CN110594928A - 一种地铁新风系统控制方法及控制装置 - Google Patents

一种地铁新风系统控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地铁新风系统控制方法及控制装置，其中，该方法包括：获取室外气象参数，根据室外气象参数计算室外空气焓值；根据室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。该方法不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，节省风机电耗，有效改善地铁站台站厅内的空气品质，减少机房面积，降低了通风系统的施工量。

Description

一种地铁新风系统控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种地铁新风系统控制方法及控制装置。
背景技术
屏蔽门地铁车站虽然装有全高封闭式站台门，理论上可以将站台和隧道区完全隔离，但是在现实中并不能做到全封闭，在开启扇周边及其他结构连接处都会存在缝隙，导致整个屏蔽门并非完全密闭，列车运行产生的活塞风仍然可以通过屏蔽门的缝隙进入站台。从而导致车站屏蔽门处和出入口处都存在大量无组织渗风，如图1所示。
目前多数屏蔽门地铁车站都设计了机械新风，但考虑无组织新风供应，实际机械新风只有在极少时刻需要开启，同时地铁新风阀存在密闭性不好的问题，导致新风阀即使关闭，也会引入大量新风，导致空调能耗的浪费。
综上所述，现有的地铁机械新风系统不仅对改善地铁站台站厅内的空气品质没有效果，而且会造成地铁车站的能耗浪费。如何有效利用地铁活塞风，改善站台站厅内的空气品质的同时节约地铁运行空调能耗，成为业界亟需改进的目标。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种地铁新风系统控制方法，该方法不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源。
本发明的另一个目的在于提出一种地铁新风系统控制装置。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种地铁新风系统控制方法，包括：获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。
本发明实施例的一种地铁新风系统控制方法，通过获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。并且不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，节省风机电耗，有效改善地铁站台站厅内的空气品质，减少机房面积，降低了通风系统的施工量。
另外，根据本发明上述实施例的一种地铁新风系统控制方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略进一步包括：
判断所述室外空气焓值的数值是否在预设范围内；
所述室外空气焓值在所述预设范围内，所述新风系统运行全新风工况，所述新风系统的新风阀门的开度为100％；
所述室外空气焓值不在所述预设范围内，所述新风系统运行智能新风工况。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述室外空气焓值不在所述预设范围内，所述新风系统运行智能新风工况，进一步包括：
按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，根据分析结果控制所述新风阀门的开度，并计算二氧化碳浓度平均值；
若所述二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度保持不变；
若所述二氧化碳浓度平均值大于所述预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度增加第一经验常数值；
若所述二氧化碳浓度平均值小于所述预设二氧化碳浓度最小值，则所述新风阀门的开度减小第二经验常数值。
进一步地，在本发明的一个实施例中，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为所述新风系统通风的动力来源。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定所述新风阀门的总开启有效面积，进而得到需要开启的所述新风阀门的数量和型号。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种地铁新风系统控制装置，包括：
获取模块，用于获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；
控制模块，用于根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。
本发明实施例的一种地铁新风系统控制装置，通过获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。并且不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，节省风机电耗，有效改善地铁站台站厅内的空气品质，减少机房面积，降低了通风系统的施工量。
另外，根据本发明上述实施例的一种地铁新风系统控制装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述控制模块进一步包括：判断单元和决策单元；
所述判断单元用于判断所述室外空气焓值的数值是否在预设范围内；
所述决策单元用于所述室外空气焓值在预设范围内，所述新风系统运行全新风工况，所述新风系统的新风阀门的开度为100％；
所述决策单元还用于所述室外空气焓值不在预设范围内，所述新风系统运行智能新风工况。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述新风系统运行智能新风工况，具体包括：
按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，根据分析结果控制所述新风阀门的开度，并计算二氧化碳浓度平均值；
若所述二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度保持不变；
若所述二氧化碳浓度平均值大于所述预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度增加第一经验常数值；
若所述二氧化碳浓度平均值小于所述预设二氧化碳浓度最小值，则所述新风阀门的开度减小第二经验常数值。
进一步地，在本发明的一个实施例中，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为所述新风系统通风的动力来源。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：处理模块，
所述处理模块，用于根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定所述新风阀门的总开启有效面积，进而得到需要开启的所述新风阀门的数量和型号。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的屏蔽门地铁车站中的风平衡示意图；
