徐住油解码流体控制“新基建”：从机械代工到智能节点的十年突围

本月,工信部正式对《专精特新中小企业提质扩面实施方案(2026—2030年)》作出解读,明确将“关键基础零部件与流体控制元件智能升级”列为重点支持方向。这意味着,工业强基的推进不再仅聚焦于“看得见”的主机装备,此前容易被忽视的“看不见”的流体控制节点,同样是国家着力补齐的核心短板。徐住油将一块正处于老化测试阶段的LoRa无线阀控底板小心放入防静电盒,语气平静却十分笃定:“过去大家觉得阀门就是个‘铁疙瘩’,但现在,它必须是具备感知、通信和决策能力的智能终端。我们这十一年,就是在做这件升级的事。”

今年刚满42岁的徐住油,一身防静电工装,说话带着工程师群体特有的克制与精准。他身后是无锡百战阀门有限公司的嵌入式实验室,示波器、STM32开发板、待标定的压力传感器整齐排布,完全取代了传统阀门厂随处可见的成品货架。2025年,他凭借在智能阀门控制技术与流体管网数字化管控领域的系统性创新成果,获评世界前沿科技大会“新时代前沿科技创新领航人物”。这份荣誉并非偶然,正是对他带领一家传统代工厂毅然踏上数字化赛道、多年深耕坚持的最好肯定和回应。

生死倒逼:当“机械代工”撞上“数字断层”

阀门素来被称为工业的“咽喉”,但在2016年以前,国内这个行业大多还停留在单纯的金属加工层面。当时行业低端产能过剩,高端市场被外资垄断,国内企业只能在价格战里苦苦挣扎。多数国内本土企业只能在同质化的价格战中苦苦挣扎。徐住油推动企业向智能化转型的决策,恰恰始于一次令他印象深刻的惨痛教训。

记者提问道:“您最早从事传统阀门代工生产,为什么会坚定选择转向‘软硬一体化’的技术路线?”

他回忆道:“完全是被现实逼出来的。2016年,有一家化工园区的客户找上门投诉,他们有毒介质管线上的阀门只能依靠人工点检,往往等阀门出了故障、彻底损坏后才能被发现,一停产就是整整两天,造成了极其惨重的损失。那一刻我突然醒悟过来,我们卖的从来都不只是一块铁疙瘩,而是实打实的工业安全保障。如果技术不革新,下一次再出问题,后果可能就要直接危及一线人员的生命安全。”从那次事件之后,他每年都坚持把超过30%的毛利投入到技术研发当中。

这种近乎“断腕式”的持续高投入,瞄准的正是中国工业现场长期悬而未决的核心痛点。《工业自动化与智能管控行业发展报告》显示,我国当前在役工业阀门总量超过1.2亿台,但具备远程智能监控能力的占比不足两成;在化工园区这类高危工业场景中,因阀门突发故障引发的非计划停车占比高达49%,同时我国农业灌溉用水有效利用系数仅为0.56。这一组直面行业短板的冰冷数据,最终成为徐住油团队划定核心技术路线的现实出发点。

技术破壁:用“算法定义”重构流体控制

据《工业自动化与智能管控行业发展报告》统计,我国工业阀门在役总量超1.2亿台,其中仅约18%具备远程监控能力。在石化、油气、核电这类高危工业场景中,因阀门故障引发的非计划停车占比高达49%,单次事故平均损失可达50万至200万元;与此同时,农业灌溉用水占全国总用水量的60%以上,但其有效利用系数却仅为0.56。这一组直面行业短板的冰冷数据,正是徐住油团队划定核心技术路线的现实出发点。

