CN112651614A - 一种基于空分设备的智能节能方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能空分设备技术领域，尤其涉及一种基于空分设备的智能节能方法及系统。该系统包括云端、数据储存器、统计器、监测器、控制器和空分子系统；所述空分子系统包括设置在不同地域的空分装置组；所述云端用于获取大数据信息，所述监测器用于生成损耗信息，所述数据储存器用于储存大数据信息；所述统计器用于确定单组空分装置组内需要开启的空分设备，使单组空分装置组内开启的空分设备的最大生产量之和m满足0＜(m‑M)/M＜N，N≤1％；所述控制器用于根据统计器确定的需要开启的空分设备控制空分设备的开启及关闭。本发明避免生产过多的气体造成能量浪费，也可以避免造成空分子系统不必要的损耗，增加维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及智能空分设备技术领域，尤其涉及一种基于空分设备的智能节能方法及系统。
背景技术
空气分离工程，就是通过一套大型的空气分离系统设备，将空气中的氧气、氮气、氩气等气体高纯度分离出来的过程，通过空气分离设备分离出来的纯氧、纯氮等气体产品，可以将其应用于冶金、化工、光伏产业、多晶硅、磁性材料、电子半导体、医疗、食品等众多领域。空分产业属于绿色环保产业，占地面积小，节能环保，符合国家产业政策。空分设备的产品是各种气体，气体在储存时需要密闭、高压的环境，不易长期保存。对于空分工厂，如果生产的气体不能及时销售就会出现生产过剩，这样既会造成能量的浪费，也会增加空分设备不必要的损耗，增加成本。一年中不同时间段市场对气体产品的需求量不同，而现有的空分工厂的产量基本恒定，如果要使产量变化，也是通过人工调节空分设备的工作参数、同时工作的空分设备。不同的空分设备损耗程度不同，最大生产量也不同，人工调节空分设备会造成人力浪费，而且人工调节不精确、易失误，如果能有一种智能调节系统，可以根据市场的需求量自动调节需要工作的空分设备，则可以避免空分工厂生产过剩造成能量浪费。
因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于空分设备的智能节能方法及系统，解决现有技术中空分子系统产能过剩能量浪费大的技术问题。具体而言通过以下技术方案实现：
设计的一种基于空分设备的智能节能系统，包括云端、数据储存器、统计器、监测器、控制器和空分子系统；所述空分子系统包括设置在不同地域的空分装置组，每组空分装置组包括多个空分设备；所述云端用于获取包括空分设备损耗情况和最大生产量之间关系的大数据信息，所述监测器用于监测单个空分设备损耗情况并生成损耗信息，监测器可以设置为现有技术中的传感器，包括测量空分设备内部压力的传感器、测量空分设备内外部温度的传感器等等，可以测量空分设备的各项参数，传感器会把测量到的数据传送至控制器；所述数据储存器用于储存大数据信息、空分装置组所在地的气体销售量信息和损耗信息，储存器可以采用硬盘存储，也可以采用云储存器储存；所述统计器用于根据气体销售量信息确定时间T内单组空分装置组的预生产量M，时间T可以设置为3个月，即确定一个季度内的单组分空分装置组的预生产量，根据大数据信息和损耗信息确定单个空分设备的最大生产量，可以利用现有技术中的方法，在大数据中直接找到对应的损耗信息下单个空分设备的最大生产量，如果没有直接对应的数据，可以找近似的数据确定，根据最大生产量及预生产量M确定单组空分装置组内需要开启的空分设备，包括确定需要开启的空分设备数量、需要开启某几个特定的空分设备等，因为同一个空分装置组内不同的空分设备的损耗信息及最大生产量不一定相同，所以不能只确定需要开启空分设备的数量，使单组空分装置组内开启的空分设备的最大生产量之和m满足0≤(m-M)/M＜N，N≤1％，即根据预生产量保证空分装置组的在比预生产量多生产的气体在预生产量的1％以下，在保证空分装置组能够满足市场需求的情况下减少过剩生产，控制过剩生产的气体在很少的范围内，减少能量消耗；所述控制器用于根据统计器确定的需要开启的空分设备控制空分设备的开启及关闭，控制器可以设置为电磁开关装置，根据统计器确定的数据控制空分装置组内特定的几个空分设备的启动。
