CN105674473B

CN105674473B - 一种环境调控系统

Info

Publication number: CN105674473B
Application number: CN201510421433.9A
Authority: CN
Inventors: 丁成伟; 朱本春; 高鹤; 王伟
Original assignee: Shandong Zhengchen Polytron Technologies Co Ltd
Current assignee: Shandong Zhengchen Polytron Technologies Co Ltd
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2018-08-10
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: CN105674473A

Abstract

本发明涉及一种自动调控系统，尤其是涉及一种环境调控系统；包括决策控制主机、服务器管理系统、工作站监控系统、监测系统和执行设备；其中所述的决策控制主机包括环境调控决策模块群、中央处理器、联机通信模块、总线IO、数模IO、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块；其中所述的服务器管理系统包括工作流模块、主处理模块、关系数据库、系统管理模块、BS/CS管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块、联机通信模块；其中所述的工作站监控系统包括主处理模块、网络通信模块、环境调控展现系统、决策支持系统；本发明提供的技术方案适用于对户外环境的监测，实现了低成本高准确性的环境监测。

Description

一种环境调控系统

技术领域

本发明涉及一种自动调控系统，尤其是涉及一种环境调控系统。

背景技术

环境调控装置系统实现了决策支持技术的应用，不同于传统的过程控制理论，本系统通过对海量的生产数据进行挖掘和分析,生成最优化的控制逻辑，通过多维度协同风机、加热机、制冷机、加湿机、除湿机、空气净化等设备，实现对工业、农业等领域的各种生产和工作环境的调控，由于充分应用了通风技术，最大限度地降低空调、加湿机、除湿机、空气净化器等设备的启动频率，缩短启动时间，延长设备的使用寿命，降低能耗，并且可提高室内的空气品质，保证工作人员的身体健康，具有绿色环保的特性。

环境调控装置系统可以大大降低国家和企事业单位在调节生产和工作环境方面的投入，降低能耗，降低对大气环境的污染。

但是当前大部分的研究是做到只考虑温湿度效果的控制。这种控制不考虑或很少考虑受控环境中的物理和生理过程对温湿度的影响，需要人的参与，注重环境因子的精确控制，这是温湿度控制的传统研究领域。温湿度环境的计算机控制通常的控制算法是按照启发方式来设计的，先前我们研究成功的己经投入运行的温湿度自控系统的控制策略就是如此。这种控制算法是通过开启规则来决定加热和通风的，通过单闭环比例控制来实现调节。这种控制方式虽然已经取得了成功，但是从底层的控制器性能来看，它的超调、上升时间、震荡等不能以系统的、更具洞察力的方式来处理;而且这种系统需要用户来定义大量的可调参数，参数设置的不同对能源的消耗、人力资源的使用、和对受控环境产生影响也不同，所以这种控制方式对种植者的依赖性较强。

目前已经出现了结合受控环境中的物理和生理过程的复合控制。只考虑温湿参数的精确控制的控制算法来控制温湿度的调节目前是PDF控制算法和PI控制算法，结果显示出PDF控制算法具有更好的抗扰性能、控制效果。但由于温湿度温湿度的动态特性具有较强的非线性，用传统的技术很难对温湿度建立模型和控制。提出了用模糊控制技术来控制温湿度气候的框架，从上面的分析中可以看出:虽然对温湿度的参数的控制从简单算法的使用到软计算的控制方法的使用，但这种研究的内容主要还是为了找到合适的控制算法达到控制温湿度气候参数的目的，这样的控制策略的研究就是为了控制温湿度气候参数而控制温湿度的气候参数，温湿度气候参数的要求能达到控制的目的，即就是把温湿度气候控制纯粹看作是个过程控制问题来研究的。虽然应用了先进的控制算法，但是控制的目的还是属于过程控制中的被控量的精确控制。

发明内容

为了解决以上的技术问题本发明提供了一种系统采用多级堆叠式监控和管理，通过使用微处理器技术和计算机技术，实现数据的的采集、监视和自动控制，以下是具体技术方案：一种环境调控系统，包括对环境数据进行获取，发布环境调控决策命令，接收命令对环境调控执行和数据进行储存，其特征在于，所述的环境调控系统包括决策控制主机、服务器管理系统、工作站监控系统、监测系统和执行设备；其中所述的决策控制主机包括环境调控决策模块群、中央处理器、联机通信模块、总线IO、数模IO、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块；其中所述的服务器管理系统包括工作流模块、主处理模块、关系数据库、系统管理模块、BS/CS管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块、联机通信模块；其中所述的工作站监控系统包括主处理模块、网络通信模块、环境调控展现系统、决策支持系统；其中所述的监测系统包括传感器；其中所述的执行设备包括执行器。

