CN110610058A - 一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法 - Google Patents
一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110610058A CN110610058A CN201910917035.4A CN201910917035A CN110610058A CN 110610058 A CN110610058 A CN 110610058A CN 201910917035 A CN201910917035 A CN 201910917035A CN 110610058 A CN110610058 A CN 110610058A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat pump
- source heat
- pump air
- conditioning system
- ground source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 54
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 40
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 6
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 claims description 4
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本发明公开了一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法，包括：地源热泵空调系统模拟仿真模块，被配置为实现对被控对象的运行模拟；控制模块，被配置为实现对被控对象发出控制指令；人机交互模块，被配置为用于实时显示地源热泵空调系统的模拟数据以及对于历史数据的查询。本发明能够解决现有地源热泵空调系统仿真模拟软件的图形界面功能薄弱、难以实时的在线数据查看与控制的缺点，具有一体化实时运行，在线同步监测，用户一目了然等特点。
Description
技术领域
本发明涉及地源热泵空调系统虚拟仿真技术领域，尤其涉及一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着全球经济的快速发展，人们对地源热泵空调系统性能有了更高的追求。如今的空调系统必须注重保护环境，节约能源，营造良好的室内环境，因此对空调系统的运行进行优化显得尤为重要。另外，考虑到建筑空调的复杂性和多样性，由数学模型组成的仿真系统取代不经济的实物实验是趋势。但现有的仿真模拟软件本身的GUI图形界面功能薄弱，不能进行实时的在线数据查看与控制，另外，没有接触相关软件的专业人员很难在短时间内了解系统的运行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法，通过搭建近似实物的用户界面，实时调取模拟数据，能够实现地源热泵空调系统的在线动态虚拟仿真；解决了现有地源热泵空调系统仿真模拟软件的图形界面功能薄弱、难以实时的在线数据查看与控制的缺点。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，包括：
地源热泵空调系统模拟仿真模块，被配置为实现对被控对象的运行模拟；
控制模块，被配置为实现对被控对象发出控制指令；
人机交互模块，被配置为用于实时显示地源热泵空调系统的模拟数据以及对于历史数据的查询。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验方法，包括：
采用TRNSYS仿真软件搭建地源热泵空调系统模拟仿真模块，采用MATLAB搭建控制模块；采用C#语言开发人机交互界面模块。
所述TRNSYS仿真模块与MATLAB控制模块之间通过TRNSYS子程序Type155模块进行数据交互；
所述MATLAB控制模块与人机交互界面模块之间通过LabVIEW作为中间软件实现数据交互；
MATLAB与LabVIEW之间，通过MATLAB SCRIPT使MATLAB下的M文件与LabVIEW程序流程图无缝连接，人机交互界面模块通过调用LabVIEW生成的.exe文件实现对地源热泵空调系统数据的实时显示，对TRNSYS模拟得到的.xls文件选取存储于数据库中，实现查看历史数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
能够解决现有地源热泵空调系统仿真模拟软件的图形界面功能薄弱、难以实时的在线数据查看与控制的缺点，具有一体化实时运行，在线同步监测，用户一目了然等特点。
目前的仿真软件(如TRNSYS软件)界面功能薄弱，只有熟知该软件的专业人士才能较容易地看明白仿真的空调系统采用的设备和运行方式，本发明设计的人机交互界面系统，能够解决上述问题，实现实时的在线数据查看与控制；其中地源热泵系统图是通过revite画制的，仿真效果更加逼真。
由于用于开发人机交互界面系统的C#软件与MATLAB的.M文件的通讯接口难以自主开发，且需实时显示的数据过多，数据传输容易错乱；因此，本发明借用了LabVIEW作为中间软件。MATLAB与LabVIEW之间，可通过MATLAB SCRIPT使MATLAB下的M文件与LabVIEW程序流程图无缝连接，人机交互界面系统可通过调用LabVIEW软件生成的.exe文件实现地源热泵空调系统数据的实时显示。
附图说明
图1是本发明的地源热泵空调系统虚拟仿真实验平台技术路线图；
图2是本发明的地源热泵空调系统仿真模型图；
图3是本发明的LabVIEW程序框图；
