CN105703489B - 一种蓄能水池综合数据分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄能水池综合数据分析系统，包括主控制器和数据检测模块，数据检测模块包括由静压传感器和多个温度传感器组成的检测探头；不仅可以在线监测水池的不同层间段温度，显示斜温层分布，水池液位状态，水池的体积等水池的基本信息，还可以实时分析蓄能水池的蓄能量大小，实施把握系统的运行数据，根据各地运行电力峰谷值时间段设定，智能的预判断蓄能池可以使用的时间，从而指导主机的开机策略。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据分析系统。
背景技术
蓄能水池的应用在中央空调系统中起到调峰及负荷调节的功能，在电力需求低谷时启动制冷、制热设备，将产生的冷热量存储在水中，在电力需求高峰时，将储存的冷热量释放出来，同时在末端负荷量与主机最高运行能效不匹配时，通过蓄能水池达到调节负荷，减少能耗的功能。目前针对蓄能水池的数据监测仅限于外部管道温度的监测，运营人员通过经验或温度数据判断蓄能池的蓄能量，无法得知蓄能池斜温层的分布情况及蓄能量等重要参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的蓄能池综合性数据分析系统，可以在线监测水池的不同层间段温度实时分析蓄能水池的蓄能量大小。
本发明提供的技术方案是：
一种蓄能水池综合数据分析系统，包括主控制器和数据检测模块，数据检测模块包括由静压传感器和多个温度传感器组成的检测探头，温度传感器通过防水总线电缆串联，每个温度传感器都包裹有防水密封圈，温度传感器均匀分布在电缆上，数据检测的时候，将检测探头竖直放置在蓄能水池中，蓄能水池的温水层、斜温层和冷水层都有温度传感器穿过，静压传感器设置在蓄能水池的底部，静压传感器用于检测水池的水深，当水深低于设定值时提示对水池内加水，对温度传感器按顺序进行编号，主控制器读取每个温度传感器的温度数据，主控制器分别计算蓄能水池的日蓄能量、蓄能水池预计蓄完所需时间、蓄能水池预计能供能时间，
其中计算蓄能水池的蓄能量，ESC＝V*1.163*η*⊿t/P
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
V——蓄能水池体积，
η——蓄冷效率，与蓄槽结构、形式、保温情况有关，取为0.8～0.9，
⊿t——水蓄冷槽可利用的进出水温差，通过温度传感器测得，
P——容积率，与贮槽结构，形式有关，为1.08～1.3；
计算蓄能水池预计蓄完所需时间，计算过程如下：
Tr＝(ESC-ESCTn蓄)/(ESCTn蓄-ESCTn+1蓄)
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
Tr——蓄完所需时间,以分钟为单位，
ESCTn蓄——此一分钟蓄能总量，
ESCTn+1蓄——下一分钟蓄能总量；
计算蓄能水池预计能供能时间，计算过程如下：
Tg＝(ESC-ESCTn释)/(ESCTn-1释-ESCTn释)
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
Tg——释放完所需时间，以分钟为单位，
ESCTn释——此一分钟释能总量，
ESCTn-1释——上一分钟释能总量；
其中读取温度传感器数据的过程如下：
STEP1：初始化过程由主控制器发出复位脉冲，确定总线上有温度传感器，且准备就绪；
STEP2：初始化过程由温度传感器发出应答脉冲，确定温度传感器数量及温度传感器ROM代码；
STEP3：主控制器对所将要采集的温度传感器数字信号转换为温度信号；
STEP4：等待总线通道的释放；
STEP5：进行读取温度传感器操作初始化；
STEP6：确定要读取的温度传感器数量；
STEP7：匹配ROM命令与ROM代码，允许主控制器访问多节点系统中某个指定的温度传感器，其他温度传感器处于等待状态；
STEP8：当完全匹配时，温度传感器应答主控制器的读命令；
STEP9：当数据位读取完毕后，转存至内部寄存器内；
STEP10：寄存器堆栈数增加；
STEP11：温度传感器数量寄存器减少；
STEP12：重新进行读取温度传感器操作初始化；
STEP13：判断是否将所有温度传感器数量读取完毕，即温度传感器数量是否为0，如果为0，则转到STEP14读取程序结束，如果不为0，则转到STEP7。
所述主控制器采用AT89C51单片机。
所述温度传感器采用DS18B20芯片。
所述主控制器与数据检测模块之间通过RS485通讯接口进行连接。