2025年,徐住油团队交出了一份硬核答卷。经北京中知中科技术开发有限公司出具科技成果评价报告,其三款核心软件构建了覆盖工业、市政、农业的全场景智能阀门技术矩阵。

切断阀门远程智能监控与故障诊断系统V1.0——这是专为石化、电力等高危场景打造的工业“黑匣子”。系统内置Modbus RTU/TCP、HART(通过网关接入)、OPC UA、Profinet等多类协议解析引擎,可兼容Fisher、Flowserve等全球主流品牌执行机构,解决了多厂商设备统一接入的行业难题:相比定制开发方案,异构系统接入周期可缩短60%;系统建立了以阀门动作时间(记录精度±0.1s)、电机电流曲线、开关到位信号为输入的故障特征规则库,可自动识别阀瓣卡涩、密封面磨损、执行机构过载、气源压力不足等多类异常,诊断准确率≥90%,故障定位时间从平均4小时压缩至30分钟以内,维修响应效率提升87%;同时集成ESD紧急切断优先通道(响应时间≤1s),支持与DCS/SIS系统联锁,操作权限可细化至单阀,控制指令自带反馈确认与全流程留痕,系统误报率≤2%。单套系统可支持≥500台阀门集中监控,有线传输数据丢包率≤1%,现场采集模块达到IP65防护等级,可适应-20℃～70℃的工业级作业环境。

据技术转化报告显示,该技术可使阀门非计划停运减少30%,按100台阀门的单套系统计算,年均可节省直接维修成本8万～12万元。目前该技术已由徐州创之社通用技术产业研究院有限公司获得软件著作权并取得实施许可。“以前是坏了再修,现在是预测性维护。单套系统就能让非计划停运减少30%,放在化工行业,这就是实打实的安全效益与经济效益。”徐住油介绍道。

智能阀门流量压力管理系统V1.0,专为解决建筑暖通空调水系统水力失调、工业管网压力波动大、市政供水漏损率高等行业痛点打造。这套系统摒弃传统单一PID控制(传统方案超调量常达15%～20%),首创了改进PID+模型预测控制(MPC)+多目标粒子群/遗传算法协同的分层自适应控制方案:基础层采用改进PID消除静差、保障控制精度;动态层引入前馈补偿与负荷扰动预判(针对泵启停、用户侧用水量波动等场景),提前调阀抑制振荡;协同层平衡能耗与设备保护,避免控制过度。该系统阀位控制精度≤±0.5%,流量调节误差≤±1.5%(满量程),压力稳定度可控制在设定值±2%范围内,动态负荷(波动≥30%)响应时间≤2 s,超调量≤5%,管网压力波动抑制率≥85%,可有效消除水锤危害。系统内置协议转换中间件,兼容BACnet/OPC UA/Profinet等5种以上主流协议,异构系统接入仅需≤2小时,场景适配率从传统方案的60%提升至95%,支持水/油/气/蒸汽多介质适配,单站点部署≤4小时,部署效率提升50%。

徐住油强调:“我们在暖通项目中实测,这套系统年节能率能达到10%～15%;应用在市政供水中,可以把漏损率控制在8%以下。”目前,该技术已授权徐州新南湖科技有限公司实施应用。

电动阀门远程智能监控管理软件V1.0,专为解决建筑给排水、市政供排水、工业配套领域“多点分散、人工巡检、状态不可见”的痛点打造。软件构建了单平台多设备集中管控架构,支持≥30台电动阀同时在线监测,设备状态刷新延时≤3s,数据采集准确率≥99%,指令传输成功率≥99%;从权限校验→指令下发→动作执行→结果反馈的全闭环流程,将误操作率降至0,且操作全程留痕可追溯。相较传统人工巡检模式,这套系统可将阀门管控效率提升60%以上,现场操作频次降低70%,单个项目年可节约运维成本6万～12万元;软件本身轻量化,适配所有主流Windows操作系统,无需定制专用硬件,单套部署调试≤2小时,普通运维人员经过1小时培训即可独立操作。

“不需要昂贵的定制硬件,普通运维人员培训一小时就能上手。”徐住油说,技术的终极价值从来不是炫技,而是降低使用门槛。目前该软件也已经完成软件著作权的实施许可转化。

研用闭环:从“车间经验”到“核心期刊”

