方案包括供氣端和用氣端的數(shù)據(jù)采集和傳輸設備的部署。供氣端（氣站）接入設備包含：1個電表、1個流量計、含多個物聯(lián)網(wǎng)模塊；用氣終端接入設備包括：多個用氣端壓力計，流量計（可選），1個Lola網(wǎng)關(可選)，相關模塊功能描述如下：

物聯(lián)網(wǎng)模塊（簡稱智能硬件）：具有2路標準RS485通信串口，支持2G/3G/4G，以太網(wǎng)和WIFI 傳輸數(shù)據(jù)，具備二次編程的能力，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)議的適配和轉(zhuǎn)換，接入云平臺。

供氣端的電表、流量計: 采用具備modbus RTU通信的電表和流量計，可采用智能硬件采集，或采用LORA協(xié)議模式，或NB-IOT協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

空壓機：通過智能硬件與控制器通過modbus RTU連接， 1對1組網(wǎng)。

空壓機和空壓機連接(可選)：RS485主從模式組網(wǎng),支持聯(lián)控功能。

用氣終端壓力計或流量計(可選)：采集用氣終端的壓力/流量，可借助智能硬件、或采用LORA協(xié)議模式，或NB-IOT協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在工廠實際應用中，LORA協(xié)議在多用氣點數(shù)據(jù)采集的安裝使用、成本上還是具有一定優(yōu)勢的。

LORA網(wǎng)關（可選）：如采集端采用LORA協(xié)議，則選用通過LORA網(wǎng)關，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

圖3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案部署圖

3.3 功能設計

本方案主要包含氣站運維管理、共享氣站業(yè)務運營兩大功能版塊。

在氣站運維管理上，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對空壓機、管道的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了以下功能：

1) 節(jié)能設計：取得工況數(shù)據(jù)并建立節(jié)能模型，最大限度減少能量浪費；

2) 氣站監(jiān)控：實時監(jiān)控氣站整體運行狀況，并實現(xiàn)保養(yǎng)提醒，故障預測，異常報警，氣壓、溫度等關鍵指標數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；

3) 檔案管理：氣站、空壓機電子檔案管理，文件、照片等資料的上傳下載；

4) 事件管理：空壓機歷史故障電子歸檔，保養(yǎng)電子簽到、保養(yǎng)記錄，維修記錄等事件管理；

5) 配件管理：對配件進行二維碼管理，識別正規(guī)配件。

圖4 Web端氣站監(jiān)控頁面

在氣站業(yè)務運營上，主要是實現(xiàn)用戶管理，費用管理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能：

1) 用戶管理：包括用戶電子檔案管理，合同管理，通知推送等；

2) 費用管理：包括價格管理，賬單管理，自助繳費，欠費停機等；

3) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計：多維度統(tǒng)計氣站運營數(shù)據(jù)，拖拽式BI管理。

圖5 手機APP端界面

3.4 安全及可靠性

1）智能硬件的安全性解決方案

在通信鏈路層，支持M2M/APN的傳輸模式以保證最大限度的數(shù)據(jù)安全；在通信傳輸層，智能硬件與服務器之間的通信支持SSL加密，智能硬件通過根證書采用SSL加密通道跟服務器通信以防止網(wǎng)絡攻擊和入侵；在通信應用層，采用本公司專利加密通信模式，通信鏈路的建立需要使用智能硬件的ID和內(nèi)置的唯一安全秘鑰，ID和秘鑰認證通過后才建立和服務器之間的長連接，保證了通信鏈路的訪問安全；登錄成功后，服務器會生成一個會話ID，智能硬件使用會話ID作為本次通信的秘鑰，對業(yè)務數(shù)據(jù)采用AES算法進行加密后進行傳輸，有效的防止網(wǎng)絡竊聽和重放攻擊；

2）智能硬件接入服務安全設計

設備首次連接云端時自動注冊。注冊需提供一個預燒錄到設備的固件中的智能硬件注冊碼LoginCode和唯一安全秘鑰，每次設備連接服務器都需要驗證注冊碼和安全秘鑰，設備連接平臺的TCP 服務端口后，如不發(fā)送登陸指令而只是長期占用該端口資源，30秒后，云端自動會斷開該客戶端的連接并釋放該端口資源。設備在發(fā)往接收服務的數(shù)據(jù)包中，如出現(xiàn)格式不正確或超出允許的權限，該TCP 連接會馬上被斷開，避免對平臺或其它在線用戶造成干擾。

3）企業(yè)平臺安全性解決方案

（1）系統(tǒng)具備標準安全協(xié)議 (例如 SSL、 SSH，VPN 連接)，對系統(tǒng)的訪問總是進行身份驗證和，并與授權系統(tǒng)相關聯(lián)。

（2）設計中系統(tǒng)間通信包含敏感數(shù)據(jù)時通過標準安全協(xié)議確保安全

（3）系統(tǒng)設計原則是不留下任何未受保護或未使用的開放端口，并且在利用公有云的的防火墻規(guī)則，系統(tǒng)在 VPC 環(huán)境中部署。

（4）系統(tǒng)所有 API 執(zhí)行身份驗證

（5）系統(tǒng)對安全憑據(jù)存儲加密

（6）各系統(tǒng)訪問可追溯，并進行敏感系統(tǒng)與多因素身份驗證。

（7）系統(tǒng)對敏感數(shù)據(jù)單獨加密（包括隱私）

（8）系統(tǒng)對安全密鑰實施輪換政策

（9）網(wǎng)關采用數(shù)據(jù)加密交互。采用白名單指令設置。

圖6 安全架構圖

4 成功案例

上海斯可洛壓縮機有限公司是一家專業(yè)從事各類空氣壓縮設備的制造商，借助該方案成功在上海某工業(yè)園區(qū)實施空壓機合同能源管理，實現(xiàn)共享氣站運營。

4.1 經(jīng)濟價值

降低使用成本：該合同能源管理項目共有20臺空壓機設備，實施該方案以來，應用節(jié)能模型可使單臺空壓機每年減少電費5萬元以上，整個項目每年節(jié)省電費超過100萬。

降低運維成本：實施方案后，使用物聯(lián)網(wǎng)遠程自動抄表，核算，遠程啟停控制，運維人員由5人減少為1人，財務人員無需駐點收繳費用。另外，建立設備使用情況實時監(jiān)控系統(tǒng)，對設備的狀態(tài)進行有效管理，對故障問題進行遠程診斷，降低出差及反復維修成本15%以上。

4.2 商業(yè)價值

傳統(tǒng)空壓機制造廠家轉(zhuǎn)型為節(jié)能服務提供商，由之前的賣設備轉(zhuǎn)型為共享氣站運營商，這一商業(yè)模式創(chuàng)新對工業(yè)企業(yè)服務化轉(zhuǎn)型有重要借鑒意義，幫助企業(yè)探索以租代售等新型業(yè)務模式。

另一方面，空壓機能耗巨大，能量浪費嚴重，本方案的成功落地對推動空壓機合同能源管理發(fā)展具有一定的的積極作用，實現(xiàn)空壓機廠商與用氣企業(yè)雙贏。

該方案是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型應用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在節(jié)能減排、降本增效、資產(chǎn)管理上為企業(yè)作出了的重要貢獻。該案例對其他工業(yè)企業(yè)信息化建設具有一定的參考價值。