CN109028447A - 一种基于云计算的空调制冷机房智能控制系统以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于云计算的空调制冷机房智能控制系统以及控制方法，其中，基于云计算的空调制冷机房智能控制系统的智慧控制器通过开放通讯协议与制冷机房的控制系统(BAS)或设备控制器进行数据通讯，将采集的数据通过网络发送到云服务器，云服务器对数据进行处理后，发送控制指令到智慧控制器，再由智慧控制器通过开放通讯协议控制设备的运行状态。本发明基于云计算的空调制冷机房智能控制系统可以优化原控制系统的控制策略，通过对设备运行参数的调整，实现制冷机房效率的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于云计算的空调制冷机房智能控制系统以及控制方法。
背景技术
制冷机房广泛应用于民用建筑、商业楼宇、工厂、数据中心、医院等领域的制冷空调系统中。数据显示，民用建筑物中空调系统占建筑物总耗电量的50％以上，而其中制冷机房所消耗的电量占空调制冷系统耗电量的70％以上。制冷机房的节能高效运行是建筑和工业节能的重要内容。一般冷水机房由多台冷水主机、水泵和冷水塔等设备组成，而且越来越多的设备采用变频技术。现有制冷机房中的控制系统主要对每一个设备采用独立的控制算法进行控制，根据额定工况预设的参数，决定运行设备的数量和状态。只有针对整个制冷机房的所有设备建立全工况性能模型，才能够实现制冷机房整体性能的最优化。
申请号：201310246889.7的发明涉及一种冷冻机房节能控制系统，包括需求预测系统、智能优化系统和可编程控制器，所述需求预测系统对现场控制器从冷冻机房设备所采集的温度、湿度、压力、流量等数据进行分析，对负荷进行预测，对参数进行估计；所述智能优化系统对末端负荷及室外环境情况进行分析，对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵性能与运行参数进行拟合函数，匹配冷却塔运行模式，运用数学模型得出初步结果，对初步结果进行智能优化运算得出冷冻机房最优运行结果，并且可选输出给可编程控制器。可编程控制器控制冷冻机房中各个设备的频率使各设备在最低能耗下运行，达到节能的目的。
(1)申请号301310246889.7通过负荷预测方法计算冷水机房的能效最佳工作状态，而负荷预测与实时负荷的偏差会误导对冷水机房最佳效率点的计算。
(2)申请号301310246889.7没有说明设备性能参数与冷水机房能耗之间的函数关系。同时，其在进行函数拟合时，只考虑了冷水机组和水泵，并没有将冷却塔的性能参数进行函数拟合。其提到的智能化算法和数学模型也仅仅是一个概念，没有任何公式和说明。
(3)申请号301310246889.7提到其可编程控制器寻求每一个设备在最低能耗状态运行，从而实现整个冷水机房的最佳能耗。而事实上，当整个机房的能耗最低时，并不是所有设备都工作在最低能耗点。比如冷却塔的能耗降低时，冷水机组的冷却水进水温度会上升，从而会导致冷水机组的能耗会上升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于云计算的空调制冷机房智能控制系统以及控制方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种基于云计算的空调制冷机房智能控制系统，其特征在于：包括制冷机房控制系统、云计算服务器、智慧控制器、冷水主机、水泵以及冷却塔，所述云计算服务器连接至智慧控制器，智慧控制器连接至制冷机房控制系统、冷水主机、水泵以及冷却塔，制冷机房控制系统(BAS)连接至冷水主机、水泵以及冷却塔。
作为优选，智慧控制器基于开放的通讯协议连接至制冷机房控制系统(BAS)、冷水主机、水泵以及冷却塔，制冷机房控制系统(BAS)基于开放的通讯协议连接至冷水主机、水泵以及冷却塔。
一种基于上述空调制冷机房智能控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)智慧控制器通过开放通讯协议读取BAS或设备运行数据；(2)智慧控制器通过互联网将数据发送到云服务器；(3)云服务器通过算法计算设备控制策略；(4)将控制策略发送到智慧控制器；(5)智慧控制器通过开放通讯协议将数据发送到BAS或设备。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：基于云计算的空调制冷机房智能控制系统的智慧控制器通过开放通讯协议与制冷机房的控制系统(BAS)或设备控制器进行数据通讯，将采集的数据通过网络发送到云服务器，云服务器对数据进行处理后，发送控制指令到智慧控制器，再由智慧控制器通过开放通讯协议控制设备的运行状态。本发明基于云计算的空调制冷机房智能控制系统可以优化原控制系统的控制策略，通过对设备运行参数的调整，实现制冷机房效率的提高。
基于上述空调制冷机房智能控制系统的控制方法，通过对制冷机房中冷水主机、水泵和冷却水塔的全工况性能数据进行抽象和总结，建立全工况性能模型；再通过现场实时采集的设备数据生成校准的全工况性能模型；控制系统根据制冷机房的传感器数据，使用校准的全工况性能模型，遍历计算每一种可能的设备开启数量和状态组合，寻找到最优的设备开启台数和状态；控制系统将开启信号输送到对应的设备，实现对冷水机房开启设备数量和状态的控制。
附图说明
图1是本发明实施例制冷机房控制方法的原理图。
图2是本发明实施例制冷机房控制方法的步骤演示框图。
图3是本发明实施例空调制冷机房系统的原理结构示意图。
图4是本发明实施例空调制冷机房系统的结构框图。
图5是本发明实施例对离心式冷水机房其拟合出的性能模型的示意图。
图6是本发明实施例校准的性能模型的示意图。