本发明的蓄能池综合性数据分析系统，不仅可以在线监测水池的不同层间段温度，显示斜温层分布，水池液位状态，水池的体积等水池的基本信息，还可以实时分析蓄能水池的蓄能量大小，实施把握系统的运行数据，根据各地运行电力峰谷值时间段设定，智能的预判断蓄能池可以使用的时间，从而指导主机的开机策略。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明的检测探头的结构示意图。
图3是本发明的温度传感器数据读取流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
由图1、2所示，蓄能水池综合数据分析系统主要由两个部分组成，一是数据监测模块，包括由静压传感器1和多个温度传感器2组成的检测探头10，温度传感器器采用DS18B20芯片，温度传感器通过防水总线电缆3串联，每个温度传感器都包裹有防水密封圈4，温度传感器均匀分布在电缆上，数据检测的时候，将检测探头竖直放置在蓄能水池中，蓄能水池的温水层、斜温层和冷水层都有温度传感器穿过，可以检测多层水池温度，检测蓄能水池进水口温度和蓄能水池出水口温度，静压传感器设置在蓄能水池的底部，静压传感器通过水的压力来检测蓄能水池的水深(蓄水的深度)，当水深低于设定值时提示对水池内加水；
二是主控制器单元，控制器采用AT89C51单片机进行数据采集及数据计算，AT89C51与检测探头之间通过RS485通讯接口进行连接，Modbus-RTU通讯协议进行数据的远传，实现单总线传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线资源结构简单成本低廉便于总线扩展和维护等诸多优点。
在蓄冷与放冷期间，蓄水池中的水分为三层：冷水层、斜温层、温(热)水层，进行数据采集的时候，首先对温度传感器按照从上到下或者从下到上的顺序进行编号，主控制器读取每个温度传感器的温度数据，这样可以获得进水温度、出水温度以及水池中各层的水温，由此主控制器分别计算蓄能水池的日蓄能量、蓄能水池预计蓄完所需时间、蓄能水池预计能供能时间，
其中计算蓄能水池的蓄能量，ESC＝V*1.163*η*⊿t/P
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
V——蓄能水池体积，
η——蓄冷效率，与蓄槽结构、形式、保温情况有关，一般取为0.8～09，
⊿t——水蓄冷槽可利用的进出水温差，通过温度传感器测得，
P——容积率，与贮槽结构，形式有关，一般为1.08～1.3；
计算蓄能水池预计蓄完所需时间，计算过程如下：
Tr＝(ESC-ESCTn蓄)/(ESCTn蓄-ESCTn+1蓄)
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
Tr——蓄完所需时间,以分钟为单位，
ESCTn蓄——此一分钟蓄能总量，
ESCTn+1蓄——下一分钟蓄能总量；
计算蓄能水池预计能供能时间，计算过程如下：
Tg＝(ESC-ESCTn释)/(ESCTn-1释-ESCTn释)
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
Tg——释放完所需时间，以分钟为单位，
ESCTn释——此一分钟释能总量，
ESCTn-1释——上一分钟释能总量。
同时可以计算水池中斜温层(即冷水和热水混合层)的厚度，水温循环差值计算斜温层分布厚度计算，计算过程如下：
B[n]＝Abs(Tn-Tn+1) n为大于等于1的整数
式中：B[n]——定义数组存放相邻温差
Abs——取相邻差值绝对值函数
Tn、Tn+1——相邻两个温度传感器的温度数值
在多个相邻温差当中，有两个值特别大的，一个是在冷水层与斜温层交界处，一个是在热水层与斜温层交界处，即取数组中的最大的两个值，这样可以确定两个交界处的温度传感器，以及两者之间的竖直方向的垂直距离，从而确定斜温层的上下厚度。
本发明的数据分析系统可以实时把握系统的运行数据，根据各地运行电力峰谷值时间段设定，智能的预判断蓄能池可以使用的时间，从而指导主机的开机策略。
数据分析系统的每个温度传感器DS18B20在存储器中都有唯一的序列号，主控制器在对温度数据采集之前，需逐一接入DS18B20，用读ROM命令将每个DS18B20的序列号读出并记录。在多路信号测量时，即多个温度传感器测量时，主控制器要发出匹配ROM命令，主控制器提供64位序列号，针对该序列号的DS18B20进行温度变换，通过轮循匹配ROM指令，再逐一读回每个DS18B20的温度数据，数据读取过程如图3所示，
STEP1：初始化过程由主控制器发出复位脉冲，确定总线上有温度传感器，且准备就绪；
STEP2：初始化过程由温度传感器发出应答脉冲，确定温度传感器数量及温度传感器ROM代码；
STEP3：主控制器对所将要采集的温度传感器DS18B20数字信号转换为温度信号；
STEP4：等待总线通道的释放；
STEP5：进行读取温度传感器DS18B20操作初始化；