进一步，所述大数据信息包括10000个以上数据组，每个数据组包括单个空分设备在特定的损耗信息下对应的最大生产量，大数据信息用于生成单个空分设备的最大生产量与损耗信息的数学关系，可以利用现有技术中的计算机统计技术，确定环境信息及损耗信息中参数的种类，生成不同种类参数影响下的平滑的曲线图。
进一步，所述损耗信息包括单个空分设备的使用时间信息、维修信息，不同的空分设备损耗的程度不同，不同损耗程度的空分设备的产量也不同，通常空分设备的损耗程度与使用时间关系密切，也与其维修次数、维修部位有关，这些信息损耗信息中都要有记录。
进一步，所述时间T的值为3个月，即统计器可以确定空分装置组所在地各个季度的预生产量，预估各季度的气体市场需求量。
进一步，所述云端获取大数据的方式为通过互联网获取，云端与互联网连接，通过互联网直接获取所需的各种信息。
进一步，所述统计器确定空分装置组内需要开启的空分设备的步骤包括：
(1)确定单组空分装置组的预产量A，即确定气体的市场需求量，该信息可以云端可以直接从互联网上获取；
(2)确定单组空分设备组内空分设备的数量B，该信息可以根据各区域空分装置组的设计情况人工输入数据储存器；
(3)对单组空分装置组内所有空分设备进行编号，单组空分装置组内每个空分设备的编号不同，编号均为自然数，最小为1，最大为B，即将单组空分装置组内B个空分设备按1,2……B的编号，对所有空分装置组都进行该操作；
(4)确定单组空分装置组内编号1至B的空分设备对应的最大生产量分别为C1、C2……CB；
(5)取K1、K2……KB分别对应编号为1,2……B的空分设备，K1、K2……KB取0或1，计算并确定满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A的所有的K1、K2……KB的组合，每组满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A的K1、K2……KB为一组，确定所有的K1、K2……KB的组；
(6)随机确定一组K1、K2……KB，该组中取1的值对应的空分设备的编号即为需要开启的空分设备的编号，即确定满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A中的任意一组K1、K2……KB后，K1、K2……KB中取1值所对应的空分设备的编号即为要开启的空分设备的编号。
设计一种基于空分设备的智能节能方法，包括如下步骤：
S1、获取空分装置组所在地每季度的气体销售量，可以将该信息储存至数据储存器；
S2、确定空分装置组每季度的预生产量M，根据市场需求量，即气体销售量确定每季度的预生产量；
S3、获取大数据信息，确定单个空分设备的最大生产量与损耗信息的数学关系，可以生成各种参数与最大生产量的关系曲线图，需要找某个特定的参数时从关系曲线图中直接确定即可，也可以利用现有技术中的计算机生成各种参数与最大生产量的数学关系式，需要找某特定参数下对应的最大生产量时直接将参数值待遇数学关系式即可；
S4、监测单组空分装置组所在地的环境情况、监测单个空分设备损耗情况，可以利用传感器监测；
S5、根据步骤S3及步骤S4的数据确定单组空分装置组内所有空分设备的最大生产量；
S6、确定并启动单组空分装置组内的空分设备，使启动的空分设备的最大生产量之和m，m满足0≤(m-M)/M＜N，N≤1％；
S7、根据步骤S6启动单组空分装置组内特定的空分设备，可以利用现有技术中的电磁开关控制空分设备的开启及关闭。
本发明的积极有益的技术效果包括：
(1)根据不同地区、不同时段的气体销售量控制空分装置组的生产量，避免生产过剩造成能量浪费；
(2)利用互联网收集大数据信息，信息来源广、数据量大、更新及时，结果更精确；
(3)结合损耗信息确定单个空分设备的最大生产量，充分考虑多种因素，结果更准确；
(4)本发明设置云端、数据储存器、统计器、监测器、控制器和空分子系统，充分考虑多种数据信息，根据每季度的市场需求量确定空分装置组的生产量，避免生产过多的气体造成能量浪费，避免造成空分子系统不必要的损耗，增加维修成本；
本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的系统图；
图2为统计器确定空分装置组内需要开启的空分设备的流程图；
图3为本发明的方法流程图.
