空压机操作预测管理方法.pdf

《空压机操作预测管理方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空压机操作预测管理方法.pdf（14页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103049625 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103049625 A *CN103049625A* (21)申请号 201110305382.5 (22)申请日 2011.10.11 G06F 19/00(2006.01) (71)申请人 新鼎系统股份有限公司 地址 中国台湾台北市 (72)发明人 陈盈秀 林瑾余 陈金佑 薛凯熏 刘人瑞 (74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有 限公司 11335 代理人 张元俊 (54) 发明名称 空压机操作预测管理方法 (57) 摘要 本发明提供一种空压机操作预测管理方法， 适用于根据空气温湿度传感。

2、器历史数据及空压机 运转数据的预测管理， 其方法包括下列步骤 ： 读 取温湿度传感器测量结果 ； 每隔一段时间将测量 结果存储至数据记录器 ； 判断是否需要进行空压 机供气量预测， 若否， 则进入上述每隔一段时间将 测量结果存储至数据记录器 ； 若是， 则依用户设 定进入数据记录器获取所需的历史数据 ； 数学演 算模块构建计算模型 ； 预测未来一段时间的空气 温湿度状态 ； 建立空压机计算模型， 此步骤结合 空压机运转数据达成 ； 估算未来一段时间空压机 的供气量。 由此， 结合压缩空气需求数据及空压机 运转耗能特性数据， 可预先知道近几天的能源需 求量及耗能成本。 (51)Int.Cl. 权。

3、利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页 1/1 页 2 1. 一种空压机操作预测管理方法， 该方法包括 ： 步骤一， 读取温湿度传感器测量结果 ； 步骤二， 每隔一段时间将测量结果存储至数据记录器 ； 步骤三， 判断是否需要进行空压机供气量预测， 若否， 进行空压机供气量预测， 则进入 上述每隔一段时间将测量结果存储至数据记录器 ； 步骤四， 如果上述若是， 进行空压机供气量预测， 依用户设定进入数据记录器获取所需 的历史数据 ； 步骤五， 数学演算模块构建计算模型 ； 步骤六。

4、， 预测未来一段时间的空气温湿度状态 ； 步骤七， 建立空压机计算模型， 该步骤结合空压机运转数据达成 ； 步骤八， 估算未来一段时间空压机的供气量。 2. 根据权利要求 1 所述的空压机操作预测管理方法， 其中， 步骤一的读取温湿度传感 器测量结果， 是利用温度、 湿度传感器， 测量该空压机空气入口的温度、 湿度。 3. 根据权利要求 1 所述的空压机操作预测管理方法， 其中， 步骤四的若是， 进行空压机 供气量预测， 依用户设定进入数据记录器获取所需的历史数据， 其中， 获取的数据数量， 依 用户的设定及数据记录器内存大小， 可为前一天、 前几天或前一个月的测量数据。 4. 根据权利要求 。

5、1 所述的空压机操作预测管理方法， 其中， 步骤七的空压机运转数据， 包括空压机供气量及同一时刻的空压机空气入口的空气温、 湿度。 5. 根据权利要求 1 所述的空压机操作预测管理方法， 其中， 步骤五的利用数学演算模 块构建计算模型的构建方法包括 ： 步骤一， 输入数据 ； 步骤二， 确认数据完整性， 如果上述输入数据不完整， 则进入填补丢失数据， 并回至确 认数据完整性 ； 步骤三， 如果上述输入数据完整， 则进入选择预测模式 ； 步骤四， 该选择预测模式选择性包括一个预测下个时间点及一个预测下个周期 （天） ； 步骤五， 上述步骤四的预测下个时间点通过最小平方法建立自我回归模型 ； 步骤。

6、六， 上述步骤四的预测下个周期 （天） 则通过差分与最小平方法建立自我回归模 型 ； 步骤七， 分别输出上述步骤五、 六的计算结果。 6. 根据权利要求 5 所述的空压机操作预测管理方法， 其中， 步骤二的填补丢失数据， 选 择性利用内插法或历史数据来达成。 权 利 要 求 书 CN 103049625 A 2 1/6 页 3 空压机操作预测管理方法 技术领域 0001 本发明涉及有关一种预测管理方法， 特指一种能利用空气温度及湿度的历史测量 数据， 分析温湿度变化趋势， 预测未来一段时间内空气温、 湿度， 推测空压机的供气量， 结合 空压机管理操作， 可达到设备维护、 保养、 耗能管理的空压。