图4是本发明的虚拟仿真实验平台部分人机界面图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明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。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，包括：
地源热泵空调系统模拟仿真模块，被配置为实现对被控对象的运行模拟；
控制模块，被配置为实现对被控对象发出控制指令；
人机交互模块，被配置为用于实时显示地源热泵空调系统的模拟数据以及对于历史数据的查询。
其中，地源热泵空调系统模拟仿真模块具体包括：
建筑负荷动态模拟单元，被配置为实现模拟建筑动态负荷；
系统模拟仿真单元，被配置为实现模拟不同控制策略下地源热泵空调系统运行状态；
接口单元，被配置为接收控制模块的指令，控制地源热泵空调系统相应各设备的启停；同时将地源热泵空调系统的仿真输出数据传送给控制模块和人机交互模块。
人机交互模块具体包括：
系统登录单元，被配置为根据接收到的登录信息实现系统登录；
实时显示单元，被配置为调用地源热泵空调系统模拟仿真模块的数据并显示；
数据导入数据库单元，被配置为导入不同控制策略下地源热泵空调系统运行数据；
历史数据查询单元，被配置为根据接收到的查询指令调取相应的数据并显示；
数据曲线单元，被配置为根据收到的查询指令调取相应的数据并绘制成曲线图；
基本信息查询单元，被配置为存储、修改或查询地源热泵空调系统或建筑物的基本(静态)数据；基本信息指的是地源热泵空调系统或建筑物的基本(静态)数据，比如各个设备的额定功率、建筑物的建筑面积、楼层数等。
TRNSYS是一款极其灵活、形象的、模块化的瞬态过程模拟软件。美国的ThermalEnergy Systems Specialists(TESS)专门开发出针对暖通空调系统的各种模块，软件主要的应用和模拟对像是能源系统。本实施例中，采用TRNSYS仿真软件进行地源热泵空调系统模拟仿真模块的搭建，用MATLAB搭建控制模块，以Visual Studio为开发平台，运用C#语言开发人机交互模块。TRNSYS与MATLAB之间通过TRNSYS子程序Type155模块进行数据交互，而MATLAB与人机交互模块之间的数据交互，本实施例借用了LabVIEW作为中间软件。MATLAB与LabVIEW之间，可通过MATLAB SCRIPT使MATLAB下的M文件与LabVIEW程序流程图无缝连接，人机交互模块可通过调用LabVIEW软件生成的.exe文件实现地源热泵空调系统数据的实时显示，通过对TRNSYS模拟得到的.xls文件进行选取存储于数据库中，便于查看历史数据等操作。
图1是本发明的地源热泵空调系统虚拟仿真实验平台技术路线图。左边是动态循环过程，右边是静态过程。
TRNSYS每运行一个步长，仿真数据先暂存在Type155的Type155_CallingMatlab.m文件中的trnlnputs()中，后将trnlnputs()存入MATLAB的in.mat文件中，然后LabVIEW通过MATLAB SCRIPT读取in.mat文件中的数据，呈现在人机交互界面的相应位置，同时，MATLAB会根据收到的数据通过算法对相关设备运行方式发出控制指令，由MATLAB发出的控制指令通过Type155直接传给相应设备模块。
其中，Type155_CallingMatlab.m文件是在MATLAB中编写的一个代码文件，定义了仿真步长、TRNSYS模拟时间、TRNSYS信息数组、TRNSYS输入量、TRNSYS输出量、TRNSYS模拟启动时间、TRNSYS模拟停止时间、TRNSYS模拟时间步长和M文件的错误代码：由TRNSYS设置为1，M文件在结尾处将其设置为0，表示调用成功，任何非零值都将停止模拟；trnlnputs()是在MATLAB编程时定义的数组，指TRNSYS输入量；in.mat文件是指在MATLAB中建立的用于加载TRNSYS模拟数据到工作区间中；out.mat文件是指在MATLAB中建立的用于将当前工作区间里的数据保存下来供调用。
由人机交互模块发出的控制指令与仿真数据的存储位置顺序相反。TRNSYS每运行一个仿真步长调用一次MATLAB程序直至TRNSYS程序结束。TRNSYS运行结束后，通过人机交互模块或数据库读取或加载TRNSYS自动生成的表格文件中的数据，存储于数据库中，便于查看历史数据等操作。
图2为本发明的地源热泵空调系统仿真模型图。图2中的Type155是实现TRNSYS与MATLAB接口的模块。在计算机上必须安装与Type155.dll相匹配的MATLAB软件，且版本必须是32位的，另外，需将TRNSYS17\Exe\DLLs路径下的Type155(forMATLAB*).zip(*表示MATLAB版本号)文件解压得到的Type155.dll放到TRNSYS17\Exe路径下。另一方面，MATLAB的“bin\win32”文件夹必须添加在windows搜索路径中。在Type155中设置MATLAB的Type155_CallingMatlab.m文件的相对路径和绝对路径，实现Type155_CallingMatlab.m文件的调用。.m文件是实现TRNSYS与MATLAB数据交互的重要文件，由MATLAB编程实现。
图3为本实施例的LabVIEW程序框图。LabVIEW通过MATLAB SCRIPT函数节点法调用MATLAB程序或MATLAB脚本文件，从中读取或写入数据。图3的右边是LabVIEW读取in.mat文件数据，有温度、湿度、流量、功耗等类别，左边是LabVIEW将开关的控制指令存储到out.mat文件中。将在LabVIEW中编写的文件生成应用程序并存储于虚拟仿真实验平台开发文件中的“bin\Debug”路径下，编写代码，完成对其调用。
图4(a)-(c)为本发明的虚拟仿真实验平台部分人机界面图。图4(a)为虚拟仿真实验平台首页，由实时显示、导入数据库、基本信息、数据曲线、历史查询和帮助组成菜单栏，界面底部显示本计算机当前时间以及版权归属。图4(b)为实时显示界面，系统每间隔10秒钟会通过LabVIEW读取M文件的最新数据并显示，也可通过手动按钮对地源热泵空调模拟仿真系统中的某个设备发出启停指令。图4(c)为数据导入数据库界面，TRNSYS运行时生成的数据会不断存入Excel表中，通过选取Excel文件路径，选取参数类别即数据表名，就可以将目前数据覆盖之前的数据或添加到该数据表中，以便对运行数据进行历史查询或分析。
