CN104197473A - 多个中央空调水系统的统一控制平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多个中央空调水系统的统一控制平台，包括N个设有控制单元和监测单元的客户端和第一服务器、一个第二服务器和一个第三服务器；每个客户端的监测单元采集相应的运行数据发给对应的第一服务器；第一服务器对其添加相应编号并发给第二服务器；第二服务器由N组运行数分别建立第一模型，再优化得到N组第一控制参数发送给第三服务器；第三服务器由第一控制参数建立第二模型优化得到N组第二控制参数返回第二服务器；第二服务器由其生成N组控制程序并发送给对应的第一服务器，第一服务器将其发送给与其对应的控制单元；控制单元由新的控制程序控制相应的现场设备。本发明保证现场设备实时处在最优化运行状态，达到最大程度节能。
Description
技术领域
本发明涉及中央空调的节能管理，具体涉及多个中央空调水系统的统一控制平台。
背景技术
随着国内经济高速发展，大型现代化商业办公楼、宾馆、商场、超市不断兴起，为商用中央空调撑起巨大市场空间。
中央空调的制冷系统是为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷，制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性，所以能效系数比风冷式冷水系统和风冷式(风冷热泵)氟系统更高、更节能的中央空调水冷式冷水制冷系统被广泛的应用。
图1所示为目前一典型中央空调水冷式冷水系统图，其主要由冷冻水循环系统、冷却水循环系统以及主机(冷水机组)三部分组成：
(1)冷冻水循环系统主要由冷冻水循环泵、室内风机及冷冻水管道组成；从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻水循环泵加压送入冷冻水管道(出水)，进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸发器(回水)；室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换。
(2)冷却水循环系统主要由冷却水循环泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器组成；在冷冻水循环系统进行室内热交换时，必将带走室内大量的热能，该热能通过主机内的冷媒(制冷剂)传递给冷却水，使冷却水温度升高；冷却水循环泵将升温后的冷却水压入冷却水塔(出水)，使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷凝器(回水)。
(3)主机主要由压缩机、蒸发器以及冷凝器和冷媒(制冷剂)组成，其工作循环过程如下：
首先，低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体；在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中去。
随后，冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器，冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。
最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。
图1中的膨胀水箱是热水采暖系统和中央空调冷水制冷系统中的重要部件，它的作用是收容和补偿系统中水的胀缩量；一般都将膨胀水箱设在系统的最高点，通常都接在中央空调冷冻水循环水泵上。
这种中央空调冷水制冷系统虽然通过冷却塔与室外空气进行热补偿的方式在某种程度上达到了一定的节能性效果，但由于对其进行管理的控制程序的固定性，当客户端对温度等的要求发生改变，这种固定的控制程序并不能做到随要求改变使冷水制冷系统依然最优运行，从而做到最大程度节能；同时在不同地点的每个中央空调冷水制冷系统的控制端都要安装进行管理的控制程序，费时费力，不利于多个对客户端统一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是中央空调冷水制冷系统不能随要求改变而一直以最优状态运行，以及不同地点的多个中央空调冷水制冷系统不能统一管理的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种多个中央空调水系统的统一控制平台，包括N个设有控制单元和监测单元的客户端、N个第一服务器、一个第二服务器和一个第三服务器；
每个所述客户端分别对应匹配一个中央空调水系统，其中所述监测单元分别采集相应中央空调水系统的每一个现场设备的运行数据，并发送给对应的所述第一服务器；所述第一服务器将所述运行数据添加上与相应中央空调相对应的编号后分别保存并通过互联网发送至所述第二服务器；所述第二服务器根据N组所述运行数据的历史数据进行分析，并分别建立与每个中央空调水系统对应的第一模型，通过优化所述第一模型得到N组第一控制参数，再将所述N组第一控制参数通过互联网发送给所述第三服务器；所述第三服务器根据所述N组第一控制参数建立第二模型，并通过优化所述第二模型得到N组第二控制参数返回所述第二服务器；
所述第二服务器根据N组第二控制参数生成N组控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器，每个所述第一服务器将新控制程序发送给与其对应的客户端上的控制单元；每个所述控制单元根据新的控制程序控制相应的现场设备。
在上述多个中央空调水系统的统一控制平台中，还设有M个第四服务器；
