CN109099500A - 一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统及方法,包括所述POL控制器被配置为与热泵系统的各传感器相连,用于实时采集及监控热泵系统的水箱温度、水箱液位、供水压力和回水温度;所述POL控制器被配置为与远传水表相连,用于对用户的耗水量进行统计,并对耗水量趋势进行分析以确定耗水量分布情况,同时根据耗水量分布情况分时段对水箱液位进行设定;所述POL控制器被配置为与室外温湿度传感器相连,用于检测热泵机组运行环境的温度和湿度;所述POL控制器还被配置为根据水箱液位和水箱温度对机组运行模式进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及热泵控制技术领域,具体涉及一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统及方法。
背景技术
空气源热泵热水机组是一种可以替代锅炉不受资源限制的节能环保热水供应装置,它采用绿色无污染的冷煤,吸取空气中的热量,通过压缩机的作功,生产出50度以上的生活热水,全年COP值达3.0以上。空气源热泵热水机组适用于室内泳池、宾馆、别墅、发廊、沐浴足疗、工厂及农场等需要热水热源的场所。
现有对空气源蓄热的控制不能根据用户使用情况及环境温湿度对机组运行模式进行有效的控制,而空气源热泵在低温高湿的状况下存在明显衰减情况,存在不能充分发挥空气源热泵的节能优势,存在热量损失的情况。
利用空气源热泵机组本身的控制,只能机械地根据水箱温度及液位进行控制,而水量的使用情况是变化的,并不能根据用户的使用情况对液位进行合理的设定。同时传统自控只能对系统实现本地的控制,不能对水箱的温度和液位进行数据远传,存在自动化程度不高的状况,很难实现无人值守。
由于用户对热水的使用量是发生变化的,供水装置并不能对热水根据用户使用量对流量进行有效控制,存在大流量、高压力的状况。而传统控制系统只能根据用水时段下尽量保证水箱水量,没有预测性,常常会出现高峰时段水箱水不够用,或为了满足高峰时段的用水要求,提前加热冷水的情况而出现剩余热水的情况,特别是冬天室外水箱剩余热水存放出现热损失,造成了能源的浪费。
同时传统控制中采用的在保证分时段用水量的条件下,尽量用低谷电能制取热水的控制策略,由于谷电时段常常在23点至次日7点,而此时用户热水处于用量很少的状况,且夜间空气源机组能耗比较低,冬季会衰减更多,且生产的热水存放也同样出现热损失的状况,因此并不实用。
传统控制多采用PLC控制器,需要配置CPU模块、DI、DO、AI、AO模块及通信模块,且空气源热泵站点的控制点不多,相对来说成本价格较高。
因此总体来说,现有技术并不能很好的对系统运行情况进行有效的监控,同时对耗水耗电等能耗情况也不能进行自动统计及分析。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明设计了一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统及方法,通过在控制系统末端安装流量信息采集装置,对末端流量及客户的使用情况进行大数据分析,对用水量的趋势进行研究,联动控制系统实现水箱水量使用情况的预测,通过用户峰、平、谷时段的不同需求实现水量的按需供应。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,包括POL控制器,所述POL控制器被配置为与热泵系统的各传感器相连,用于实时采集及监控热泵系统的水箱温度、水箱液位、供水压力和回水温度;
所述POL控制器被配置为与远传水表相连,用于对用户的耗水量进行统计,并对耗水量趋势进行分析以确定耗水量分布情况,同时根据耗水量分布情况分时段对水箱液位进行设定;
所述POL控制器被配置为与室外温湿度传感器相连,用于检测热泵机组运行环境的温度和湿度,并根据环境温湿度对机组的制热量进行修正;
所述POL控制器还被配置为根据水箱液位和水箱温度对机组运行模式进行控制。
进一步的,所述POL控制器与循环泵相连,并根据供水压力对循环泵频率进行控制。
进一步的,所述POL控制器与回水电磁阀相连,并根据回水温度控制回水电磁阀的启停。
进一步的,所述POL控制器与电量表相连,用于对热泵机组耗电量进行统计分析。
进一步的,所述POL控制器与供水泵相连,并根据水箱液位及水箱温度控制供水泵的启停。
进一步的,所述机组运行模式包括直热模式和循环加热模式,所述直热模式为外界冷水直接进水箱进行加热,所述循环加热模式为管路内的水在水箱内进行加热,所述机组运行模式通过机组控制端子进行设置。
进一步的,所述POL控制器还与数据库服务器通信连接,用于存储机组的运行参数及用户耗水量分布情况。
