物联网技术在流体动力机械领域的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：艾茹权（1986），男，汉族，四川达州人，硕士研究生，电子信息、建筑工程工程师，研究方向是科技成果转移转化。-185-物联网技术在流体动力机械领域的应用研究 艾茹权1 曾绍虎2 刘 迅2 唐 黎1 谢天赐2 1.国家技术转移西南中心达州分中心，四川 达州 635000 2.西梅子科技（四川）有限公司，四川 成都 610000 摘要：摘要：随着科学技术的高质量发展，工业物联网技术已经逐步渗透到各个领域。在这个过程中，流体动力机械行业也开始尝试与工业物联网技术进行结合，以实现更高效、更安全、更低碳的生产方式。本文将探讨流体动力机械与工业物联网在安全、环保、低碳、管理、智能化等方面的相关性，分析流体动力机械工业物联网系统的设计方法，并展望其应用前景。关键词：关键词：物联网；流体动力机械；低碳生产 中图分类号：中图分类号：TP39 1 物联网技术与流体动力机械行业的相关性 流体动力机械是指流体在静止或运动状态下的各种物理现象和过程中使用的产品，如液体和气体的流动、能量转换等所有的机械产品。物联网技术在流体动力机械工业生产过程中融入具备监控、感知能力的控制器和传感器、智能分析系统、移动通讯设施等各种技术架构的应用，方便快速提高制造效率，优化提升产品质量，有效降低生产成本和资源消耗，实现流体动力机械产品间的智能化连接和数字化交互。目前流体动力机械和工业物联网的发展都取得了显著的成果，但在实际应用中，两者的结合仍面临诸多挑战。因此，研究流体动力机械与工业物联网的整合发展具有重要意义。本文在物联网技术与流体动力机械行业的相关性主要从企业信息化、生产安全化、生产环保化、生产低碳化、管理数字化等方面展开论述。图 1 物联网技术与流体动力机械行业的相关性 1.1 物联网技术在流体动力机械行业的应用 在流体动力机械行业中，工业物联网技术的应用可以帮助企业实现智能化生产和管理。例如，通过在生产设备上安装传感器，可以实时监测设备的运行状态，及时发现潜在问题，减少故障率。同时，工业物联网技术还可以实现生产线的自动化控制，提高生产效率。1.2 物联网技术在流体动力机械安全生产中的作用 在流体动力机械生产中，安全生产始终是企业关注的重点。通过接入工业物联网技术，将设备与安全报警系统相关联，在出现设备故障或问题前，预警系统就能提前收到设备的异常信息，第一时间发出性能预警，避免设备故障或问题的发生，进而预防安全生产问题的出现，也能避免企业因此遭受重大损失；另一方面，企业也可以通过实时监测生产过程中的各种参数，如压力、动力、温度、温度、流量、扬程等，预防安全事故的发生。此外，工业物联网技术还可以实现事故原因的快速分析，帮助企业制定有效的应对措施。1.3 物联网技术在流体动力机械环保控制中的应用 工业生产必然会有环境污染，而流体动力机械的环境污染问题相对较小，但为保证绿色工厂和绿色生产，就必然加强对流体动力机械生产全过程环境保护的监督管理和有效控制，通过工业物联网技术的有效接入将发挥重要作用。如在工业设备上安装以物联网为基础的传感器，对生产过程进行全程监控，若设备出现污染因素时，传感器可以立即发出提示和警报，中国科技期刊数据库 工业 A-186-通过调整设备的应用情况来避免污染问题的发生。且基于物联网技术的传感器还可以对设备的各项参数进行动态控制调整，使得工业设备的运行达到最佳状态，进而减少生产过程中的环境污染因子消耗，起到良好的环保效应。1.4 物联网技术在流体动力机械低碳生产中的作用 在流体动力机械生产中，低碳问题是为响应碳达峰碳中和政策而不得不达到的目标。通过工业物联网技术结合技术改造项目，通过实时监测实时处理生产排放过程中的碳因子（包括但不限于碳减排、碳转化、碳捕捉、碳核查、碳封存），如动力输出、功率损耗、利用转化、碳源处理等，有效减少过程排放量，降低碳排放总量，高效助力碳达峰。为流体动力机械企业提供低碳零碳负碳数字化解决方案，包括能源管理、智慧物流、绿色制造、碳排放监测、能源消耗优化、预测能源需求等，从而优化能源调度配置，提高能源使用效率，推动企业转型实现智能化、绿色化、高质量发展，实现流体动力机械全产业链资源共享和价值共创，助力降低整个产业链的碳排放水平。