CN109343339A - 一种综合监控系统bas专业设备自动调节实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合监控系统BAS专业设备自动调节实现方法，由综合监控系统实现BAS专业设备的自动调节控制，而传统BAS系统的PLC仅仅起到上传采集信息，下达调节控制命令的所用。通过LUA脚本实现焓值自动控制运算，风机变频调速自动控制运算；以C++动态库的形式提供焓值计算和变频调速运算算法库，并且以C函数的形式供LUA脚本调用；需利用综合监控系统的组态定义工具定义不同自动调节计算的入参和LUA脚本；然后设计综合监控后台自动控制服务控制运算周期和实现运算后的调节控制命令的下发。

Description

一种综合监控系统BAS专业设备自动调节实现方法

技术领域

本发明涉及轨道交通综合监控系统领域，应用于对BAS系统的控制。

背景技术

近年来，地铁综合监控系统(以下简称ISCS)得到了迅速发展，综合监控系统深度集成了PSCADA、BAS等子系统，互联接入了其他专业子系统专业，实现信息共享，专业融合，在统一的平台上对各个子系统实施监控。

为保证地铁站厅、站台层适宜的温湿度和通风环境，目前地铁车站对风水电相关机电设备的调节控制之前主要由BAS系统实现。传统的BAS系统依赖PLC对风水电机电设备进行人工控制以及时间表控制、焓值自动控制、风机变频调速等自动调节控制，从而达到既降低能耗，又能为乘客提供优质乘车环境的目的。

PLC具有的按照时间片进行扫描的快速顺序控制能力，因此这种监控方式更适用于需要快速响应的小滞后小惯性系统，例如流水线和锅炉的控制，而地铁车站属于大滞后大惯性系统，由于地铁车站空间大，系统不密闭，而且与外界联系环节众多，例如列车进出站、人流、通风口、出入口等(信息来自信号、售检票等系统，PLC获取不到)，人体对环境指标(温度、湿度、含氧量等)不敏感等因素，所以用PLC实现地铁车站的自动调节控制并不适宜。

故需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明设计了一种综合监控BAS专业设备自动调节的实现方法，由轨道交通综合监控系统通过相应的运算实现焓值自动控制、风机变频调速等BAS机电设备的自动调节控制。

技术方案：本发明可采用以下技术方案，包括以下步骤：

一种综合监控系统BAS专业设备自动调节实现方法，包括以下步骤：

(1)、以C++动态库的形式提供焓值计算和变频调速运算算法库，并且以C函数的形式供LUA脚本调用；

(2)、利用LUA脚本实现焓值自动控制运算，风机变频调速自动控制运算；

(3)、利用综合监控系统的组态定义工具定义不同自动调节计算的入参和LUA脚本；

(4)、设计综合监控后台自动控制服务控制运算周期和实现运算后的调节控制命令的下发。

有益效果：现对于现有的BAS系统的PLC仅仅起到上传采集信息，下达调节控制命令的所用，本发明提供的由综合监控系统实现BAS专业设备采集信息后实现对对轨道交通系统内空调、风机变频调速的自动调节控制，不再需要人为空调、风机变频调速的控制。并且，本发明中，LUA脚本的轻量级和可扩展性使其可以方便地和C语言互相调用，以实现不同的自动调节控制运算。

附图说明

图1为本发明中自动控制服务流程图。

具体实施方式

请结合图1所示，焓值是指空气中含有的总热量，基准是以干空气的单位质量。在BAS系统中，通过空气焓值的判断，可以启用相应的模式将车站温度调整到舒适的温度，并达到节能的目的。根据时间、温度及焓值的变化，车站空调系统采用的模式判断转换过程如下表所示：

其中Iw：车站室外空气焓值；Ir：车站回风空气焓值；To：车站空调送风温度；Tw：室外空气温度。

风机变频调速是指BAS系统用于通风的风机、空调，采用的变频变风量技术。使用变频调速既可以减少对机械设备的磨损，延长设备寿命，又可以达到充分的节能效果。在实际控制中，根据室内外温度判断，利用PID、模糊控制等自动控制算法，对风机进行变频控制，从而降低能效。

综合监控系统是一个通用平台，而BAS机电设备的自动调节控制包括焓值自动控制计算，风机变频调速自动控制计算等不同的运算，考虑到综合监控系统BAS自动调节控制功能的可扩展性，本发明考虑利用LUA脚本实现焓值自动控制运算，风机变频调速自动控制运算，以C++动态库的形式提供焓值计算和变频调速运算算法库，以C函数的形式供LUA脚本调用。LUA脚本是一种轻量小巧的脚本语言，用标准C语言编写，其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。LUA脚本的轻量级和可扩展性使其可以方便地和C语言互相调用，非常适合实现不同的自动调节控制运算。

在本发明中，需利用综合监控系统的组态公式定义工具定义不同自动调节计算的入参和LUA脚本；然后设计综合监控后台自动控制服务控制运算周期和实现运算后的调节控制命令的下发。