进一步的,所述数据库服务器与手机客户端及远程协助平台通信连接,用以水箱液位过高或过低、水箱温度过高或过低的报警,并在报警状态下联动供水泵控制水箱的供水。
一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制方法,基于如上所述的空气源热泵蓄热控制系统,具体包括:
1)基于历史用户用水量的大数据分析结果对水箱液位和水箱温度分时段进行设定;
2)采集水箱液位及水箱温度值,并与设定值进行比较判断;
3)当水箱液位低于设定值时,开启直热模式;当水箱液位高于设定值且水箱温度低于设定值时,开启循环加热模式。
进一步的,在循环加热模式情况下,先开启一台循环泵后,再开启热泵机组。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明采用POL控制器,实现了对系统运行数据的全监控及能耗数据的分析,且POL控制器集成了CPU及IO模块,总体成本较低。
2)本发明通过对供水装置频率的控制,解决了不同用水量下,压力及流量的控制,实现了节能运行。
3)本发明将运行数据实时远传到手机移动端,实现了数据远传,并实现了水箱高低液位、温度过高过低的报警,报警状态下联动供水泵控制,实现了系统的无人值守,并通过公司远程协助平台对现场数据进行实时监视,减少人力。
4)本发明在控制系统末端安装流量信息采集装置,通过对末端流量及客户的使用情况进行大数据分析,对用水量的趋势进行研究,联动控制系统实现水箱水量使用情况的预测,通过用户峰、平、谷时段的不同需求实现水量的按需供应,保证了机组尽可能在白天温度较高的高效运行阶段工作,避免生产过多热水使用不完的情况。并可通过大数据的分析,对用户消费策略进行指导,鼓励用户在机组能耗较高时段进行使用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的控制系统结构示意图。
其中,1、POL控制器,2、设备控制柜,3、系统供水泵,4、水箱,5、循环泵。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中,术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本发明中任一部件或元件,不能理解为对本发明的限制。
本发明中,术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义,不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的,现有技术中存在控制系统不能对热泵系统运行情况进行有效的监控,同时对耗水耗电等能耗情况也不能进行自动统计及分析的问题,为了解决如上的技术问题,本申请提供了一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统及方法,通过在控制系统末端安装流量信息采集装置,对末端流量及客户的使用情况进行大数据分析,对用水量的趋势进行研究,联动控制系统实现水箱水量使用情况的预测,通过用户峰、平、谷时段的不同需求实现水量的按需供应。
如图1所示,一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,包括POL控制器1,所述POL控制器1被配置为与热泵系统的各传感器相连,用于实时采集及监控热泵系统的水箱温度T1、水箱液位L1、供水压力P1和回水温度;
所述POL控制器1被配置为与远传水表相连,用于对用户的耗水量进行统计,并对耗水量趋势进行分析以确定耗水量分布情况,同时根据耗水量分布情况分时段对水箱液位L1进行设定;
所述POL控制器1被配置为与室外温湿度传感器相连,用于检测热泵机组运行环境的温度和湿度,并根据环境温湿度对机组的制热量进行修正;
所述POL控制器1还被配置为根据水箱液位L1和水箱温度T1对机组运行模式进行控制。
所述POL控制器1与循环泵5相连,并根据供水压力P1对循环泵5频率进行控制。
所述POL控制器1与回水电磁阀M1相连,并根据回水温度控制回水电磁阀M1的启停。
所述POL控制器1与电量表相连,用于对热泵机组耗电量进行统计分析。
所述POL控制器1与供水泵3相连,并根据水箱液位L1及水箱温度T1控制供水泵3的启停。
具体实施中,如图1所示,所述POL控制器1通过设备控制柜2与空气源热泵、供水泵3和循环泵5相连。
具体实施中,所述循环泵5和供水泵3个2台,一用一备,2台泵可以根据运行时间长短排序,优先运行时间较短的,当水泵处于故障及手动状态时,可跳过该泵,运行另外一台。
所述机组运行模式包括直热模式和循环加热模式,所述直热模式为外界冷水直接进水箱4进行加热,所述循环加热模式为管路内的水在水箱4内进行加热,所述机组运行模式可以通过机组控制端子进行设置,端子信号来自继电器常开点,继电器线圈信号由POL控制器1提供。