地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统的使用步骤如下：
1.根据实际系统在TRNSYS模拟软件中搭建地源热泵空调系统仿真模型。
2.设置人员、用电设备和照明等室内负荷影响参数。
3.设置地源热泵空调系统的各设备参数的额定数据。
4.设定地源热泵空调系统模拟仿真模块的模拟时间(TRNSYS运行开始时间和结束时间)和运行步长。
5.运行TRNSYS仿真模型。
6.打开人机交互模块，进入平台首页，在菜单栏选择菜单进入相应模块界面。
本实施例的地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，能够搭建近似实物的用户界面，实时调取模拟数据，实现实时可视化展示，让非相关人员也能看懂，大大弥补模拟软件的不足，为优化系统设计、指导系统运行提供重要依据。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验方法，包括：
采用TRNSYS仿真软件搭建地源热泵空调系统模拟仿真模块，采用MATLAB搭建控制模块；采用C#语言开发人机交互界面模块。
所述TRNSYS仿真模块与MATLAB控制模块之间通过TRNSYS子程序Type155模块进行数据交互；所述MATLAB与人机交互界面模块之间通过LabVIEW作为中间软件实现数据交互；
MATLAB与LabVIEW之间，通过MATLAB SCRIPT使MATLAB下的M文件与LabVIEW程序流程图无缝连接，人机交互界面模块通过调用LabVIEW生成的.exe文件实现对地源热泵空调系统数据的实时显示，对TRNSYS模拟得到的.xls文件选取存储于数据库中，实现查看历史数据。
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 (9)
1.一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，包括：
地源热泵空调系统模拟仿真模块，被配置为实现对被控对象的运行模拟；
控制模块，被配置为实现对被控对象发出控制指令；
人机交互模块，被配置为用于实时显示地源热泵空调系统的模拟数据以及对于历史数据的查询。
2.如权利要求1所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述地源热泵空调系统模拟仿真模块包括：
建筑负荷动态模拟单元，被配置为实现模拟建筑动态负荷；
系统模拟仿真单元，被配置为实现模拟不同控制策略下地源热泵空调系统运行状态；
接口单元，被配置为接收控制模块的指令，控制地源热泵空调系统相应各设备的启停；同时将地源热泵空调系统的模拟输出数据传送给控制模块和人机交互模块。
3.如权利要求1所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述人机交互模块包括：
系统登录单元，被配置为根据接收到的登录信息实现系统登录；
实时显示单元，被配置为调用地源热泵空调系统模拟仿真模块的运行数据并显示；
数据导入数据库单元，被配置为导入不同控制策略下地源热泵空调系统运行数据；
历史数据查询单元，被配置为根据接收到的查询指令调取相应的历史数据并显示；
数据曲线单元，被配置为根据收到的查询指令调取相应的数据并绘制成曲线图；
基本信息查询单元，被配置为存储、修改或查询地源热泵空调系统或建筑物的基本数据。
4.如权利要求1所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，采用TRNSYS仿真软件搭建地源热泵空调系统模拟仿真模块，采用MATLAB搭建控制模块，采用C#语言开发人机交互界面模块。
5.如权利要求4所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述TRNSYS仿真模块与MATLAB控制模块之间通过TRNSYS子程序Type155模块进行数据交互。
6.如权利要求4所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述MATLAB控制模块与人机交互界面模块之间通过LabVIEW作为中间软件实现数据交互。
7.如权利要求4所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，TRNSYS每运行一个步长，仿真数据先暂存在Type155模块的文件中，然后存入MATLAB的in.mat文件中，然后LabVIEW通过MATLAB SCRIPT读取in.mat文件中的数据，呈现在人机交互模块的相应位置。
8.如权利要求6所述的一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统，其特征在于，MATLAB与LabVIEW之间，通过MATLAB SCRIPT使MATLAB下的M文件与LabVIEW程序流程图无缝连接，人机交互界面模块通过调用LabVIEW生成的.exe文件实现对地源热泵空调系统数据的实时显示，对TRNSYS模拟得到的.xls文件选取存储于数据库中，实现查看历史数据。
9.一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验方法，其特征在于，包括：
采用TRNSYS仿真软件搭建地源热泵空调系统模拟仿真模块，采用MATLAB搭建控制模块；采用C#语言开发人机交互界面模块；
所述TRNSYS仿真模块与MATLAB控制模块之间通过TRNSYS子程序Type155模块进行数据交互；
所述MATLAB与人机交互界面模块之间通过LabVIEW作为中间软件实现数据交互；