每个所述第四服务器分别实时获取所述第二服务器上指定中央空调水系统的所述运行数据进行分析，并分别建立与该中央空调水系统对应的第三模型，通过优化所述第三模型得到第三控制参数返回给所述第二服务器，所述第二服务器根据第三控制参数生成控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器，所述第一服务器将新控制程序发送给与其对应的客户端上的控制单元；每个所述控制单元根据新的控制程序控制相应的现场设备。
在上述多个中央空调水系统的统一控制平台中，还设有M个第四服务器；
每个所述第四服务器分别实时获取所述第二服务器上指定中央空调水系统的所述运行数据进行分析，并分别建立与该中央空调水系统对应的第三模型，通过优化所述第三模型得到第三控制参数发送给所述第三服务器；
所述第三服务器根据所述第三控制参数建立第三模型，并通过优化所述第三模型得到第三控制参数返回所述第二服务器；
所述第二服务器根据第三控制参数生成控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器，所述第一服务器将新控制程序发送给与其对应的客户端上的控制单元；每个所述控制单元根据新的控制程序控制相应的现场设备。
在上述多个中央空调水系统的统一控制平台中，所述第一服务器、第二服务器以及第三服务器和第四服务器通过互联网组成统一控制平台，可以实现所有数据的传输、存储、权限分配以及程序的执行、下载远程操作。
本发明通过第一服务器对每个客户端不同的要求数据进行整理，在利用第二服务器对整理后的各个客户端的数据进行整合处理，得到根据各个客户端要求所需要的制冷总量，再由第三服务器据此进行建立模型，实时得到精确的最优的现场设备运行数据，以保证现场设备实时处在最优化运行状态，达到最大程度节能。
附图说明
图1为目前典型中央空调水冷式冷水系统图；
图2为本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台结构图；
图3为本发明中与客户端对应匹配一个中央空调水系统现场各设备以及监测单元采集的数据信息示意图；
图4为本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台实施例二结构图；
图5为本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台实施例三结构图；
图6为本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台工作流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。
实施例一：
如图2所示，本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台包括：N个设有控制单元11和监测单元12的客户端10、N个第一服务器20以及一个通过互联网连接的第二服务器30和一个通过互联网连接的第三服务器40。
每个客户端10分别对应匹配一个中央空调水系统，其中监测单元11分别采集相应中央空调水系统的每一个现场设备的运行数据(如图3中的各设备对应的列表)，并发送给与每个所述客户端10对应的第一服务器20；每个第一服务器20将接收的运行数据添加上与相应中央空调对应的编号后分别保存，并通过互联网发送至第二服务器30；第二服务器30根据接收到的N组所述运行数据的历史数据进行分析，并分别建立与每个中央空调水系统对应的第一模型，通过优化所述第一模型得到N组第一控制参数，再将所述N组第一控制参数通过互联网发送给第三服务器40；第三服务器40根据N组第一控制参数建立第二模型，并通过优化所述第二模型得到N组第二控制参数返回第二服务器30；
第二服务器30根据N组第二控制参数生成N组控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器20，每个第一服务器20将新控制程序发送给与其对应的客户端10上的控制单元11；每个控制单元11根据新的控制程序控制相应的现场设备。
本发明中每个第一服务器和现场控制单元有专用通信模块，现场控制单元和第一服务器是实现双向的通讯，即现场控制单元的数据可以通讯给第一服务器，第一服务器的程序也可以直接通讯下载给控制单元，这个在运行过程中是靠通讯模块建立的实时在线通道实现的；同时第一服务器和在互联网上的第二服务器上的平台建立有通信通道，可以实现寻址、数据的传输及程序的下载等功能。
实施例二：
如图4所示，本发明还提供了一种多个中央空调水系统的统一控制平台，该多个中央空调水系统的统一控制平台还设有M个第四服务器50，这个第四个服务器实际上是第三方公司的服务器，这个服务器可以供第三方公司参与到这个系统里来进行节能管理，节能投资等商业活动。
第二服务器和第四服务器为双向传输，即第二服务器把数据给第四服务器，第四服务器把要求或是简单的模型发给第二服务器；第三服务器以第二服务器的数据为准。
每个第四服务器50分别实时获取第二服务器30上指定中央空调水系统的所述运行数据进行分析，并分别建立与该中央空调水系统对应的第三模型，通过优化所述第三模型得到第三控制参数返回给第二服务器30，第二服务器30根据第三控制参数生成控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器20，每个第一服务器20将新控制程序发送给与其对应的客户端10上的控制单元11；每个控制单元11根据新的控制程序控制相应的现场设备。
实施例三：
如图5所示，本发明还提供了一种多个中央空调水系统的统一控制平台，该多个中央空调水系统的统一控制平台还设有M个第四服务器50；每个第四服务器50分别实时获取第二服务器30上指定中央空调水系统的所述运行数据进行分析，并分别建立与该中央空调水系统对应的第三模型，通过优化所述第三模型得到第三控制参数发送给第三服务器40；
