[发明专利]基于工业物联网的工业空压机能源管理系统

说明书

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于工业物联网的工业空压机机能源管理系统，包括设备分类单元：根据工作状态参数之间的相似程度对压缩机进行分类；权重分配单元：对比每个类别中压缩机的各种特性以为每个压缩机的各个特性分配相对应的权重；设备管理单元：基于工厂所需的空气量总和以及每个类别的平均压缩空气体积获取所需压缩机数量和压缩机对应类别，基于每个压缩机的各个特性对应的权重，利用AHP层次分析法确认压缩机对应类别中的目标压缩机。根据不同压缩机的工作性能和任意时刻的工况需求进行自适应的压缩机调配，实现了在减少压缩机损害的前提下，降低能源消耗，实现能源利用最大化，为工厂带来更大的生产效益。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于工业物联网的工业空压机能源管理系统。

背景技术

空气压缩机是一种以压缩气体的设备，空气压缩机与水泵构造类似，具有结构简单，维护方便，是多种工业生产过程中的主要动力来源。在大型工厂中，许多空气压缩机都是以并联结构为生产提供动力来源，但由于各工厂工序要求的压力不一致，生产过程中用气量变化带来压力波动大，使得过剩供给增加了消耗量，同时人工调节压缩机的起止状态，增加操作时间和设备整体运转时间，造成能源利用率差，导致无法实现生产效益最大化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于工业物联网的工业空压机能源管理系统，所采用的技术方案具体如下：

设备分类单元，用于基于采样频率采集压缩机的吸入口和排气口的空气压力、压缩空气体积、瞬时功率以及温度，得到设定时间段内的吸入空气压力序列、排出空气压力序列、压缩体积序列、功率序列和温度序列，以构成压缩机的一个特征向量；计算特征向量之间的相似程度以将多个压缩机分为多个类别；

权重分配单元，用于利用每个压缩机的特征向量分别计算对应压缩机的工作稳定指标、压缩效率、能耗比和效能比，以用于为每个类别中的每个压缩机相对应的分配稳定性权重、压缩效率权重、能耗比权重和效能比权重；

设备管理单元，用于对每个车间每天在不同时刻所消耗的历史气体体积进行相加求和，得到工厂在一天之中每个时刻所规律消耗的综合空气量总和，进而获取当前时刻工厂所需的空气量总和；计算每个类别对应压缩机的平均压缩空气体积，利用所述空气量总和与所述平均压缩空气体积获取所需压缩机数量和压缩机对应类别；基于分配稳定性权重、压缩效率权重、能耗比权重和效能比权重，利用AHP层次分析法确认所述压缩机对应类别中的目标压缩机。

进一步地，所述设备分类单元中计算特征向量之间的相似程度以将多个压缩机分为多个类别的方法，包括：

将特征向量中的吸入空气压力序列和排出空气压力序列整合成一个第一子向量、温度序列和功率序列整合成一个第二子向量；结合第一子向量、第二子向量和压缩体积序列计算任意两个压缩机之间的相似程度，则相似程度的计算公式为：

其中，W(A,B)为压缩机A和压缩机B之间的相似程度；SIM(K^A,K^B)为压缩机A和压缩机B对应第一子向量的相似距离；|K^A|-|K^B|为压缩机A和压缩机B对应第一子向量的向量模差值；SIM(L^A,L^B)为压缩机A和压缩机B对应第二子向量的相似距离；|L^A|-|L^B|为压缩机A和压缩机B对应第二子向量的向量模差值；dtw(V_1A,V_1B)为压缩机A和压缩机B对应压缩体积序列之间的相似值。

进一步地，所述权重分配单元中利用每个压缩机的特征向量分别计算对应压缩机的工作稳定指标、压缩效率、能耗比和效能比的方法，包括：