具体实施方式
下面实施例用于进一步详细说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定，除特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备均为本技术领域的常规试剂、方法和设备，但不以任何形式限制本发明。
本发明实施例公开了一种基于空分设备的智能节能系统，如图1-3所示，包括云端、数据储存器、统计器、监测器、控制器和空分子系统；所述空分子系统包括设置在不同地域的空分装置组，每组空分装置组包括多个空分设备；所述云端用于获取包括空分设备损耗情况和最大生产量之间关系的大数据信息，大数据获取的数据实际上是理论上不同参数下空分设备的损耗程度和产量，云端可以设置为与互联网连接的计算机，通过TCP/IP协议与互联网连接，可以及时获取互联网上的数据并且实时更新数据，如果数据数量过少，也可以先期调查统计，建立数据库，并将数据库上传至互联网，供云端获取；所述监测器用于监测单个空分设备损耗情况并生成损耗信息，监测器可以设置为现有技术中的传感器，包括测量空分设备内部压力的压力传感器、测量空分设备内外部温度的热度传感器等等，可以测量空分设备的各项参数，传感器会把测量到的数据传送至控制器，监控器测得的数据实际上是空分设备运行过程中机器的参数；所述数据储存器用于储存大数据信息、空分装置组所在地的气体销售量信息和损耗信息，储存器可以采用硬盘存储，也可以采用云储存器储存，气体销售量信息可以设置为近10年各个地域不同季度的各种气体销售量，如常见的氧气、氮气、氩气、氦气等气体的销售量，可以根据气体销售量信息确定特定地域、特定季度的各种气体的预计销售量，气体销售量信息可以预先储存在数据储存器中，也可以由云端从互联网上获取，然后再储存在数据储存器中，可以实时更新数据；所述统计器用于根据气体销售量信息确定时间T内单组空分装置组的预生产量M，时间T可以设置为3个月，即确定一个季度内的某一个特定区域内空分装置组的预生产量，根据大数据信息和损耗信息确定单个空分设备的最大生产量，可以利用现有技术中的方法，在大数据中直接找到对应的损耗信息下单个空分设备的最大生产量，大数据信息和损耗信息中均包括多种参数，例如，其中损耗信息中包括空分设备的使用时间参数、空分设备内部压力参数、空分设备内部温度参数，大数据信息包括不同参数下对应的空分设备的生产量，大数据信息可以是经过长时间统计、收集足够多实际工作数据后建立的数据库，里面包括了空分设备运行时实际会出现的绝大部分的参数，监测器监测到损耗信息中的参数后，可以从大数据信息中找到对应的参数所对应的空分设备的最大生产量，如果没有直接对应的数据，可以找近似的数据确定，通过近似数据确定最大生产量的步骤为：
1.确定大数据信息和损耗信息中包括的各种参数，如空分设备内部温度参数、维修次数参数、使用时间参数，形成多组理论参数值，每组理论参数值包含所有种类的参数且每种参数只包括一个参数值，根据大数据信息的统计结果确定各个理论参数组下的空分设备的最大生产量，大数据信息中包括的参数种类的数量与环境信息和损耗信息中包括的参数种类数量的总和相等；
2.分别生成最大生产量—理论参数组表格；
3.确定损耗信息测量的实际参数值；
4.对理论参数值和实际参数值中的所有种类的参数进行同种类参数间求差后平方再求和的计算——计算x＝Σ(理论参数值-实际参数值)2，取使x值最小的一组理论参数值，该理论参数值对应的最大生产量即为所求的最大生产量；
根据最大生产量及预生产量M确定单组空分装置组内需要开启的空分设备，包括确定需要开启的空分设备数量、需要开启某几个特定的空分设备等，因为同一个空分装置组内不同的空分设备的损耗信息及最大生产量不一定相同，所以不能只确定需要开启空分设备的数量，使单组空分装置组内开启的空分设备的最大生产量之和m满足0≤(m-M)/M＜N，N≤1％，即根据预生产量保证空分装置组的在比预生产量多生产的气体在预生产量的1％以下，在保证空分装置组能够满足市场需求的情况下避免过量生产，控制过剩生产的气体在很少的范围内，减少能量消耗，统计器可以用现有技术中能做统计计算的计算机；所述控制器用于根据统计器确定的需要开启的空分设备控制空分设备的开启及关闭，控制器可以设置为电磁开关装置，根据统计器确定的数据控制空分装置组内特定的几个空分设备的启动。