MATLAB与LabVIEW之间，通过MATLAB SCRIPT使MATLAB下的M文件与LabVIEW程序流程图无缝连接，人机交互界面模块通过调用LabVIEW生成的.exe文件实现对地源热泵空调系统数据的实时显示，对TRNSYS模拟得到的.xls文件选取存储于数据库中，实现查看历史数据。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910917035.4A CN110610058A (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910917035.4A CN110610058A (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110610058A true CN110610058A (zh) | 2019-12-24 |
Family
ID=68893521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910917035.4A Pending CN110610058A (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110610058A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111832161A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-27 | 山东大学 | 一种综合能源系统实时仿真方法及系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109240128A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-01-18 | 山东大学 | 一种新能源冷热电联供实时仿真系统及方法 |
-
2019
- 2019-09-26 CN CN201910917035.4A patent/CN110610058A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109240128A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-01-18 | 山东大学 | 一种新能源冷热电联供实时仿真系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张珣珣: "《某一低能耗建筑地源热泵空调系统虚拟仿真实验平台开发》" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111832161A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-27 | 山东大学 | 一种综合能源系统实时仿真方法及系统 |
| CN111832161B (zh) * | 2020-06-29 | 2024-04-09 | 山东大学 | 一种综合能源系统实时仿真方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2794142B2 (ja) | 情報処理装置 | |
| CN101493855B (zh) | 欠驱动双足步行机器人实时仿真系统 | |
| CN106775785B (zh) | 按摩椅的程序更新系统及方法 | |
| CN107390671B (zh) | 受遥控控制设备的自动测试系统与方法 | |
| CN103473965A (zh) | 轨道交通仿真培训方法及轨道交通仿真培训系统 | |
| KR20090000248A (ko) | 에어컨의 통합관리 표시 장치 및 방법 | |
| CN105159754A (zh) | 基于商业智能云平台的在线仿真方法及装置 | |
| CN102323760A (zh) | 一种空调控制系统半实物测试方法与装置 | |
| CN111599241B (zh) | 一种物联网教学虚拟仿真系统 | |
| CN105549417A (zh) | 一种机器人教学系统及其方法 | |
| CN102681465A (zh) | 具备运动规划功能的工业机器人示教规划器及其控制方法 | |
| CN104728993A (zh) | 空调器控制方法及装置 | |
| CN104778071A (zh) | 智能规则多语言类型解释系统及其创建方法 | |
| CN110610058A (zh) | 一种地源热泵空调系统虚拟仿真实验系统及方法 | |
| Rasheed et al. | Application of Smart IoT Technology in Project Management Scenarios | |
| JP4597716B2 (ja) | 空調機シミュレーター、空調機シミュレーションシステムおよび空調機シミュレーションプログラム | |
| CN111300412A (zh) | 一种基于虚幻引擎的控制机器人的方法 | |
| CN114880787A (zh) | 基于线上液压系统的液压系统运维方法和装置 | |
| CN109313560A (zh) | 具有协议独立配置环境的系统 | |
| CN110726216B (zh) | 空调器及其控制方法、装置、系统、存储介质和处理器 | |
| CN109816192B (zh) | Gil管廊工程仿真控制系统 | |
| CN109469962A (zh) | 一种空调化霜方法、装置和存储介质 | |
| CN201983388U (zh) | 空调器及其控制系统 | |
| CN114593498A (zh) | 空调异常检测方法、检测终端、电子设备及存储介质 | |
| CN112233208B (zh) | 机器人状态处理方法、装置、计算设备和存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191224 |