第三服务器40根据所述第三控制参数建立第三模型，并通过优化所述第三模型得到第三控制参数返回第二服务器30；
第二服务器30根据第三控制参数生成控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器20，每个第一服务器20将新控制程序发送给与其对应的客户端10上的控制单元11；每个所述控制单元11根据新的控制程序控制相应的现场设备。
在本发明中，第一服务器20、第二服务器30以及第三服务器40和第四服务器50通过互联网组成统一控制平台，可以实现所有数据的传输、存储、权限分配以及程序的执行、下载远程操作，以保证多个控制单元的数据及程序和通讯等功能在一个平台上实现对接，这是单纯靠网络无法实现的。
实施例四：
在本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台中，每个第一服务器20还设有数据审核单元，用于对从相应监测单元12获取的运行数据进行审核，审核合格后才能对其进行分析；审核不合格时将此组相应数据丢弃，并发送不合格信息给控制单元11，控制单元11指令监测单元重新获取现场设备信息，并发送给第一服务器20。这种设计不仅节省时间，提高工作效率，而且可以保证最优数据的实时性。
图3为本发明中与客户端对应匹配一个中央空调水系统现场各设备以及监测单元采集的数据信息示意图，在本图中有四个现场设备，分别为冷却塔、冷却水循环泵以及冷水机组和冷冻水循环泵，下面以此为具体实施例，并结合说明书附图6对本发明提供的多个中央空调水系统的统一控制平台的工作流程进行说明。
步骤A101、X个客户端(中央空调水系统)的控制单元向对应的第一服务器发送服务申请(X≤N)；
步骤A102、对应的第一服务器对服务申请进行审核，当审核通过时执行步骤A103；否则执行步骤A101；
步骤A103、服务申请通过后第一服务器向对应的客户端发送数据上传协议；
步骤A104、X个客户端的控制单元指令监测单元从现场设备冷却塔、冷却水循环泵以及冷水机组和冷冻水循环泵上分别采集他们的运行数据；
如图3中冷却塔、冷却水循环泵以及冷水机组和冷冻水循环泵指向的四个列表分别为他们的运行数据。
步骤A105、X个客户端的监测单元分别将采集的对应四组运行数据和记录时间发送给对应的第一服务器；
步骤A106、每个接收到运行数据的第一服务器的数据审核单元审核运行数据是否合格，如果合格则执行步骤A108；否则执行步骤A107；
判断各设备运行数据是否合格的主要依据是他们指向列表中的记录时间，当记录时间过期时，获取的运行数据不合格。
步骤A107、运行数据不合格的第一服务器向相应客户端的控制单元发送不合格信号，控制单元指令监测单元重新采集现场各设备信息，并发送给对应的第一服务器，然后执行步骤A106；
步骤A108、运行数据合格的各个第一服务器对运行数据添加上与相应中央空调对应的编号后分别保存，并通过互联网发送至远端第二服务器；
步骤A109、第二服务器根据接收到的X组所述运行数据的历史数据进行分析，并分别建立与每个中央空调水系统对应的第一模型，通过优化所述第一模型得到X组第一控制参数，再将所述X组第一控制参数通过互联网发送给第三服务器；
以图3中的冷却塔为例，根据其指向的列表中的数据T3、T4以及Hz1和Hz2计算出地址为冷却塔的能耗K1、K2，形成新的数据列表，同时将冷却塔指向的列表中的记录时间标注在新列表中；
采用同样的方法对冷却水循环泵、冷水机组和冷冻水循环泵指向的列表分别进行处理，得到新的关于各自能耗的新列表；同时也计算出完成客户端要求数据的耗能Kn1,并以上述新列表的形式输出，而这样得到的五组新列表数据就为该中央空调水系统现场各设备运行数据的第一模型，而在本实施例中最多可能有N组这样的第一模型。
在利用上述第一模型，计算出每个中央空调水系统最优化的冷却塔、冷却水循环泵以及冷水机组和冷冻水循环泵的总能耗K，以及该冷水机组的总制冷量Q和热能效比COP＝Q/PQ,同时计算出每个客户端对应的一个中央空调水系统的总能耗Kx，此为该中央空调水系统第一控制参数。
步骤A110、第三服务器根据X组第一控制参数建立第二模型，并通过优化所述第二模型得到X组第二控制参数,并发送给第二服务器；
根据第一控制参数计算得出每个客户端新的冷却塔、冷却水循环泵以及冷水机组和冷冻水循环泵的第二模型，即水流量δ1以及冷却塔(Hz1、Hz2)、冷却水循环泵(Hz3)、冷冻水循环泵(Hz4)的各自运行频率，对第二模型进行优化，得到第二控制参数，再通过互联网发送给第二服务器；
步骤A111、第二服务器根据X组第二控制参数编制最新逻辑的X组新控制程序，并通过互联网分别发送给与相应中央空调相对应的编号对应第一服务器；
步骤A112、每个第一服务器将接收到的新控制程序发送给对应客户端的控制单元；
步骤A113、每个控制单元决定是否将其发送到对应的现场设备进行运行；如果是执行步骤A114；否则，执行操作结束；
步骤A114、控制单元将各设备新控制程序发送给各个现场设备，控制现场设备运行，操作结束。
以上所述实施方式仅为本发明的一种实例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均含于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.多个中央空调水系统的统一控制平台，其特征在于，包括N个设有控制单元和监测单元的客户端、N个第一服务器、一个第二服务器和一个第三服务器；
每个所述客户端分别对应匹配一个中央空调水系统，其中所述监测单元分别采集相应中央空调水系统的每一个现场设备的运行数据，并发送给对应的所述第一服务器；所述第一服务器将所述运行数据添加上与相应中央空调相对应的编号后分别保存并通过互联网发送至所述第二服务器；所述第二服务器根据N组所述运行数据的历史数据进行分析，并分别建立与每个中央空调水系统对应的第一模型，通过优化所述第一模型得到N组第一控制参数，再将所述N组第一控制参数通过互联网发送给所述第三服务器；所述第三服务器根据所述N组第一控制参数建立第二模型，并通过优化所述第二模型得到N组第二控制参数返回所述第二服务器；