7、机操作预测管理方法。 背景技术 0002 一般在工厂中空压机的运用相当频繁， 大都用于在日常生活中充气或者应用于如 电子、 化工、 食品、 纺织或其他等各种产业。 因此， 空压机的操作方式对于工厂的能源运用影 响重大。 但以往空压机操作管理为确保过程的稳定， 只要提供充足及稳定的压缩空气即可， 往往提供过量的压缩空气， 即同一时间内启动多部空压机， 使空压机常常处于空转或低负 载的状态， 造成能源的浪费。少数具备环保意识人士， 虽会根据工厂内压缩空气需求量， 操 作各空压机的运转状况， 但未考虑空压机的运转特性。而空压机运转特性受入口空气特性 影响 （参照图1） ， 相同质量的空气， 在不同温。

8、度及湿度状态下， 体积大小会改变。 如图1中的 A、 B、 C 分别代表不同空气的温度、 湿度状态下， 同一台空压机的特性曲线。在相同压缩空气 出口压力P2、 不同入口空气状态时， 同一台空压机的供气量会有所差异。 若未能预先得知空 气特性的变化趋势， 即可能造成操作管理失准， 未能达到供需平衡及节能的目的， 这是现有 技术急需突破之处。本发明人考虑到此点进行设计， 终于发明既能突破传统惯用的管理方 法范围， 还可预先知道近几天的能源需求量及耗能成本， 以备其购买所需的能源量及事先 排定设备维修保养时间， 具有节能减排及提升其应用范围与便捷效果。 发明内容 0003 为解决上述现有技术不足之处。

9、， 本发明目的在于提供一种方法上改良的空压机操 作预测管理方法， 以克服现有技术中的问题。该方法利用空气温度及湿度的历史测量数 据， 分析温湿度变化趋势， 预测未来一段时间内的空气温、 湿度， 推测空压机的供气量。结 合预测所得空气需量， 进行系统操作管理， 可达到最佳供需平衡， 提供刚好足够的空气量 (Energy on Demand)， 又能让在线的空压机保持在效率表现良好的全载运转状态， 同时减 少设备损耗， 达到节能及降低维修费用的目的。 0004 本发明所要解决的问题是， 由于以往空压机操作管理为确保过程的稳定， 只提供 充足及稳定的压缩空气， 往往在同一时间内启动多部空压机， 使空。

10、压机常常处于空转或低 负载的状态， 造成能源的浪费及提供过量的压缩空气。 一些具有环保意识人士， 虽然会根据 工厂内压缩空气需求量， 操作各空压机的运转状况， 但未考虑空压机的运转特性， 以致造成 操作管理失准及未能达到供需平衡及节能的目的。 0005 为了达到上述目的， 本发明提供一种空压机操作预测管理方法， 其包括 ： 步骤一， 读取温湿度传感器测量结果 ； 步骤二， 每隔一段时间将测量结果存储至数据记录器 ； 步骤三， 判断是否需要进行空压机供气量预测， 若否， 进行空压机供气量预测， 则进入 说 明 书 CN 103049625 A 3 2/6 页 4 上述每隔一段时间将测量结果存储至。

11、数据记录器 ； 步骤四， 如果上述若是， 进行空压机供气量预测， 则依用户设定进入数据记录器获取所 需的历史数据 ； 步骤五， 数学演算模块构建计算模型 ； 步骤六， 预测未来一段时间的空气温湿度状态 ； 步骤七， 建立空压机计算模型， 此步骤结合空压机运转数据达成 ； 步骤八， 估算未来一段时间空压机的供气量。 0006 最优的， 本发明其上述步骤一， 读取温湿度传感器测量结果， 利用温度、 湿度传感 器， 测量该空压机空气入口的空气温度、 湿度。 0007 最优的， 本发明其上述步骤四， 如果上述若是， 进行空压机供气量预测， 则依用户 设定进入数据记录器获取所需的历史数据， 其获取的数据。