本实施例中，所述大数据信息包括10000个以上数据组，每个数据组包括单个空分设备在特定的损耗信息下对应的最大生产量，大数据信息用于生成单个空分设备的最大生产量与损耗信息的数学关系，可以利用现有技术中的计算机统计技术，确定环境信息及损耗信息中参数的种类，生成不同种类参数影响下的平滑的曲线图，利用回归统计计算不同参数组合下与最大生产量的关系，回归计算具体的过程可以为：
1.确定大数据信息中包括参数的种类；
2.已经建立大数据库的前提下，利用统计学在剔除误差数据后，利用换元法，确定可以独立变化的参数组C，参数组C包括参数c1、c2……，确定大数据信息中独立变化的单种类参数与最大生产量之间的指数关系，建立数学关系式——最大生产量＝k×(C)n+α，根据大数据信息中的数据库确定每一种可以独立变化的参数下对应的k、n、α的值；
3.建立最大生产量＝k1×(c1)n1+k2×(c2)n2……+α的关系式，将大数据信息中特定的可以独立变化的参数组带入后即为该参数组对应的生产量即为最大生产量。
本实施例中，所述损耗信息包括单个空分设备的使用时间信息、维修信息，不同的空分设备损耗的程度不同，不同损耗程度的空分设备的产量也不同，通常空分设备的损耗程度与使用时间关系密切，也与其维修次数、维修部位有关，这些信息损耗信息中都要有记录，维修信息可以通过人工通过输入监视器内，再由监视器传送至数据储存器。
本实施例中，所述时间T的值为3个月，即统计器可以确定空分装置组所在地各个季度的预生产量，预估各季度的气体市场需求量。
本实施例中，所述云端获取大数据的方式为通过互联网获取，云端与互联网连接，通过互联网直接获取所需的各种信息。
本实施例中，所述统计器确定空分装置组内需要开启的空分设备的步骤包括：
(1)确定单组空分装置组的预产量A，即确定气体的市场需求量，该信息可以云端可以直接从互联网上获取；
(2)确定单组空分设备组内空分设备的数量B，该信息可以根据各区域空分装置组的设计情况人工提前输入数据储存器；
(3)对单组空分装置组内所有空分设备进行编号，单组空分装置组内每个空分设备的编号不同，编号均为自然数，最小为1，最大为B，即将单组空分装置组内B个空分设备按1,2……B的编号，对所有空分装置组都进行该操作；
(4)确定单组空分装置组内编号1至B的空分设备对应的最大生产量分别为C1、C2……CB；
(5)取K1、K2……KB分别对应编号为1,2……B的空分设备，K1、K2……KB取0或1，计算并确定满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A的所有的K1、K2……KB的组合，每组满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A的K1、K2……KB为一组，确定所有的K1、K2……KB的组；
(6)随机确定一组K1、K2……KB，该组中取1的值对应的空分设备的编号即为需要开启的空分设备的编号，即确定满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A中的任意一组K1、K2……KB后，K1、K2……KB中取1值所对应的空分设备的编号即为要开启的空分设备的编号。
实施例：一种基于空分设备的智能节能方法，包括如下步骤：
S1、获取空分装置组所在地每季度的气体销售量，可以将该信息储存至数据储存器；
S2、确定空分装置组每季度的预生产量M，根据市场需求量，即气体销售量确定每季度的预生产量；