在徐住油看来,软件著作权解决了“能用”的问题,但要解决“好用”和“通用”的问题,必须回归基础理论。他坚持“论文服务工程,工程反哺理论”的闭环研发观,将一线经验提炼为学术范式。

2025年,他以第一作者在《智能物联技术》、《中国机械》等核心期刊连发三篇论文,均被CNKI收录。

在论文《无线阀门控制技术在农业灌溉系统控制中的应用》(《智能物联技术》2025年第4期,中国核心期刊收录)中,他系统阐述LoRa/NB#x2011;IoT无线阀控架构、土壤湿度闭环(u(t)=1当H)及极端天气应急广播(E#x2011;CMD=,强制关阀并锁定30 min);实地测试“感知–判断–执行”闭环总延迟<1.5 s,土壤湿度模式单次相对节水104.3 L,多区块准确率97.8%,应急停灌响应<1.10 s,可支持无市电场景下72小时离线运行——为丘陵山区、西北旱塬提供了可复制推广的精准灌溉实现路径。

在论文《农业滴灌系统智能阀门流量控制精度研究》(《中国机械》2025年)中,他深入剖析执行机构(步进/直流伺服,最小开度分辨率<0.5%,响应≤1.5 s,角误差≤±0.3°)与感知(热敏流量计±1.5%FS,MEMS压阻压差芯片可识<0.1 kPa波动,100 ms采样CAN/RS485)及流量–压差–开度物理模型Q=Cd·A·√(2ΔP/ρ)引入动态压差因子实时校正;西南丘陵微灌工程验证智能阀在满载/稳态/动态波动场景流量误差分别±0.022/±0.015/±0.030 L/min,较传统阀门结构误差降低70%以上。

在论文《集成式智能灌溉阀门远程控制系统设计》(《现代制造技术与装备》2025年)中,他以STM32L151C8T6+LoRa/4G为硬件平台,设计土壤湿度偏差E(t)与变化率Ec(t)双输入模糊控制器(7×7语言变量,49条IF#x2011;THEN规则),并用遗传算法优化隶属函数参数与规则库(适应度取ITAE最小);山东寿光番茄温室结果显示:较阈值法超调量降至3.1%(降83%),调节时间18 min,稳态误差±1.8%,单位面积灌溉用水减19.52%,节水效果显著。

这些看似枯燥的公式与模型,最终落地转化为实实在在的生产力。凭借在产学研用协同创新领域的突出贡献,2025年8月,徐住油应邀在北京航空航天大学主办的IHCIT 2025国际会议上作特邀口头报告;同年12月,他在第四届世界前沿科技大会获评“新时代前沿科技创新领航人物”奖,并正式加入中国发明协会成为个人会员。

价值落地:让“新质生产力”在管道节点中生长

技术只有转化为商品,才能称为“新质生产力”。徐住油名下的两项实用新型专利——“一种管道接头”与“一种可视化过滤管道接口”,虽不如软件那样高大上,却是保障物理安全的基石。据合作方反馈,相关产品累计销售额已达4850万元,并显著提升了良品率。

采访结束时已是傍晚,徐住油把记者送到实验室门口,指了指架上那排正在跑老化测试的无线阀控节点:“外界总问什么叫‘新质生产力’。对我们这行来说,就是——让最传统的部件,用最新的办法,解决最老的问题。”

从黄铜接头、铸铁闸阀到今天手握三项智能阀门软著、三篇核心论文、国际会议报告和国家级创新人物奖——徐住油十一年走过的路,恰是中国传统制造业中小微企业“专精特新”转型的微缩投影:不追风口,深耕细分;用电子、软件、算法为硬件赋能;让创新通过许可、专利实施产生真实经济效益。

当千万个阀门都变“聪明”,工厂更安全、城市水管少漏、田地用更少水打更多粮——这便是他和团队理解的产业价值。(作者:李晶晶)