12、数量， 依用户的设定及数据记录 器内存大小， 其可为前一天、 前几天或前一个月的测量数据。 0008 最优的， 本发明其上述步骤七空压机运转数据， 包括空压机供气量及同一时刻的 空压机空气入口的空气温、 湿度。 0009 更进一步， 本发明该步骤五利用数学演算模块构建计算模型的构建方法， 其方法 步骤包括 ： 步骤一， 输入数据 ； 步骤二， 确认数据完整性 ； 如果上述输入数据不完整， 则进入填补丢失数据， 并回至确 认数据完整性 ； 步骤三， 如果上述输入数据完整， 则进入选择预测模式 ； 步骤四， 该选择预测模式选择性包括有一预测下个时间点及一预测下个周期 （天） ； 步骤五， 上述步骤。

13、四预测下个时间点通过最小平方法建立自我回归模型 ； 步骤六， 上述步骤四预测下个周期 （天） 则通过差分与最小平方法建立自我回归模型 ； 步骤七， 分别输出上述步骤五、 六的计算结果。 0010 最优的， 本发明其上述步骤二的填补丢失数据， 选择性利用内插法或历史数据来 达成。 0011 根据本发明的空压机供气量计算结果， 结合相同生产排程的压缩空气需求数据及 空压机运转耗能特性数据， 可预先知道近几天的能源需求量及耗能成本， 以备其购买所需 的能源量及事先排定设备维修保养时间， 具节能减排及提升其应用范围与便捷的效果。 附图说明 0012 图 1 为不同入口空气特性下的空压机特性图。 001。

14、3 图 2 为本发明系统配置图。 0014 图 3 为本发明空压机操作预测管理方法流程图。 0015 图 4 为本发明数学演算模块构建计算模型的构建流程图。 0016 图5为本发明利用图3中的数学演算模组构建计算模型进行空气温度预测的实施 例图。 0017 图 6 为利用图 3 中的估算未来一段时间空压机的供气量变化结果图。 0018 附图编号说明 说 明 书 CN 103049625 A 4 3/6 页 5 100 空压机 1001 空气入口 1002 使用端 101 温度传感器 102 湿度传感器 103 压力计 107 储气桶 1 温湿度传感器测量结果 2 每隔一段时间将测量结果存储至数。

15、据记录器 3 是否需要进行空压机供气量预测 4 依用户设定进入数据记录器获取所需的历史数据 5 数学演算模块构建计算模型 51 输入数据 52 确定数据完整性 53 填补丢失数据 54 选择预测模式 541 预测下个时间点 542 通过最小平方法建立自我回归模型 543 预测下个周期 （天） 544 通过差分与最小平方法建立自我回归模型 55 输出计算结果 56 实际测量数据 57 预测数据 6 预测未来一段时间的空气温湿度状态 7 建立空压机计算模型 70 空压机运转数据 8 估算未来一段时间空压机的供气量 81 温度预测计算结果 82 湿度预测计算结果 83 空压机供气量预测计算结果。 具。

16、体实施方式 0019 为了更进一步了解本发明的发明特征、 内容与优点及其所能达到的效果， 现将本 发明结合附图， 并以实施例的表达形式详细说明如下。在此声明， 本发明中所使用的图， 其 主旨仅为示意及辅助说明书用， 而不是本发明实施后的真实比例与精准配置。所以本发明 于实际实施上的专利范围不应局限于所附图的比例与配置关系。 0020 图 2 为本发明系统配置图。 0021 本发明为了实现该空压机操作预测管理方法， 该系统为一个最优的实施例， 其包 括 ： 一个温度传感器 101、 一个湿度传感器 102、 至少一个空压机 100、 一个储气桶 107、 一个 压力计 103。 0022 上述温。

17、度传感器 101 设于空气入口 1001 的入口处， 以提供测量空气入口 1001 其 空气的温度特性。 0023 上述湿度传感器 102 设于温度传感器 101 的后方， 以提供测量空气入口 1001 其空 气的湿度特性。 0024 上述至少一个空压机100设于湿度传感器102的后方， 在本实施例中该空压机100 数量为三台， 但并不因此限制本发明， 也可为任意台数， 都属于本发明的保护范围。 0025 上述储气桶 107 设于至少一个空压机 100 的后方， 该储气桶 107 提供空压机 100 说 明 书 CN 103049625 A 5 4/6 页 6 的压缩空气存储。 0026 上述。