STEP6：确定要读取的温度传感器DS18B20数量；
STEP7：匹配ROM命令与ROM代码，允许主控制器访问多节点系统中某个指定的温度传感器，其他温度传感器处于等待状态。
STEP8：当完全匹配时，温度传感器应答主控制器的读命令；
STEP9：当数据位读取完毕后，转存至内部寄存器内；
STEP10：寄存器堆栈数增加；
STEP11：DS18B20数量寄存器减少；
STEP12：重新进行读取DS18B20操作初始化；
STEP13：判断是否将所有DS18B20数量读取完毕，即温度传感器DS18B20数量是否为0，如果为0，则转到STEP14读取程序结束，如果不为0，则转到STEP7。
Claims (4)
1.一种蓄能水池综合数据分析系统，其特征在于，包括主控制器和数据检测模块，数据检测模块包括由静压传感器和多个温度传感器组成的检测探头，温度传感器通过防水总线电缆串联，每个温度传感器都包裹有防水密封圈，温度传感器均匀分布在电缆上，数据检测的时候，将检测探头竖直放置在蓄能水池中，蓄能水池的温水层、斜温层和冷水层都有温度传感器穿过，静压传感器设置在蓄能水池的底部，静压传感器用于检测水池的水深，当水深低于设定值时提示对水池内加水，对温度传感器按顺序进行编号，主控制器读取每个温度传感器的温度数据，主控制器分别计算蓄能水池的日蓄能量、蓄能水池预计蓄完所需时间、蓄能水池预计能供能时间，
其中计算蓄能水池的蓄能量，ESC＝V*1.163*η*⊿t/P
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
V——蓄能水池体积，
η——蓄冷效率，与蓄槽结构、形式、保温情况有关，取为0.8～0.9，
⊿t——水蓄冷槽可利用的进出水温差，通过温度传感器测得，
P——容积率，与贮槽结构，形式有关，为1.08～1.3；
计算蓄能水池预计蓄完所需时间，计算过程如下：
Tr＝(ESC-ESCTn蓄)/(ESCTn蓄-ESCTn+1蓄)
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
Tr——蓄完所需时间,以分钟为单位，
ESCTn蓄——此一分钟蓄能总量，
ESCTn+1蓄——下一分钟蓄能总量；
计算蓄能水池预计能供能时间，计算过程如下：
Tg＝(ESC-ESCTn释)/(ESCTn-1释-ESCTn释)
式中：ESC——设计日水池蓄能量，
Tg——释放完所需时间，以分钟为单位，
ESCTn释——此一分钟释能总量，
ESCTn-1释——上一分钟释能总量；
其中读取温度传感器数据的过程如下：
STEP1：初始化过程由主控制器发出复位脉冲，确定总线上有温度传感器，且准备就绪；
STEP2：初始化过程由温度传感器发出应答脉冲，确定温度传感器数量及温度传感器ROM代码；
STEP3：主控制器对所将要采集的温度传感器数字信号转换为温度信号；
STEP4：等待总线通道的释放；
STEP5：进行读取温度传感器操作初始化；
STEP6：确定要读取的温度传感器数量；
STEP7：匹配ROM命令与ROM代码，允许主控制器访问多节点系统中某个指定的温度传感器，其他温度传感器处于等待状态；
STEP8：当完全匹配时，温度传感器应答主控制器的读命令；
STEP9：当数据位读取完毕后，转存至内部寄存器内；
STEP10：寄存器堆栈数增加；
STEP11：温度传感器数量寄存器减少；
STEP12：重新进行读取温度传感器操作初始化；
STEP13：判断是否将所有温度传感器数量读取完毕，即温度传感器数量是否为0，如果为0，则转到STEP14读取程序结束，如果不为0，则转到STEP7。
2.根据权利要求1所述的一种蓄能水池综合数据分析系统，其特征在于，所述主控制器采用AT89C51单片机。
3.根据权利要求1所述的一种蓄能水池综合数据分析系统，其特征在于，所述温度传感器采用DS18B20芯片。
4.根据权利要求1所述的一种蓄能水池综合数据分析系统，其特征在于，所述主控制器与数据检测模块之间通过RS485通讯接口进行连接。
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| CN200952959Y (zh) * | 2006-08-23 | 2007-09-26 | 张栋 | 室温监测系统 |
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| US5015940A (en) * | 1981-11-30 | 1991-05-14 | Lambros Lois | Pressure constraint of a rotating article such as a flywheel |
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