所述的中央处理器分别与环境调控决策模块、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块、联机通信模块、总线IO双向联接。

进一步的，所述的服务器管理系统主处理模块分别与工作流、关系数据库、系统管理模块、BS/CS管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块双向联接，其中关系数据库还与工作流进行双向联接。

进一步的，所述的工作站监控系统主处理模块分别与环境调控展现模块、决策支持模块、网络通信模块双向联接。

进一步的，所述的环境调控决策模块群包括与空气品质分析模块、焓湿曲线探测模块双向联接的环境参数模块和环境分析引擎，其中所述的空气品质分析模块与焓湿曲线探测模块双向联接。

进一步的，所述的环境调控展现包括焓湿曲线展现、历史曲线展现、设备状态展现、空气品质展现、软启停控制、报警展现；其中所述的决策支持包括历史数据查询模块、统计分析数据展示模块、统计分析曲线展示模块、报表工具。

进一步的，所述的传感器包括温湿度传感器、空气品质采样传感器。

进一步的，所述的执行设备包括风机、空调、加湿机、除湿机。

有益效果：决策控制主机高度集成空气调节、工业控制、微电子应用等领域的诸多技术，内置双机热备（HA）技术，DSS-ER核心决策系统，实现了对应用空间的温度、湿度、空气品质等环境指标的恒定控制或区间控制。决策控制主机提供标准的DI/DO和AI/AO，挂接数字量和模拟量输入输出设备，支持TCP/IP协议和RS485协议，挂接联网型设备，可满足多种设备接入和各种组网要求。系统采用模块化设计，通过在系统总线上挂接各种功能模块实现各种功能，便于今后对系统的维护、扩容和升级。

在核心数据库中存放环境测控决策模块群所需的基础数据和决策数据。基础数据包括3部分，分别是温湿度区间数据，焓湿曲线坐标数据，室内外温湿度历史数据（和空气品质历史数据）。决策数据包括自动/定时启停优先级、启停时间数据、允许运行时间数据、历史室内外的空气指标数据，包括温度、湿度、空气品质等。

采用核心数据库支撑，通过强大的工作流驱动环境分析引擎，实现全功能应用，包括标准功能和定制功能。环境分析引擎内置了暖通空调规范标准，具备开放性输入和决策输出，实现对环境的最优化调节。整个工作流程主要包括环境数据获取、环境调控决策、环境调控执行、和数据存储。环境调控决策逻辑中植入了决策数据库，能实现无人干预下的智能调控。环境调控决策同时服从时间控制，包括启停间隔时间阀值要求、工作时间要求等；在人工干预下，可实现环境的定时调控、强制进行调控、强制取消调控等。

附图说明

图1为本发明的决策控制主机的框图。

图2为本发明的服务器管理系统的框图。

图3为本发明的工作站监控系统的框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步的描述。

图1为发明的决策控制主机的示意图，从图上可知决策控制主机包括环境调控决策模块群、中央处理器、联机通信模块、总线IO、数模IO、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块，其中中央处理器分别与环境调控决策模块、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块、联机通信模块、总线IO双向联接，决策控制主机采用工作流引擎实现无人干预下的运行。整个工作流程主要包括环境数据获取、环境调控决策、环境调控执行、和数据存储。环境调控决策逻辑中植入了决策数据库，能实现无人干预下的智能调控。环境调控决策同时服从时间控制，包括启停间隔时间阀值要求、工作时间要求等，通过集成空气调节、工业控制、微电子应用等领域的诸多技术，内置双机热备技术，DSS-ER核心决策系统，实现了对应用空间的温度、湿度、空气品质等环境指标的恒定控制或区间控制。决策控制主机提供标准的DI/DO和AI/AO，挂接数字量和模拟量输入输出设备，支持TCP/IP协议和RS485协议，挂接联网型设备，可满足多种设备接入和各种组网要求。系统采用模块化设计，通过在系统总线上挂接各种功能模块实现各种功能，便于今后对系统的维护、扩容和升级，并在在核心数据库中存放环境测控决策模块群所需的基础数据和决策数据。基础数据包括3部分，分别是温湿度区间数据，焓湿曲线坐标数据，室内外温湿度历史数据（和空气品质历史数据）。决策数据包括自动/定时启停优先级、启停时间数据、允许运行时间数据、历史室内外的空气指标数据，包括温度、湿度、空气品质等。

