CN110262239A - 洁净区房间压差自适应控制系统 - Google Patents

洁净区房间压差自适应控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种洁净区房间压差自适应控制系统，包括用于实时获取风量数据的风量采集模块、用于对获取的风量数据进行滤波处理的风量数据预处理模块、用于获取洁净区房间压差数据的压差采集模块、用于对压差数据进行滤波处理的压差数据预处理模块、用于对各数据进行计算处理并得出调节参数的控制算法模块以及用于根据调节参数对送风阀、回排风阀开度分别进行调节实现洁净区房间压差控制的第一执行机构与第二执行机构。其显著效果是：该系统通过对洁净区房间压差进行自适应控制，满足了房间压差要求，投入成本很少。

Description

洁净区房间压差自适应控制系统
技术领域
本发明涉及到空调自动控制领域，具体涉及一种洁净区房间压差自适应控制系统。
背景技术
目前，在制药行业对洁净车间洁净区域的要求越来越高，洁净技术也随之发展起来，它综合了药品生产工艺、建筑、装饰、给排水、空气净化等各方面的技术。其中，净化空调方法是其中一个非常重要的组成部分。
在净化空调方法中，只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。因此，压差控制在净化空调方法中是一个非常重要的环节。然而，影响房间压差的因素比较复杂，任何一个因素都可能造成房间压差不稳定，无法满足新版GMP要求，而洁净区房间压差不稳定，将不仅对药品的生产和质量带来安全隐患，还将直接影响药品质量。
现阶段，洁净区净化空调的压差控制基本上都是通过前端采用成本较高的硬件产品，利用软件方法实现相应功能，但该方式存在的主要问题是成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种洁净区房间压差自适应控制系统，该方法通过风量监测数据干扰信号的处理和风阀线性化处理以及自适应控制算法，达到在满足房间压差要求的同时，投入成本很少。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种洁净区房间压差自适应控制系统，其关键在于：包括风量采集模块、风量数据预处理模块、压差采集模块、压差数据预处理模块、控制算法模块、第一执行机构与第二执行机构，其中：
所述风量采集模块用于实时获取总风管送风量数据、洁净区房间的目标送风量数据、洁净区房间的回排风量数据、以及除洁净区房间外的其他房间风量数据；
所述风量数据预处理模块用于对获取各种风量数据进行滤波处理；
所述压差采集模块用于获取洁净区房间的压差数据；
所述压差数据预处理模块用于对获取各种压差数据进行滤波处理；
所述控制算法模块用于根据风量设定值，对滤波后的总风管送风量数据、目标送风量数据与其他房间风量数据进行计算处理，得出送风调节参数，并将送风调节参数发送至所述第一执行机构；还用于在洁净区房间送风量稳定之后根据滤波后的压差数据，对滤波后的回排风量数据进行计算处理，得到回排风调节参数，并将回排风调节参数发送至所述第二执行机构；
所述第一执行机构用于根据送风调节参数对洁净区房间送风阀的开度进行调节，实现洁净区房间送风量的控制；
所述第二执行机构用于根据回排风调节参数对洁净区房间回排风阀的开度进行调节，实现洁净区房间压差自适应控制。
进一步的，所述风量数据预处理模块与压差数据预处理模块采用限幅滤波法+滑动平均滤波法对数据进行滤波处理。
进一步的，所述限幅滤波法+滑动平均滤波法的滤波过程为：每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行滑动平均滤波处理。
更进一步的，所述限幅处理的具体过程为：
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值；
根据最大偏差值对每次采样的新数据值进行判断：若本次采样数据值与上次采样数据值之差不大于最大偏差值时，则本次采样数据值有效；若本次采样数据值与上次采样数据值之差大于最大偏差值时，则本次采样数据值无效，放弃本次采样数据值，采用上次采样数据值代替本次采样数据值。
再进一步的，所述滑动平均滤波处理的步骤为：
把连续取N个采样数据值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据值放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据，把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得滤波结果，其中N为可调整预设参数。
进一步的，所述控制算法模块输出的送风调节参数与回排风调节参数均进行线性化处理后分发至第一执行机构与第二执行机构。
更进一步的，所述线性化处理的步骤为：将送风阀或回排风阀开度从0-100分成M段，并让每段风阀开度特性接近直线，实现线性化处理。
进一步的，所述系统还包括参数设定模块，该参数设定模块用于输入风量设定值至所述控制算法模块。
进一步的，所述系统还包括数据反馈模块，所述数据反馈模块用于将所述送风阀与回排风阀的开度数据反馈至所述控制算法模块。
本发明的显著效果是：本系统通过采集风量监测数据与房间压差数据，再对风量监测数据进行干扰信号处理后结合设定值数据与压差数据，得出控制参数对风阀开度进行控制调节，实现了洁净区房间压差自适应控制，相较于传统控制方式，投入成本较少，并使得洁净区房间压差更稳定，满足药品生产的GMP要求。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1所示，一种洁净区房间压差自适应控制系统，包括风量采集模块、风量数据预处理模块、压差采集模块、压差数据预处理模块、控制算法模块、第一执行机构、第二执行机构、参数设定模块、数据反馈模块，其中：