图7是本发明实施例制冷量、能耗系数以及开启设备数量的对应曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1和图2，本实施例基于设备全工况性能模型的制冷机房控制方法，包括如下步骤：
(1)通过冷水主机的选型报告中全工况性能参数，建立冷却水进出水温度、冷却水流量、冷冻水进出水温度、工作负荷和输出功率之间的全工况性能模型，通过性能模型，模拟出冷水主机、水泵和冷却塔各种工况下的性能，获得预先配置的性能模型模，对离心式冷水机房拟合出的全工况性能模型如图5所示：
(2)通过制冷机房的I/O设备收集设备的实际运行数据，对预先配置的性能模型进行修正，获得校准的全工况性能模型，如图6所示；
(3)根据制冷机房的制冷量和室外湿球温度，使用校准的全工况性能模型，计算开启不同数量的冷水主机、水泵和冷却塔所消耗的功率，得出总体所需功率最小的对应设备数量和状态，即最优运行逻辑。如图7所示，横坐标为制冷量，纵坐标为能耗系数，不同曲线代表不同开启设备数量。；
(4)根据最优运行逻辑，对相应设备发送控制指令。
首先根据设备厂商提供设备选型报告或全工况性能参数，对冷水机房的总能耗采用二元多次方程进行曲线拟合，以二元三次方程为例获得其基础的模型函数为：
Pc＝(aLc3+bLc2+cLc+d)x(eTc3+fTc2+gTc+h)
其中:
Pc:冷水机房所需要消耗的功率；
Lc:冷水机房的制冷量；
Tc:冷水机房的冷却水温度；
a,b,c,d,e,f,g,h:常数，其数值大小可为正数也可为负数，根据设备厂家提供的选型报告中不同工况下的能耗参数确定。
由于受到现场设备安装、长时间运行后的性能衰减等影响，设备实际运行能耗会与厂家提供的能耗数据之间存在一定的偏差。
本方法可根据从机房群控系统读取的实际设备运行数据，采用机器学习算法对权利3所述的模型函数中常数a,b,c,d,e,f,g,h进行修正。
本实施例通过对制冷机房中冷水主机、水泵和冷却水塔的全工况性能数据进行抽象和总结，建立全工况性能模型。再通过现场实时采集的设备数据，生成校准的全工况性能模型。控制系统根据制冷机房的传感器数据，使用校准的设备全工况性能模型，遍历计算每一种可能的设备开启数量和状态组合，寻找到最优的设备开启台数和状态。控制系统将开启信号输送到对应的设备，实现对冷水机房开启设备数量和状态的控制，解决了现有制冷机房控制技术无法根据设备全工况性能进行控制的缺点。本实施例方法通过运用制冷机房全工况性能模型计算，实现在任何工况下，制冷机房始终运行在最低耗电量的状态。
基于上述制冷机房控制方法，本实施例还提供一种空调制冷机房系统，参见图4，空调制冷机房系统包括制冷机房控制系统(BAS)、云计算服务器、智慧控制器、冷水主机、水泵以及冷却塔，所述云计算服务器连接至智慧控制器，冷水主机、水泵以及冷却塔。智慧控制器连接至制冷机房控制系统(BAS)，冷水主机、水泵以及冷却塔。制冷机房控制系统(BAS)连接至冷水主机、水泵以及冷却塔。智慧控制器基于开放的通讯协议连接至制冷机房控制系统(BAS)，制冷机房控制系统(BAS)基于开放的通讯协议连接至冷水主机、水泵以及冷却塔。所示智慧控制器包括MCU处理器、物联网通讯模块、机器学习处理器、通讯模块以及数据存储器，MCU处理器连接至物联网通讯模块、机器学习处理器、通讯模块以及数据存储器，物联网通讯模块连接至至制冷机房控制系统(BAS)、冷水主机、水泵以及冷却塔，通讯模块连接至云计算服务器。
如图3，基于云计算的空调制冷机房智能控制系统的工作方式如下：
(1)智慧控制器通过开放通讯协议读取BAS或设备运行数据；
(2)智慧控制器通过互联网将数据发送到云服务器；
(3)云服务器通过算法，计算出设备最优运行逻辑；
(4)将最优运行逻辑发送到智慧控制器；
(5)智慧控制器通过开放通讯协议将数据发送到BAS或设备。
基于云计算的空调制冷机房智能控制系统的智慧控制器，通过开放通讯协议与制冷机房的控制系统(BAS)或设备控制器进行数据通讯，将采集的数据通过网络发送到云服务器，云服务器对数据进行处理后，发送控制指令到智慧控制器，再由智慧控制器通过开放通讯协议控制设备的运行状态。现有制冷机房的控制系统主要是保证设备运行安全，实现机房设备的远程开关机。本发明基于云计算的空调制冷机房智能控制系统，可以优化原控制系统的控制策略，通过对设备运行参数的调整，实现制冷机房效率的提高。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于云计算的空调制冷机房智能控制系统，其特征在于：包括制冷机房控制系统、云计算服务器、智慧控制器、冷水主机、水泵以及冷却塔，所述云计算服务器连接至智慧控制器，智慧控制器连接至制冷机房控制系统、冷水主机、水泵以及冷却塔，制冷机房控制系统连接至冷水主机、水泵以及冷却塔。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的空调制冷机房智能控制系统，其特征在于：智慧控制器基于开放的通讯协议连接至制冷机房控制系统、冷水主机、水泵以及冷却塔，制冷机房控制系统基于开放的通讯协议连接至冷水主机、水泵以及冷却塔。
3.一种基于权利要求1-3中任一所述空调制冷机房智能控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)智慧控制器通过开放通讯协议读取BAS或设备运行数据；(2)智慧控制器通过互联网将数据发送到云服务器；(3)云服务器通过算法计算设备控制策略；(4)将控制策略发送到智慧控制器；(5)智慧控制器通过开放通讯协议将数据发送到BAS或设备。
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