18、一个压力计 103 与储气桶 107 连接， 以测量空压机 100 的出口空气压力。 0027 图3、 图4为本发明空压机操作预测管理方法流程图。 本发明数学演算模块构建计 算模型的构建流程图。由于本发明适用于根据空气温度传感器 101 及湿度传感器 102 历史 数据及空压机100运转数据的预测管理， 而于空气入口1001处分别设有提供温湿度数据的 温度传感器 101 及湿度传感器 102， 而在储气桶 107 处， 则设有提供测量空压机 100 的出口 空气压力的压力计 103， 其包括下列步骤 ： 步骤一， 读取温湿度传感器测量结果 1， 而该读取温湿度传感器测量结果 1， 其利用温 度。

19、、 湿度传感器 101、 102， 测量该空压机空气入口 1001 的温度、 湿度 ； 步骤二， 每隔一段时间将测量结果存储至数据记录器 2， 而该时间段依用户的需求设 定， 在本实施例中该时间段可设定为每 15 分钟， 但并不以此限制本发明， 也可以设定为各 种时间段， 都属于本发明的保护范围 ； 步骤三， 判断是否需要进行空压机供气量预测 3， 若否， 进行空压机供气量预测， 则进入 上述每隔一段时间将测量结果存储至数据记录器 2 ； 步骤四， 如果上述若是， 进行空压机供气量预测。 依用户设定进入数据记录器获取所需 的历史数据 4。至于， 用户设定进入数据记录器获取所需的历史数据 4 的。

20、数量， 完全根据使 用的需求及数据记录器的内存大小， 其可为前一天、 前几天或前一个月的数据测量数量。 例 如 ： 获取前三天每15分钟的温度历史数据， 准备进行未来一天温度变化的预测。 例如 ： 获取 前三天每 15 分钟的湿度历史数据， 准备进行未来一天湿度的预测 ； 步骤五， 数学演算模块构建计算模型 5 ； 步骤六， 预测未来一段时间的空气温湿度状态 6， 例如 ： 未来一天每 15 分钟的温度变 化。例如 ： 未来一天每 15 分钟的湿度变化， 但并不以此限制本发明， 也可以为任意一段时 间， 都属于本发明的保护范围 ； 步骤七， 建立空压机计算模型 7， 而此步骤结合空压机运转数据。

21、 70 达成， 即该建立空压 机计算模型 7 利用预测未来一段时间的空气温湿度状态 6 及空压机的前的空压机运转数 据 70， 包括空压机供气量及同一时刻的空压机空气入口 1001 的空气温、 湿度 ； 估算未来一 段时间空压机的供气量8， 该估算未来一段时间空压机的供气量8， 例如未来一天每15分空 压机 10 供气量的变化。又由于一天当中， 根据时间的不同， 空气温度与相对湿度会有所变 化， 也使得空压机 100 供气量同时改变。但一般说来， 每天温、 湿度的变化情形为周期性的 变化。因此， 在空气入口 1001 处由温度传感器 101、 湿度传感器 102 所测量结果， 即上述步 骤一的。

22、读取温湿度传感器测量结果 1， 根据前几天的温度及相对湿度数据， 即上述步骤四依 用户设定进入数据记录获取所需的历史数据 4， 再经过如上述步骤五的数学演算模块构建 计算模型 5 后， 就可进行当天温度及相对湿度的预测， 也就是上述步骤六的预测未来一段 时间的空气温湿度状态 6， 并且估算出空压机 100 的供气量， 即上述步骤八的估算未来一段 时间空压机的供气量 8。 0028 更进一步， 本发明上述空压机操作预测管理方法的步骤五的数学演算模块构建计 算模型 5 其构建方法步骤还包括 ： 步骤一， 输入数据 51， 例如前三天的温、 湿度历史数据后 ； 步骤二， 确认数据完整性 52， 如果。

23、上述输入数据不完整， 则进入填补丢失数据 53， 并回 说 明 书 CN 103049625 A 6 5/6 页 7 至确认数据完整性52的步骤。 至于该填补丢失数据53， 选择性利用内插法或历史数据来填 补遗漏的数据的填补丢失数据53来达成。 有关该确认确定数据完整性52， 例如数据间隔时 间被设定为 15 分钟， 则必须有每小时 4 笔数据 24 小时 3 天 =288 笔， 这样， 数据才算完 整 ； 步骤三， 如果上述输入数据完整， 则进入选择预测模式 54 ； 步骤四， 该选择预测模式54选择性包括有一个预测下个时间点541及一个预测下个周 期 （天） 543， 但并不以此限制本发明。

