基於邊緣計算的沼氣發電效率優化系統

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基於邊緣計算的沼氣發電效率優化系統中油濟柴是我國最早生產柴油機的廠家之一，濟柴設備種類，一是外購的小型機，用於組裝；二是自研發電機，用在軍艦、沙漠打井等，用於定製化設備比較多，提供動力或電力資源。其對系統安全的要求非常嚴格，需採用具有高可靠性的產品和結構，希望把遍布世界的發電機組集中監控管理，但其生產數據採集與應用、產品遠程監測與技術服務無法滿足現有遠程監控、預測、大數據分析等業務應用要求。

目錄

項目簡介

本方案沼氣發電效率優化Megeo（(MethaneGenerator Edge Optimizer)）主要由智物聯的邊緣計算控制器（APIECO）和工業互聯網平台（MixIOT）組成，邊緣計算控制器工作在設備端，一方面採集設備運行相關參數，一方面用內部算法模型自動匹配不同的甲烷濃度對應的最佳功率值，並自動調節功率，讓機組發電效率達到最優。這些設備運行參數，以及通過優化後機組發電量的增量，邊緣計算控制器除了在界面進行展示之外，還將這些數據上報到MixIOT平台。MixIOT一方面展示設備運行參數以及設備功率優化效果，另一方面對所有設備進行集中管理以及策略優化。

項目目標

（1）實現設備安全運行

把原來雜亂的數據統計報表、功率、機組、發電量、達產率等數據統籌，實時統計並反饋在PC端、APP和大屏，實時了解所有機組及關聯設備的運行數據，保障機組穩定運行。

（2）實現發電機異常停機判斷與保護邊緣計算

發電機發生停機時，能夠準確的識別出異常停機並對其採取保護措施，使發電機完成正常停機過程，延長其使用壽命。

（3）沼氣發電機功率自動調整

系統根據沼氣（甲烷）濃度來實時計算出發電機組有功功率最優值，並下發調整，幫助客戶提升發電能效，提高發電收益。

項目實施概況

沼氣發電站的所有機組的氣源來自沼氣，由預處理裝置對原有沼氣進行過濾、脫水、加壓等工藝過程後，分配沼氣到每一個機組，絕大多數預處理裝置並不具備沼氣提純，因而無法控制沼氣的甲烷濃度變化。沼氣發電機組能否穩定高效的運行，母排能否輸出達標電量，取決於沼氣濃度和發電機組有功功率值的匹配：當沼氣濃度較高，而有功功率較低時，發電量低，會造成沼氣浪費；當沼氣濃度較低，而有功功率偏高時，會造成發電機運行不穩定，母排併網電量不達標，並有可能導致意外停機。傳統的匹配方式一般都是由有經驗的人員手工對參數進行調節，但手工調節存在以下幾個關鍵痛點：人工效率低，優化效果差，試錯成本高，安全有隱患，增產無數據等。Megeo可以提高沼氣發電機組發電效率，對發電機組及其相關設備進行集中管理，減少因故障對電站帶來的損失，優化使用策略。

項目總體架構和主要內容

（1）項目總體技術方案

本方案Megeo的內部算法模型會自動匹配不同的甲烷濃度對應的最佳功率值，通過自動調節功率值，讓機組發電效率達到最優。

（2）項目總體架構

本方案採用工業互聯網分層架構體系，分別是數據採集層、數據處理層和數據應用層。它向下通過可編程的適配器，可連接各種類型的工業設備和傳感器；中間MixIOT的核心層則對採集上來的各種數據進行路由、分類和存儲；向上則提供了標準的數據開放接口和適配典型行業場景的開發套件，可讓軟件開發商方便、專注的進行行業應用開發。同時MixIOT還提供了各種基礎的數據分析和邊緣計算的工具包，可幫助使用者進一步挖掘工業物聯網系統的客戶價值和數據價值。系統總體架構如圖所示：

在整個MixIOT系統架構中，邊緣優化產品是其中的一部分，而沼氣發電效率優化產品Megeo又是邊緣優化產品中的一員。

是Megeo產品中邊緣控制器展示的界面，總共三部分數據，一部分是所有數據的實時狀態展示，一部分是重要參數甲烷濃度和有功功率設定值/優化值的實時和歷史數據展示，還有一部分是優化策略下的各個指數。