本发明包含如下技术内容：

1、以C++动态库的形式提供焓值计算和变频调速运算算法库，以C函数的形式供LUA脚本调用。

2、定义LUA脚本，实现焓值自动控制计算，输入为焓值计算所需的室内外温湿度，输出为下发模式号。

3、定义LUA脚本，实现风机变频调速自动控制计算，输入为自动变频调速计算所需的室内外温湿度、上周期室内外温湿度、设定温度，输出为风机频率和二通阀开度。

4、需利用综合监控的组态定义工具定义不同自动调节计算的入参和LUA脚本。

5、设计综合监控后台自动控制服务，用于控制运算周期和实现运算后的调节控制命令的下发。

以C++动态库的形式提供焓值计算和变频调速运算算法库，以C函数的形式供LUA脚本调用，如下所示：

利用综合监控的组态公式定义工具定义不同的自动控制公式，每个自动控制公式包含不同的自动调节计算的入参和LUA脚本。LUA脚本用于实现焓值自动控制计算逻辑和风机变频调速自动控制计算逻辑。

利用综合监控的组态公式定义工具定义不同的自动控制公式，每个自动控制公式包含不同的自动调节计算的入参和LUA脚本。LUA脚本用于实现焓值自动控制计算逻辑和风机变频调速自动控制计算逻辑。

其中，焓值计算通过以下公式实现：

i＝1.006t+w(2501+1.86t)

式中，t表示空气温度，w表示单位质量干空气含湿量；

式中p表示湿空气压力，p_w表示水蒸气分压力；

p_w＝φ*p_ws

式中φ表示空气相对湿度，p_ws表示在当前的温度、压力下饱和蒸汽的分压力；

式中，T表示环境绝对温度；

C₈＝-5.8002206×10³

C₉＝1.3914993

C₁₀＝-4.8640239×10^-2

C₁₁＝4.1764768×10^-5

C₁₂＝-1.4452093×10^-8

C₁₃＝6.5459673

风机变频调速通过以下模糊控制计算得到：

首先需建立模糊查询表，定义如下：

偏差{EF}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}

量化后为{ef}＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}

偏差变化率{ECF}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}

量化后为{ecf}＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}

上述中ef＝当前温度反馈值-控制对象温度设定值；ecf＝本时刻ef-上一时刻ef；设定温度间隔为0.5℃，所有ef及ecf均需要除该值。

模糊查询表UT如下表：

计算得到偏差量化ef以后，根据其取值在查询表查得其ef_i和ef_i+1，以及其隶属度l_i和l_i+1偏差变化率量化以后，查得其ecf_i和ecf_i+1，以及其隶属度l_j和l_j+1，在表中分别对应于U(i,j)，U(i,j+1)，U(i+1,j)，U(i+1,j+1)。采用下式计算U:

U＝l_i*l_j*U(i,j)+l_i*l_j+1*U(i,j+1)+l_i+1*l_j*U(i+1,j)+l_i+1*l_j+1*U(i+1,j+1)

另外，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种综合监控系统BAS专业设备自动调节实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、以C++动态库的形式提供焓值计算和变频调速运算算法库，并且以C函数的形式供LUA脚本调用；

(2)、利用LUA脚本实现焓值自动控制运算，风机变频调速自动控制运算；

(3)、利用综合监控系统的组态定义工具定义不同自动调节计算的入参和LUA脚本；

(4)、设计综合监控后台自动控制服务控制运算周期和实现运算后的调节控制命令的下发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)LUA脚本和C语言互相调用，以实现不同的自动调节控制运算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)包含用LUA脚本实现焓值自动控制计算，输入为焓值计算所需的室内外温湿度，输出为下发模式号；

其中焓值通过以下公式得到：

i＝1.006t+w(2501+1.86t)

式中，t表示空气温度，w表示单位质量干空气含湿量；

式中p表示湿空气压力，p_w表示水蒸气分压力；

p_w＝φ*p_ws

式中φ表示空气相对湿度，p_ws表示在当前的温度、压力下饱和蒸汽的分压力；

式中，T表示环境绝对温度；

C₈＝-5.8002206×10³

C₉＝1.3914993

C₁₀＝-4.8640239×10^-2

C₁₁＝4.1764768×10^-5

C₁₂＝-1.4452093×10^-8

C₁₃＝6.5459673。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)包含用LUA脚本实现风机变频调速自动控制计算，输入为自动变频调速计算所需的室内外温湿度、上周期室内外温湿度、设定温度，输出为风机频率和二通阀开度；

自动变频调速通过以下模糊控制计算得到：

首先需建立模糊查询表，定义如下：

偏差{EF}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}

量化后为{ef}＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}

偏差变化率{ECF}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}

量化后为{ecf}＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}

上述中ef＝当前温度反馈值-控制对象温度设定值；ecf＝本时刻ef-上一时刻ef；设定温度间隔为0.5℃，所有ef及ecf均需要除该值；

模糊查询表UT如下表：

计算得到偏差量化ef以后，根据其取值在查询表查得其ef_i和ef_i+1，以及其隶属度l_i和l_i+1偏差变化率量化以后，查得其ecf_i和ecf_i+1，以及其隶属度l_j和l_j+1，在表中分别对应于U(i,j)，U(i,j+1)，U(i+1,j)，U(i+1,j+1)；采用下式计算U:

U＝l_i*l_j*U(i,j)+l_i*l_j+1*U(i,j+1)+l_i+1*l_j*U(i+1,j)+l_i+1*l_j+1*U(i+1,j+1)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)利用综合监控的组态公式定义工具定义不同的自动控制公式，每个自动控制公式包含不同的自动调节计算的入参和LUA脚本。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(4)自动控制服务是综合监控服务器常驻进程，进行周期性自动控制运算和实现运算后的调节控制命令的下发。