24、， 也可以为各种预测时间模式， 都属本发明的保护范围， 而该下个时间点 541， 例如未来 15 分钟， 而下个周期 （天） 543， 例如未来一天 ； 步骤五， 上述步骤四的预测下个时间点541通过最小平方法建立自我回归模型542。 又 在回归模型中， 估计值与实际观测值越接近越好。 最小平方法的目的在于寻找一组参数解， 这组参数能使估计值与同一时刻的实际观测值， 两者的差的平方和最小。通过这组参数与 历史观测数据便可以计算出新的估计值， 此组参数解可以通过正规方程式求得 ； 步骤六， 上述步骤四的预测下个周期 （天） 543 则通过差分与最小平方法建立自我回归 模型 544 ； 至于差分为。

25、任意两个数据点的差， 可用作消除数据递增或递减的趋势及周期性 的规律。 将非稳定的数据转换成稳定的数据， 选择周期性的预测模式时， 因为数据周期性是 在建立计算模型时不希望见到的， 所以用差分法消除其周期性 ； 而回归模型中， 估计值与实 际观测值越接近越好， 最小平方法的目的在于寻找一组参数解， 这组参数能使估计值与同 一时刻的实际观测值， 两者的差的平方和最小， 通过这组参数与历史观测数据便可以计算 出新的估计值， 此组参数解可以通过正规方程式求得 ； 步骤七， 分别输出上述步骤五、 六的计算结果 55。 0029 图5为本发明利用图3中的数学演算模块构建计算模型进行空气温度预测的实施 例。

26、图。图中虚线为某个工厂的空压机系统的入口空气温度连续两天的实际测量数据 56， 利 用该入口空气温度连续两天的实际测量数据 56 第一天的数据， 通过数学演算模块构建计 算模型 5 预测第二天的温度变化， 其结果为预测数据 57， 之后与入口空气温度连续两天的 实际测量数据 56 第二天的温度实际测量结果进行比较 ； 本发明根据用户设定及数据记录 器的内存大小， 数学演算模块可使用前一天、 前几天或一个月的数据进行计算。同理， 空气 相对湿度也使用相同的做法进行预测。 0030 图 6 所示为本发明利用图 3 中的估算未来一段时间空压机的供气量变化结果图， 其中图6中下方曲线为数学演算模块构建。

27、计算模型5的预测未来一段时间的空气温湿度状 态 6 的温度预测计算结果 81， 而最上方的曲线为数学演算模块构建计算模型 5 的湿度预测 计算结果 82， 利用数学演算模块构建计算模型的温度预测计算结果 81 及数学演算模块构 建计算模型 5 的湿度预测计算结果 82 结合包括空压机 100 供气量及同一时刻的空气温、 湿 度的空压机运转数据 70 而建立空压机计算模型 7， 估算未来一段时间空压机的供气量 8 的 变化的空压机供气量预测计算结果 83。 0031 根据上述设计， 本发明可以将预测空气的温、 湿度， 估算空压机 10 的出气量， 另外 结合相同生产排程的压缩空气需求数据， 空压。

28、机操作管理就能事先为用户提供操作建议， 给予用户充裕的反应时间， 易于工厂内设备保养及维护的工作。同时， 若有足够的空压机 100 运转数据， 还可以预测近期数日的能源需求量及工厂内的耗能成本， 以备其购买所需的 能源量及事先排定设备维修保养时间， 具节能减排及提升其应用范围与便捷效果， 符合新 说 明 书 CN 103049625 A 7 6/6 页 8 颖、 创造性、 产业上利用及突破性。 0032 综上所述， 本发明突破了现有的制造技术和结构的困难， 并且确实已达到所欲改 进的效果， 且既不是常用的技术手段， 也不是本领域技术人员容易想到的加工过程。另外， 本发明在申请前并未曾公开或发表。

29、， 其所具有的新颖性、 创造性、 显然已符合国内外发明专 利的申请条件， 所以依法提出发明申请。 0033 以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点， 其目的在使所属领域技 术人员能够了解本发明的内容并据此实施， 不应该以此限定本发明的专利范围， 即凡根据 本发明所揭示的精神所作的等同变化或改进， 仍应涵盖在本发明的专利范围内。 说 明 书 CN 103049625 A 8 1/6 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103049625 A 9 2/6 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103049625 A 10 3/6 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103049625 A 11 4/6 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103049625 A 12 5/6 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103049625 A 13 6/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103049625 A 14 。