图2为根据本发明一个实施例的一种地铁新风系统控制方法流程图；
图3为根据本发明一个实施例的一种地铁新风系统控制方法示意图；
图4为根据本发明一个实施例的一种地铁新风系统控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的实施例要解决的是一种利用地铁活塞风提供地铁站台站厅所需的新风，以及配套的控制算法和系统设计选型计算方法，以保证地铁站台站厅内的空气品质并有效降低空调系统的新风负荷。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一种地铁新风系统控制方法及控制装置。
首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的一种地铁新风系统控制方法。
图2为根据本发明一个实施例的一种地铁新风系统控制方法流程图。
如图2所示，该地铁新风系统控制方法包括以下步骤：
在步骤S101中，获取室外气象参数，根据室外气象参数计算室外空气焓值。
具体地，在本发明实施例的方法中，存在多个传感器，在此步骤中，通过室外气象参数传感器来获取室外的气象参数，进而计算室外气象参数的焓值，其中，室外气象参数可以包括室外温度和湿度等其他参数。
在步骤S102中，根据室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。
通过上一步骤计算出室外空气焓值后，根据室外气象焓值判断地铁新风系统应该执行的运行策略，具体判断过程如下。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略进一步包括：
判断室外空气焓值的数值是否在预设范围内；
室外空气焓值在预设范围内，新风系统运行全新风工况，新风系统的新风阀门的开度为100％；
室外空气焓值不在预设范围内，新风系统运行智能新风工况。
具体地，若室外空气焓值h_out在预设范围[h_low，h_high]内，系统运行于全新风工况，新风阀门开度K＝100％；若室外空气焓值h_out不在预设范围[h_low，h_high]内，执行智能新风工况算法。
其中h_low为空气焓值预设值的最低值，h_high为空气焓值预设值的最高值。
在室外空气焓值不在预设范围内时，运行智能新风工况算法，具体步骤如下。
进一步地，在本发明的一个实施例中，室外空气焓值不在预设范围内，新风系统运行智能新风工况，进一步包括：
按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，根据分析结果控制新风阀门的开度，并计算二氧化碳浓度平均值；
若二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则新风阀门的开度保持不变；
若二氧化碳浓度平均值大于预设二氧化碳浓度最大值，则新风阀门的开度增加第一经验常数值；
若二氧化碳浓度平均值小于预设二氧化碳浓度最小值，则新风阀门的开度减小第二经验常数值。
具体地，通过传感器来检测二氧化碳的浓度，传感器可以为二氧化碳传感器，也可以为其他可以检测二氧化碳浓度的传感器，每隔固定采样间隔ΔT，对地铁站厅、站台内的CO2浓度进行采样，并根据采样结果对新风阀门执行开度控制；计算地铁站厅、站台内的CO2浓度平均值；根据CO2浓度平均值，控制新风阀门的开度；若CO2浓度平均值C_avg在预设范围[C_low，C_high]内，新风阀门开度保持不变；若CO2浓度平均值C_avg>C_high，新风阀开度增加ΔK1；若CO2浓度平均值C_avg<C_low，新风阀开度减小ΔK2；其中，ΔK1、ΔK2为经验常数，C_low为CO2浓度预设值的最低值，C_high为CO2浓度预设值的最高值。
进一步地，本发明实施例的方法可以通过一个控制系统来实现，控制系统可以包括控制模块、通讯模块、传感器模块、新风风阀、新风风阀控制器、云服务器和用户终端。
其中，如图3所示，在上述系统中不设置风动力系统，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，通过使用可远程控制开关的新风阀门，实现地铁站厅内活塞风风量的控制。
通过控制模块实现该系统的智能化控制。通过设置于地铁站台、站厅内的CO2传感器及设置于室外的室外气象参数传感器，实现室内外环境的实时监测，并且据实际地铁环境品质要求及室外气象参数，通过智能控制方法对新风阀门控制器发出指令，实现新风阀开度大小的智能控制。
其中，各个数据的传输以通讯模块作为中介进行传输，通讯模块同时集成了wifi、485、zigbee和以太网接口，并同时集成了多种通讯协议，包括标准modbus协议、zigbee协议、tcp/ip协议，以适配工程中常见的多种通讯方式。
系统运行的所有数据将存储于云服务器，用于实现运行数据的实时存储、检索与计算，并提供用户终端软件，用于实现运行数据的实时查看、历史数据检索。
云服务器提供的软件安装在用户的终端中，如手机、电脑等，通过终端可以实时查看地铁的新风系统的工作情况，实时显示监测到的各种数据，还可以人工控制新风系统的运行。
本发明实施例的方法，包括全新风优先算法和智能新风算法。还包括新风量计算选型方法，用于在工程设计过程中对系统进行计算选型。
进一步地，在本发明的实施例中，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为新风系统通风的动力来源。
从出入口和隧道流入站台的风，可以认为为车站提供了免费的新风供应。有研究表明，屏蔽门地铁车站无组织新风在近期可以完全满足地铁车站人员新风需求，仅在远期早晚高峰时段可能出现不满足车站人员新风需求的情况。而此时若通过在屏蔽门上部或端头设置部分可开启扇，在早晚高峰车站CO2浓度超标时，根据需求打开开启扇，则可以充分利用地铁列车在隧道中的活塞风作用，增大隧道与站台、出入口与站厅之间的空气交换程度，为车站提供更多的无组织新风供应。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定新风阀门的总开启有效面积，进而得到需要开启的新风阀门的数量和型号。
具体地，所用计算选型方法将根据地铁设计客流人数计算最大新风需求量，同时采用地铁热环境模拟软件STESS计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，进一步通过试算法确定风阀的总开启有效面积，从而最终确定可开启风阀的数量和型号。
进一步地，本发明实施例与传统给的新风系统相比，无需设置风机，完全依靠地铁车辆产生的活塞风提供通风动力，节省风机电耗，并且降低了进入地铁站台展厅的新风总量，并且通过实时监测地铁站台站厅内的空气品质，根据实际使用需求控制新风系统，可有效减少过量的新风所造成的空调负荷浪费。还会减少机房面积，极大的降低了通风系统的施工量。
根据本发明实施例提出的一种地铁新风系统控制方法，不设风机动力系统，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源。在地铁屏蔽门上方安装新风阀，通过传感器实时监测室内CO2浓度、室外气象参数，根据实际地铁环境品质要求及室外气象参数，通过远程智能控制新风阀开度0～100％的连续调节，为地铁车站提供合适的新风量。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的一种地铁新风系统控制装置。