1.5 物联网技术在流体动力机械行业管理中的作用 物联网技术在流体动力机械行业的管理过程作用明显，将物联网技术应用于流体动力机械生产企业的行政、采购、生产、库存、销售、物流、售后、档案管理等所有环节，统筹各类资源、数据和信息等情况进行收集、整理、分析，结合实际研判数据发展的趋势，为企业的管理者提供决策支撑。物联网技术结合大数据系统，借用数据包容、数据识别、数据粘性、数据统计、数据分析等核心功能，随着数据资源的不断汇集，对管理决策也会更加精准化、数字化，对促进流体动力机械行业高质量发展具有重要的意义。1.6 物联网技术在流体动力机械生产智能化中的作用 物网网技术将机械生产设施设备和机械生产工艺流程串接在一起，可以实现机械产品生产过程智能化，实现实时监控和自动化控制，从而提高生产效率、降低生产成本并提高产品质量。如生产线上的物联网传感器可以实时监测设施设备使用状态和各流程产品质量，自动调整生产参数和维护设施设备，从而降低故障率和停机时间，有效提升设施设备使用效率，提高生产效能。物网网技术将机械生产设施设备、机械产品质量和机械行业供应链信息整合在一起，可以实现机械产品质量管理智能化，形成一个全流程的智能管理系统。如在生产过程中，物联网传感器可实时监测产品质量，质量数据可实时传送至云平台，通过大数据分析和人工智能算法，及时发现质量数据的准确性和完整性，并采取相应措施予以调整。探索检验智能化、检验数字化在原辅材料采购、半成品、成品、设施设备性能等全方位覆盖应用，实践质量管理智能过程化控制。物联网技术可以实现机械行业供应链上下游之间的信息共享关键信息（需求、库存、运输、质量等），实现机械行业供应链协同，打通信息孤岛，保障供应链顺畅运行和高效运转，从而实现交货时效、库存管理、需求预测等方面的信息透明度，降低物流运输成本和库存成本压力，提高机械行业供应链的响应速度和灵活性。如在物流管理中，物联网传感器可以实时监测物料（原料、辅料、产品）所在物流环节的呈现状态，物流数据实时上传到云平台，供应链管理人员可以通过云平台实时监控物流的安全状态和异常状态，并及时采取相应的调整措施，有效实现供应链各方数据无缝衔接，从而提升供应链综合效能。随时征集供应链参与者在协同过程中的意见和建议，为创新驱动升级协同平台创造基础。物联网技术可以实现对客户需求的实时响应和个性化服务，实现机械行业服务智能化，从而提高客户满意度和增强企业的竞争力。如在售后服务中，物联网传感器可以实时监测产品状态，客户可以通过 APP、小程序或网站等云平台渠道进行故障报修，售后服务人员随时可以通过云平台获取客户信息和产品状态，提供个性化的服务。2 流体动力机械物联网系统设计 2.1 双向嫁接 在流体动力机械装备中嫁接工业物联网技术时，需增设传感器节点、数据采集器、数据传输模块、云平台服务器等技术系统。传感器用于采集生产运行状态时的动力、温度、湿度、压力、转速等设施设备参数以及排放的噪音粉尘、废水污水等污染因子，并将这些参数通过数据采集器传输到云平台服务器，数据中国科技期刊数据库 工业 A-187-传输模块负责传输数据，包括内外网的数据传输互联，数据传输是流体动力机械工业物联网系统的关键部分。根据实际选择合适的数据传输方式，如有线传输、无线传输、单向传输、加密传输等。其中有线传输具有传输速度快的特性，无线传输具有灵活性和可扩展性，单向传输可保障数据直达，加密传输保证了数据的安全性，均适用于流体动力机械行业。根据采集终端与数据采集器互认的通信方式，通过平衡发送、防干扰传输、差分接收、远距离传送等方式，有效避免共模干扰产生的影响，以突破技术壁垒，满足技术需求，实现技术目标。将接收和提炼的优质数据通过无线网模块上传至云平台服务器，用于存储数据和提供数据访问接口，终端用户通过接口获取云端数据并进行数据可视化展示。2.2 硬件设备 流体动力机械工业物联网系统的硬件设备主要包括传感器、执行器、控制器、数据采集器、数据处理中心、电脑显示屏及服务器等。传感器用于监测生产过程中的各种参数；执行器用于控制生产设备的运行；控制器用于控制数据的安全和数据的质量；数据采集器用于收集传感器和执行器的数据；数据处理中心用于分析和处理采集到的数据，让机械设备运行更高效；电脑、显示屏及服务器集群部署以提高稳定性和可靠性，用于平台数据存储、接口访问与信息展示。