图2为本发明的服务器管理系统示意图，从图上可知服务器管理系统包括工作流模块、主处理模块、关系数据库、系统管理模块、BS/CS管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块、联机通信模块，其中主处理模块分别与工作流、关系数据库、系统管理模块、BS/CS管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块双向联接，其中关系数据库还与工作流进行双向联接，整个服务器管理系统的工作流程主要包括读取控制器的环境决策数据、永久存储环境调控决策数据、发布决策数据给工作站监控，接受工作站的决策请求、永久存储环境调控决策数据、发送环境决策数据给控制器执行，和系统管理，整个工作流程采用事件驱动的机制，实现了多进程并发处理，服务器管理实现对控制器的管理、工作站的管理、网络的管理和人员的管理。

图3为发明的工作站监控系统的示意图，从图上可知工作站监控系统包括主处理模块、网络通信模块、环境调控展现系统、决策支持系统，其中环境调控展现包括焓湿曲线展现、历史曲线展现、设备状态展现、空气品质展现、软启停控制、报警展现；其中决策支持包括历史数据查询模块、统计分析数据展示模块、统计分析曲线展示模块、报表工具，整个工作流程主要包括工作登录、读取环境决策数据、发送环境调控决策数据、和决策支持。整个工作流程采用事件驱动的机制，实现了多进程并发处理。工作站监控实现了分布式的管理，可以使用安全级别最高的客户端软件进行监控，或使用安全级别要求不高的IE浏览器进行监控。

本发明能够实现在封闭空间内实现恒温恒湿，温湿度的波动区间控制在在2%之内，以物理实验室为例，应用空间为50平方米，温度区间为20-21℃，湿度区间为：60-85%，每年原耗电为3.5万度，现耗电为2.1万度，节省40%；在中小空间范围内实现温湿度区间控制，温湿度的波动区间控制在5%之内，可以通过室内外换风调节室内的温湿度和空气品质。

实施例1

带电工具室，应用空间为100平方米，温度区间为：室外温度+5℃，湿度区间为：<=6%，每年原耗电为13万度，现耗电为5万度，节省60%；在大空间范围内实现温湿度区间控制，温湿度的波动区间控制在7%之内。

实施例2

档案库房，应用空间为300平方米，温度区间为：14-24℃，湿度区间为：45-60%，每年原耗电为22万度，现耗电为8万度，节省60%。

Claims

1.一种环境调控系统，包括对环境数据进行获取，发布环境调控决策命令，接收命令对环境调控执行和数据进行储存，其特征在于，所述的环境调控系统包括决策控制主机、服务器管理系统、工作站监控系统、监测系统和执行设备；其中所述的决策控制主机包括环境调控决策模块群、中央处理器、联机通信模块、总线IO、数模 IO、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块；其中所述的服务器管理系统包括工作流模块、主处理模块、关系数据库、系统管理模块、BS/CS 管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块、联机通信模块；其中所述的工作站监控系统包括主处理模块、网络通信模块、环境调控展现系统、决策支持系统；其中所述的监测系统包括传感器；其中所述的执行设备包括执行器。

2.根据权利要求 1 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的中央处理器分别与环境调控决策模块群、数据存储模块、时间控制模块、协议转换模块、双机热备模块、联机通信模块、总线 IO 双向联接。

3.根据权利要求 1 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的服务器管理系统主处理模块分别与工作流模块、关系数据库、系统管理模块、BS/CS 管理模块、设备管理模块、操作人员管理模块双向联接，其中关系数据库还与工作流进行双向联接。

4.根据权利要求 1 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的工作站监控系统主处理模块分别与环境调控展现系统、决策支持系统、网络通信模块双向联接。

5.根据权利要求 2 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的环境调控决策模块群包括与空气品质分析模块、焓湿曲线探测模块双向联接的环境参数模块和环境分析引擎，其中所述的空气品质分析模块与焓湿曲线探测模块双向联接。

6.根据权利要求 4 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的环境调控展现系统包括焓湿曲线展现、历史曲线展现、设备状态展现、空气品质展现、软启停控制、报警展现；其中所述的决策支持系统包括历史数据查询模块、统计分析数据展示模块、统计分析曲线展示模块、报表工具。

7.根据权利要求 1 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的传感器包括温湿度传感器、空气品质采样传感器。

8.根据权利要求 1 所述的一种环境调控系统，其特征在于，所述的执行设备包括风机、空调、加湿机、除湿机。