所述风量采集模块用于实时获取总风管送风量数据、洁净区房间的目标送风量数据、洁净区房间的回排风量数据、以及除洁净区房间外的其他房间风量数据；
所述风量数据预处理模块用于对获取各种风量数据进行滤波处理；
所述压差采集模块用于获取洁净区房间的压差数据；
所述压差数据预处理模块用于对获取各种压差数据进行滤波处理；
所述控制算法模块用于根据风量设定值，对滤波后的总风管送风量数据、目标送风量数据与其他房间风量数据进行计算处理，得出送风调节参数，并将送风调节参数发送至所述第一执行机构；还用于在洁净区房间送风量稳定之后根据滤波后的压差数据，对滤波后的回排风量数据进行计算处理，得到回排风调节参数，并将回排风调节参数发送至所述第二执行机构；所述控制算法模块输出的送风调节参数与回排风调节参数均进行线性化处理后分发至第一执行机构与第二执行机构；
所述第一执行机构用于根据送风调节参数对洁净区房间送风阀的开度进行调节，实现洁净区房间送风量的控制；
所述第二执行机构用于根据回排风调节参数对洁净区房间回排风阀的开度进行调节，实现洁净区房间回排风量的控制，进而实现洁净区房间压差自适应控制；
所述参数设定模块用于输入风量设定值至所述控制算法模块；
所述数据反馈模块用于将所述送风阀与回排风阀的开度数据反馈至所述控制算法模块。
本例中，所述风量数据预处理模块采用限幅滤波法+滑动平均滤波法对数据进行滤波处理，所述限幅滤波法+滑动平均滤波法的滤波过程为：每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行滑动平均滤波处理，具体的：
所述限幅处理的具体过程为：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值；根据最大偏差值对每次采样的新数据值进行判断：若本次采样数据值与上次采样数据值之差不大于最大偏差值时，则本次采样数据值有效；若本次采样数据值与上次采样数据值之差大于最大偏差值时，则本次采样数据值无效，放弃本次采样数据值，采用上次采样数据值代替本次采样数据值。
所述滑动平均滤波处理的步骤为：把连续取N个采样数据值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据值放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据，把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得滤波结果，其中N为可调整预设参数，根据实际情况进行调整。
所述线性化处理的步骤为：将送风阀或回排风阀开度从0-100分成M段，并让每段风阀开度特性接近直线，实现线性化处理。在分段线性化处理后，非线性风阀在每一个区段上被近似等效为线性系统，采用线性系统的理论和方法来进行分析和处理。
本实施例基于上述的洁净区房间压差自适应控制系统，提出该系统的控制方法，具体步骤如下：
步骤1：通过所述风量采集模块实时获取总风管送风量数据、洁净区房间的目标送风量数据、洁净区房间的回排风量数据、以及除洁净区房间外其他房间的其他房间风量数据，采集的数据变化表如表1所示；并通过所述参数设定模块输入风量设定值；
表1送风量变化表
步骤2：利用所述风量数据预处理模块对获取的目标送风量数据、目标送风量数据、回排风量数据、其他房间风量数据，采用限幅滤波法+滑动平均滤波法分别进行滤波处理；
本例中，所述限幅滤波法+滑动平均滤波法的滤波过程为：每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行滑动平均滤波处理，具体的：
所述限幅处理的具体过程为：
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值；
根据最大偏差值对每次采样的新数据值进行判断：若本次采样数据值与上次采样数据值之差不大于最大偏差值时，则本次采样数据值有效；若本次采样数据值与上次采样数据值之差大于最大偏差值时，则本次采样数据值无效，放弃本次采样数据值，采用上次采样数据值代替本次采样数据值。
所述滑动平均滤波处理的步骤为：
把连续取N个采样数据值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据值放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据，把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得滤波结果，其中N为可调整预设参数。
由于保证房间送风量稳定是保证房间压差的基础，洁净区房间送风量X与总风管风量Z和该空调机组其它房间送风量变化A～C有关(见表1)。通过多次改变总风管风量Z和该空调机组其它房间送风量A～C，统计分析出对洁净区房间送风量X的变化规律，根据这些变化规律达到对洁净区房间送风量X的快速、稳定控制，因此进入步骤3。
步骤3：利用所述控制算法模块根据风量设定值，对滤波后的总风管送风量数据、目标送风量数据与其他房间风量数据进行计算处理，得出送风调节参数，并将线性化处理后的送风调节参数发送至所述第一执行机构；
步骤4：所述第一执行机构根据送风调节参数对洁净区房间送风阀的开度进行调节，实现洁净区房间送风量的控制，同时通过数据反馈模块将送风阀的开度数据反馈至所述控制算法模块；
在洁净区房间送风量X得到稳定控制后，只需要研究清楚房间压差与回排风量H之间的关系即可保证房间洁净区压差Y的稳定。通过多次改变回排风量H，统计分析出对洁净区房间压差Y的变化规律，根据这些变化规律达到对洁净区房间压差Y的快速、稳定控制，具体过程参见后续步骤。
步骤5：在洁净区房间送风量稳定之后，利用所述压差采集模块获取洁净区房间的压差数据，并送入所述压差数据预处理模块进行滤波处理，滤波处理的具体过程参见步骤2；