2.3 软件平台 流体动力机械工业物联网系统的软件设计主要包括数据采集、传输协议、数据解析、数据处理、可视化建模等版块。数据采集应保障数据采集的稳定性、数据的有效性、传输的及时性；传输协议用于保证数据的稳定传输和数据安全；数据解析用于将原始数据转换成有意义的信息；数据处理用于对采集到的数据进行分类处理和加工分析；可视化建模用于直观对外展示，为企业管理者精准决策提供支持。通过现场的硬件设备接入工业物联网技术，搭建数据平台，建立少人化生产机制；通过搭建个性化需求处理、智能调度排产、生产齐套准备、智能物料调度、质量趋势预警、工艺先进控制、设备保养维护、工单作业管理、环境监控预警、能耗监控分析、业务编排、业务集成等功能构建多业务协同处理平台；再根据计划调度、生产准备、过程管控、闭环优化等要求形成全流程贯通；最后结合年度计划达标率、良品率、人员绩效、资产绩效、市场返还率等指标多层级联动，形成机械工业生产企业的总体业务架构。2.4 延伸发展 将大数据、物联网、区块链等智能化新型要素充分融入流体动力机械生产制造全生命周期管理过程中，利用新型要素汇聚设备状态、动力因子、能耗消耗、工艺参数、原料配比、进度管理、产品输出、检验检测、排放参数等各端口信息资源，利用大数据先进技术进行有效转化并应用优化提升，以高度有序的方式展示产品生命周期大数据与生产制造的关系，形成产品系统性数据展示，提高研发效率和质量，支持流体动力机械生产制造企业数字化协同发展，包括生产研发、工艺设计、质量监测、溯源管理、库源监测、供应链管理、要素资源匹配、能源管理等多场景应用，结合市场需求、供应调整、营销手段、运营维护、竞争情况分析等前后端数据演变，实现企业生产制造流程化管理、可视化运作、数字化参考、显性化决策。基于以上设计融合，全面连接人、机、物、信息、系统，构建覆盖流动动力机械全产业链、全价值链的新型制造模式与服务体系，实现数据、硬件、软件、智能的流通与互动，为机械工业数字化、网络化、智能化提供实现途径。3 流体动力机械工业物联网的应用前景 物联网不仅能够实现设施设备的互联互通、互用互享、互补互惠，还能够通过优化工艺设计、扩展产品类型、提升产品质量、维护客情关系，推动创新型流体动力机械业高质量发展。也可通过智能终端输入需求数据，定制专属工业产品，监控生产流程，从而实现工业产品的社会化大规模定制；还可通过物联网技术对原材料、零部件、物流运输等全流程溯源，保障采购生产一体化、过程溯源透明化、资源信息共享化、问题处理及时化。在流体动力机械生产过程中，工业物联网的应用接入可以帮助流体动力机械生产企业实现智能化生产，提高生产效率。例如，在石油化工、流体机械、食品饮料等流体动力机械行业，工业物联网可以实现对生产过程中的各种参数进行实时监测和控制，可以实现对生产设施的节能减排降碳、提高产品质量和生产效中国科技期刊数据库 工业 A-188-益。同时还可以对生产设施的运行状态监测、报警信息控制等方面，保障生产设施安全运行、高效运行、低碳运行，可以实现智能化生产管理和数字化精准排难，从而有效提高生产效率和传送效能。4 结论 本文通过对流体动力机械与工业物联网的相关联研究，分析了两者之间的相关性和相关性密切程度，探讨了流体动力机械工业物联网系统的设计方法和应用前景。结果表明，流体动力机械与工业物联网技术的紧密结合可以帮助流体动力机械企业实现更高效、更安全、更绿色、更低碳、更精准的生产管理方式，具有深远的重要意义和广阔的应用前景。未来研究方向和发展趋势包括进一步完善标准体系和系统设计、提高数据传输效率、加强智能化研发创新、集成供应链数据资源、打通跨行业数据整合和加强数据安全保护等。参考文献 1冯攀.物联网在工业控制领域的应用效果分析J.科技探索与应用,2019(09):2.2耿翌卿.浅谈工业物联网技术的应用与发展趋势J.万方数据,2018(12):1.3邵泽华.智能制造工业物联网体系研究与分析J.智能处理与应用,2023(04):3.4刘湘黔.基于工业物联网的安全生产装备状态监测系统研究J.生产与安全技术,2023(06):3-4.5刘鑫.关于物联网技术发展及创新应用策略研究J.科技创新与应用,2017(18):1.6李柏虎.工业环境下信息通信类技术赋能智能制造研究J.中国工程科学,2022(022):8.