S3、获取大数据信息，确定单个空分设备的最大生产量与损耗信息的数学关系，可以生成各种参数与最大生产量的关系曲线图，需要找某个特定的参数时从关系曲线图中直接确定即可，也可以利用现有技术中的计算机生成各种参数与最大生产量的数学关系式，需要找某特定参数下对应的最大生产量时直接将参数值待遇数学关系式即可；
S4、监测单个空分设备损耗情况，可以利用传感器监测；
S5、根据步骤S3及步骤S4的数据确定单组空分装置组内所有空分设备的最大生产量；
S6、确定并启动单组空分装置组内的空分设备，使启动的空分设备的最大生产量之和m，m满足0≤(m-M)/M＜N，N≤1％；
S7、根据步骤S6启动单组空分装置组内特定的空分设备，可以利用现有技术中的电磁开关控制空分设备的开启及关闭。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于空分设备的智能节能系统，其特征在于：包括云端、数据储存器、统计器、监测器、控制器和空分子系统；所述空分子系统包括设置在不同地域的空分装置组，每组空分装置组包括多个空分设备；所述云端用于获取包括空分设备损耗情况和最大生产量之间关系的大数据信息，所述监测器用于监测单个空分设备损耗情况并生成损耗信息，所述数据储存器用于储存大数据信息、空分装置组所在地的气体销售量信息和损耗信息；所述统计器用于根据气体销售量信息确定时间T内单组空分装置组的预生产量M，根据大数据信息和损耗信息确定单个空分设备的最大生产量，根据最大生产量及预生产量M确定单组空分装置组内需要开启的空分设备，使单组空分装置组内开启的空分设备的最大生产量之和m满足0＜(m-M)/M＜N，N≤1％；所述控制器用于根据统计器确定结果控制空分设备的开启及关闭。
2.如权利要求1所述的基于空分设备的智能节能系统，其特征在于：所述大数据信息包括10000个以上数据组，每个数据组包括单个空分设备在特定的损耗信息下对应的最大生产量。
3.如权利要求2所述的基于空分设备的智能节能系统，其特征在于：所述云端获取大数据的方式为通过互联网获取。
4.如权利要求3所述的基于空分设备的智能节能系统，其特征在于：所述损耗信息包括单个空分设备的使用时间信息、维修信息。
5.如权利要求4所述的基于空分设备的智能节能系统，其特征在于：所述时间T的值为3个月。
6.如权利要求5所述的基于空分设备的智能节能系统，其特征在于，所述统计器确定空分装置组内需要开启的空分设备的步骤包括：
(1)确定单组空分装置组的预产量A；
(2)确定单组空分设备组内空分设备的数量B；
(3)对单组空分装置组内所有空分设备进行编号，单组空分装置组内每个空分设备的编号不同，编号均为自然数，最小为1，最大为B；
(4)确定单组空分装置组内编号1至B的空分设备对应的最大生产量分别为C1、C2……CB；
(5)取K1、K2……KB分别对应编号为1,2……B的空分设备，K1、K2……KB取0或1，计算并确定满足K1*C1+K2*C2……+KB*CB＝A的所有的K1、K2……KB的组合；
(6)随机确定一组K1、K2……KB，该组中取1的值对应的空分设备的编号即为需要开启的空分设备的编号。
7.一种基于空分设备的智能节能方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取空分装置组所在地每季度的气体销售量；
S2、确定空分装置组每季度的预生产量M；
S3、获取大数据信息，确定单个空分设备在对应损耗信息下的最大生产量；
S4、监测单个空分设备损耗情况；
S5、根据步骤S3及步骤S4的数据确定单组空分装置组内所有空分设备的最大生产量；
S6、确定并启动单组空分装置组内的空分设备，使启动的空分设备的最大生产量之和m，m满足0＜(m-M)/M＜N，N≤1％；
S7、根据步骤S6启动单组空分装置组内特定的空分设备。
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