步骤6：利用所述控制算法模块根据滤波后压差数据，依据表2所示的回排风量与洁净区房间压差关系表，对滤波后的回排风量数据进行计算处理，得到回排风调节参数，并将线性化处理后的回排风调节参数发送至所述第二执行机构；
表2回排风量与洁净区房间压差关系表
序号 回排风量H 房间压差Y 备注
1 H Y
2 0.8H 0.9Y
3 0.9H 0.95Y
5 1.1H 1.2Y
6 1.25H 1.15Y
7 1.5H 1.3Y
步骤7：所述第二执行机构根据回排风调节参数对洁净区房间回排风阀的开度进行调节，实现洁净区房间回排风量的控制，同时通过数据反馈模块将回排风阀的开度数据反馈至所述控制算法模块，
步骤8：返回步骤1循环进行，实现洁净区房间的压差自适应控制。
本方案通过采集总送风量数据、目标送风量数据、其余送风量数据、回排风量数据与房间压差数据，再对目标送风量数据、回排风量数据两个风量监测数据进行滤波处理，排出干扰信号后结合风量设定值数据与房间压差数据，得出送风量控制参数、回排风量控制参数对风阀开度进行控制调节，实现了洁净区房间压差自适应控制，相较于传统控制方式，投入成本较少，并使得洁净区房间压差更稳定，满足药品生产的GMP要求。
本方案还可用于根据送风量监测数据对空调系统中送风风机进行变频调速，来调节风机的转速，使总送风量保持稳定并满足风量需求；并可以实时监测空调系统过滤网两端的压差，当压差超过报警值时，系统自动报警并提示清洗或更换；最后，还可实现新风控制，包括：自动调节新风阀的开度保持新风量；控制加热器，保持新风温度在所要求的范围；监测新风机过滤器阻塞状态，提示维修。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：包括风量采集模块、风量数据预处理模块、压差采集模块、压差数据预处理模块、控制算法模块、第一执行机构与第二执行机构，其中：
所述风量采集模块用于实时获取总风管送风量数据、洁净区房间的目标送风量数据、洁净区房间的回排风量数据、以及除洁净区房间外的其他房间风量数据；
所述风量数据预处理模块用于对获取各种风量数据进行滤波处理；
所述压差采集模块用于获取洁净区房间的压差数据；
所述压差数据预处理模块用于对获取各种压差数据进行滤波处理；
所述控制算法模块用于根据风量设定值，对滤波后的总风管送风量数据、目标送风量数据与其他房间风量数据进行计算处理，得出送风调节参数，并将送风调节参数发送至所述第一执行机构；还用于在洁净区房间送风量稳定之后根据滤波后的压差数据，对滤波后的回排风量数据进行计算处理，得到回排风调节参数，并将回排风调节参数发送至所述第二执行机构；
所述第一执行机构用于根据送风调节参数对洁净区房间送风阀的开度进行调节，实现洁净区房间送风量的控制；
所述第二执行机构用于根据回排风调节参数对洁净区房间回排风阀的开度进行调节，实现洁净区房间压差自适应控制。
2.根据权利要求1所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述风量数据预处理模块与压差数据与处理模块采用限幅滤波法+滑动平均滤波法对数据进行滤波处理。
3.根据权利要求2所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述限幅滤波法+滑动平均滤波法的滤波过程为：每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行滑动平均滤波处理。
4.根据权利要求3所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述限幅处理的具体过程为：
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值；
根据最大偏差值对每次采样的新数据值进行判断：若本次采样数据值与上次采样数据值之差不大于最大偏差值时，则本次采样数据值有效；若本次采样数据值与上次采样数据值之差大于最大偏差值时，则本次采样数据值无效，放弃本次采样数据值，采用上次采样数据值代替本次采样数据值。
5.根据权利要求4所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述滑动平均滤波处理的步骤为：
把连续取N个采样数据值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据值放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据，把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得滤波结果，其中N为可调整预设参数。
6.根据权利要求1所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述控制算法模块输出的送风调节参数与回排风调节参数均进行线性化处理后分发至第一执行机构与第二执行机构。
7.根据权利要求6所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述线性化处理的步骤为：将送风阀或回排风阀开度从0-100分成M段，并让每段风阀开度特性接近直线，实现线性化处理。
8.根据权利要求1所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述系统还包括参数设定模块，该参数设定模块用于输入风量设定值至所述控制算法模块。
9.根据权利要求1所述的洁净区房间压差自适应控制系统，其特征在于：所述系统还包括数据反馈模块，所述数据反馈模块用于将所述送风阀与回排风阀的开度数据反馈至所述控制算法模块。
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