所述机组运行模式切换时,应有一定的时间间隔,该时间间隔可以用户自行设定,也可以在界面上分为手动和自动切换功能,当达到手动状态时,可以强制手动开启。
所述POL控制器1还与数据库服务器通信连接,用于存储机组的运行参数及用户耗水量分布情况。
所述数据库服务器与手机客户端及远程协助平台通信连接,用以水箱液位L1过高或过低、水箱温度T1过高或过低的报警,并在报警状态下联动供水泵3控制水箱4的供水。
一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制方法,基于如上所述的空气源热泵蓄热控制系统,具体包括:
1)基于历史用户用水量的大数据分析结果对水箱液位L1和水箱温度T1分时段进行设定;
2)采集水箱液位L1及水箱温度T1值,并与设定值进行比较判断;
3)当水箱液位L1低于设定值时,开启直热模式;当水箱液位L1高于设定值且水箱温度T1低于设定值时,开启循环加热模式。
在循环加热模式情况下,先开启一台循环泵后,再开启热泵机组。
所述步骤1中,水箱液位L1设定值包括工作时段和非工作时段,当处于不同时段时执行当前时段的设定值,同时水箱液位L1需要设定液位死区;
水箱温度T1设定值包括工作时段和非工作时段,当处于不同时段时执行当前时段的设定值,同时水箱温度T1需要设定温度死区。
所述步骤1中,水箱液位L1包括满水水位、补水水位和防干烧水位。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于:包括POL控制器,所述POL控制器被配置为与热泵系统的各传感器相连,用于实时采集及监控热泵系统的水箱温度、水箱液位、供水压力和回水温度;
所述POL控制器被配置为与远传水表相连,用于对用户的耗水量进行统计,并对耗水量趋势进行分析以确定耗水量分布情况,同时根据耗水量分布情况分时段对水箱液位进行设定;
所述POL控制器被配置为与室外温湿度传感器相连,用于检测热泵机组运行环境的温度和湿度,并根据环境温湿度对机组的制热量进行修正;
所述POL控制器还被配置为根据水箱液位和水箱温度对机组运行模式进行控制。
2.如权利要求1所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述POL控制器与循环泵相连,并根据供水压力对循环泵频率进行控制。
3.如权利要求1所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述POL控制器与回水电磁阀相连,并根据回水温度控制回水电磁阀的启停。
4.如权利要求1所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述POL控制器与电量表相连,用于对热泵机组耗电量进行统计分析。
5.如权利要求1所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述POL控制器与供水泵相连,并根据水箱液位及水箱温度控制供水泵的启停。
6.如权利要求1所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述机组运行模式包括直热模式和循环加热模式,所述直热模式为外界冷水直接进水箱进行加热,所述循环加热模式为管路内的水在水箱内进行加热,所述机组运行模式通过机组控制端子进行设置。
7.如权利要求1所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述POL控制器还与数据库服务器通信连接,用于存储机组的运行参数及用户耗水量分布情况。
8.如权利要求7所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制系统,其特征在于,所述数据库服务器与手机客户端及远程协助平台通信连接,用以水箱液位过高或过低、水箱温度过高或过低的报警,并在报警状态下联动供水泵控制水箱的供水。
9.一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制方法,包括如权利要求1-8任一所述的空气源热泵蓄热控制系统,具体包括:
1)基于历史用户用水量的大数据分析结果对水箱液位和水箱温度分时段进行设定;
2)采集水箱液位及水箱温度值,并与设定值进行比较判断;
3)当水箱液位低于设定值时,开启直热模式;当水箱液位高于设定值且水箱温度低于设定值时,开启循环加热模式。
10.如权利要求9所述的一种基于大数据分析的空气源热泵蓄热控制方法,其特征在于,在循环加热模式情况下,先开启一台循环泵后,再开启热泵机组。
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