图4为根据本发明一个实施例的一种地铁新风系统控制装置结构示意图。
如图4所示，该控制装置包括：获取模块100和控制模块200。
其中，获取模块100用于获取室外气象参数，根据室外气象参数计算室外空气焓值。控制模块200用于根据室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。
该控制装置可以利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，节省风机电耗，有效改善地铁站台站厅内的空气品质，减少机房面积，降低了通风系统的施工量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，控制模块进一步包括：判断单元和决策单元；
判断单元用于判断室外空气焓值的数值是否在预设范围内；
决策单元用于室外空气焓值在预设范围内，新风系统运行全新风工况，新风系统的新风阀门的开度为100％；
决策单元还用于室外空气焓值不在预设范围内，新风系统运行智能新风工况。
进一步地，在本发明的一个实施例中，新风系统运行智能新风工况，具体包括：
按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，根据分析结果控制新风阀门的开度，并计算二氧化碳浓度平均值；
若二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则新风阀门的开度保持不变；
若二氧化碳浓度平均值大于预设二氧化碳浓度最大值，则新风阀门的开度增加第一经验常数值；
若二氧化碳浓度平均值小于预设二氧化碳浓度最小值，则新风阀门的开度减小第二经验常数值。
进一步地，在本发明的一个实施例中，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为新风系统通风的动力来源。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：处理模块，
处理模块用于根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定新风阀门的总开启有效面积，进而得到需要开启的新风阀门的数量和型号。
需要说明的是，前述对一种地铁新风系统控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的一种地铁新风系统控制装置，不设风机动力系统，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源。在地铁屏蔽门上方安装新风阀，通过传感器实时监测室内CO2浓度、室外气象参数，根据实际地铁环境品质要求及室外气象参数，通过远程智能控制新风阀开度0～100％的连续调节，为地铁车站提供合适的新风量。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种地铁新风系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；
根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。
2.根据权利要求1所述的一种地铁新风系统控制方法，其特征在于，所述根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略进一步包括：
判断所述室外空气焓值的数值是否在预设范围内；
所述室外空气焓值在所述预设范围内，所述新风系统运行全新风工况，所述新风系统的新风阀门的开度为100％；
所述室外空气焓值不在所述预设范围内，所述新风系统运行智能新风工况。
3.根据权利要求2所述的一种地铁新风系统控制方法，其特征在于，所述室外空气焓值不在所述预设范围内，所述新风系统运行智能新风工况，进一步包括：
按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，根据分析结果控制所述新风阀门的开度，并计算二氧化碳浓度平均值；
若所述二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度保持不变；
若所述二氧化碳浓度平均值大于所述预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度增加第一经验常数值；
若所述二氧化碳浓度平均值小于所述预设二氧化碳浓度最小值，则所述新风阀门的开度减小第二经验常数值。
4.根据权利要求1所述的一种地铁新风系统控制方法，其特征在于，
利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为所述新风系统通风的动力来源。
5.根据权利要求1所述的一种地铁新风系统控制方法，其特征在于，还包括：根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定所述新风阀门的总开启有效面积，进而得到需要开启的所述新风阀门的数量和型号。
6.一种地铁新风系统控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；
控制模块，用于根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。
7.根据权利要求6所述的一种地铁新风系统控制装置，其特征在于，所述控制模块进一步包括：判断单元和决策单元；
所述判断单元用于判断所述室外空气焓值的数值是否在预设范围内；
所述决策单元用于所述室外空气焓值在预设范围内，所述新风系统运行全新风工况，所述新风系统的新风阀门的开度为100％；
所述决策单元还用于所述室外空气焓值不在预设范围内，所述新风系统运行智能新风工况。
8.根据权利要求7所述的一种地铁新风系统控制装置，其特征在于，所述新风系统运行智能新风工况，具体包括：
按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，根据分析结果控制所述新风阀门的开度，并计算二氧化碳浓度平均值；
若所述二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度保持不变；
若所述二氧化碳浓度平均值大于所述预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀门的开度增加第一经验常数值；
若所述二氧化碳浓度平均值小于所述预设二氧化碳浓度最小值，则所述新风阀门的开度减小第二经验常数值。
9.根据权利要求6所述的一种地铁新风系统控制装置，其特征在于，
利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为所述新风系统通风的动力来源。
10.根据权利要求6所述的一种地铁新风系统控制装置，其特征在于，还包括：处理模块，
所述处理模块，用于根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定所述新风阀门的总开启有效面积，进而得到需要开启的所述新风阀门的数量和型号。
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