所述第二服务器根据N组第二控制参数生成N组控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器，每个所述第一服务器将新控制程序发送给与其对应的客户端上的控制单元；每个所述控制单元根据新的控制程序控制相应的现场设备。
2.如权利要求1所述的多个中央空调水系统的统一控制平台，其特征在于，还设有M个第四服务器；
每个所述第四服务器分别实时获取所述第二服务器上指定中央空调水系统的所述运行数据进行分析，并分别建立与该中央空调水系统对应的第三模型，通过优化所述第三模型得到第三控制参数返回给所述第二服务器，所述第二服务器根据第三控制参数生成控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器，所述第一服务器将新控制程序发送给与其对应的客户端上的控制单元；每个所述控制单元根据新的控制程序控制相应的现场设备。
3.如权利要求1所述的多个中央空调水系统的统一控制平台，其特征在于，还设有M个第四服务器；
每个所述第四服务器分别实时获取所述第二服务器上指定中央空调水系统的所述运行数据进行分析，并分别建立与该中央空调水系统对应的第三模型，通过优化所述第三模型得到第三控制参数发送给所述第三服务器；
所述第三服务器根据所述第三控制参数建立第三模型，并通过优化所述第三模型得到第三控制参数返回所述第二服务器；
所述第二服务器根据第三控制参数生成控制程序，并根据与相应中央空调相对应的编号分别发送给对应的第一服务器，所述第一服务器将新控制程序发送给与其对应的客户端上的控制单元；每个所述控制单元根据新的控制程序控制相应的现场设备。
4.如权利要求2或3所述的多个中央空调水系统的统一控制平台，其特征在于，所述第一服务器、第二服务器以及第三服务器和第四服务器通过互联网组成统一控制平台，可以实现所有数据的传输、存储、权限分配以及程序的执行、下载远程操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: Unified control platform for central air-conditioning water systems Effective date of registration: 20180710 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO ADDSUN ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: 2018370010069 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190723 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO ADDSUN ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: 2018370010069 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Unified control platform for central air-conditioning water systems Effective date of registration: 20190813 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO ADDSUN ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: Y2019990000061 |
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Date of cancellation: 20200901 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO AIDESEN ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019990000061 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Unified control platform for multiple central air conditioning water systems Effective date of registration: 20200901 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO AIDESEN ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990001058 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20210816 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO AIDESEN ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990001058 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |