CN110674563A

CN110674563A - 调试方法和调试系统

Info

Publication number: CN110674563A
Application number: CN201810706978.8A
Authority: CN
Inventors: 袁圆; 丁金磊
Original assignee: Kaili Co
Current assignee: Kaili Co
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-10
Also published as: US20200003444A1

Abstract

本申请公开了一种调试方法和调试系统。所述调试方法包括建立调试任务并发送所述调试任务给所述HVAC系统的控制器，所述调试任务包括关于调试对象的至少一种测试工况；所述HVAC系统的控制器命令所述HVAC系统和与所述HVAC系统对应的数字孪生系统各自以所述至少一种测试工况运行；所述HVAC系统产生物理数据，所述数字孪生系统产生数字数据，将所述物理数据和所述数字数据比较，基于比较结果诊断所述调试对象。本申请能够实现快速调试和得到可靠结果。

Description

调试方法和调试系统

技术领域

本申请涉及一种调试方法，具体说涉及一种HVAC系统的调试方法。本申请还涉及一种用于上述HVAC系统的调试系统。

背景技术

HVAC是Heating,Ventilation and Air Conditioning（采暖、通风和空调）的英文缩写。应用于大型空间内的HVAC系统具有复杂的构造，因此安装费时费力。通常工程师要花数个月时间对HVAC 系统进行调试，以确保设备安装正确到位以及能发挥正常功能。目前，现场工程师根据设计图纸和规范要求制定调试计划和进度，需手动验证各个设备的性能。由于大型空调系统部件繁多，一栋大型写字楼可有多达上万个末端设备（例如风机盘管）。此外，各部件参数之间的影响关系错综复杂，需要在调试过程中全面统筹考虑，每一个参数的微小调整都可能会造成整个系统参数或大或小的变动，进而影响系统整体性能，因此手动调试非常花时间。

发明内容

本申请要解决的一个问题是提供一种对HVAC系统进行自动调试的方法。

所述调试方法，包括：

建立调试任务并发送所述调试任务给所述HVAC系统的控制器，所述调试任务包括关于调试对象的至少一种测试工况；

所述HVAC系统的控制器命令所述HVAC系统和与所述HVAC系统对应的数字孪生系统各自以所述至少一种测试工况运行；

所述HVAC系统产生物理数据，所述数字孪生系统产生数字数据，将所述物理数据和所述数字数据比较，基于比较结果诊断所述调试对象。

本申请涉及的另一个方面是提供了一种用于HVAC系统的调试系统，所述HVAC系统包括控制器、HVAC部件、与所述HVAC部件关联的致动器和检测所述HVAC部件的感测部件，所述调试系统包括：

测试工况单元，所述测试工况单元构造成建立调试任务并且发送所述调试任务给所述控制器，

数字孪生系统，其具有与所述HVAC部件、所述致动器和所述感测部件对应的数字部件、数字致动器和数字感测部件，所述数字孪生系统对应于所述HVAC系统并且和所述HVAC系统共同接收来自所述控制器的调试任务，

诊断引擎，所述诊断引擎构造成接收来自所述HVAC系统的物理数据和来自所述数字孪生系统的数字数据，并且基于所述物理数据和所述数字数据作出诊断结果。

上述方案能够实现快速调试和得到可靠结果。通过对应于HVAC系统的数字孪生模型，使HVAC系统和数字孪生系统在相同的输入条件下运行，将两系统产生的实际输出和理论输出进行对比，自行判断被调试对象的异常性并快速出结果。另外，上述方案可用于设备等级和系统等级的检查测试和功能测试，减少了现场的工程作业并且提高了作业质量。

通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1为HVAC系统和本申请涉及的调试系统的结构框架图；

图2为本申请运用于冷却泵调试的一个实施例。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

本申请涉及的用于HVAC系统的调试系统和方法用于在HVAC系统初安装时对设备的安装情况和设备的功能情况进行测试，以保证整个系统能够正常运行，达到设计要求及符合规范。这些测试涵盖了HVAC系统各方面的检查和测试，如电气检查、绝缘检查、功能测试、操作功能测试、报警/关断功能测试、启停试验、性能试验、空调系统运转等。系统经调试能知道系统中是否存在安装不到位或有故障的设备，从而为正常运行排除隐患。

图1为本申请涉及的HVAC系统和作用于HVAC系统的调试系统的架构图，图中示出了三个层面的系统/模块，第一层面为真实的被调试的HVAC系统。HVAC是相当复杂的系统，其由冷却水循环、冷冻水循环，冷热源，空气处理机组和末端设备（如风机盘管）构成。第二层面为与HVAC物理系统对应建立的数字孪生（digital twin）系统。该数字孪生系统为基于HVAC物理系统在虚拟空间通过数字化表达的仿真模型，其具有和物理系统相同的设备、部件和器件，并且能将这些实体设备、部件和器件在现实中体现出的性能和特征在虚拟空间内高度反映出来。第三层面是调试模块，调试模块为控制中心，其产生指令、接收、计算、分析和处理数据以对物理系统进行调试。

调试模块包括测试工况单元和诊断引擎。先介绍测试工况单元。测试工况单元用于建立调试任务，调试任务包括关于调试对象的至少一种测试工况。HVAC系统的复杂和庞大使调试任务可以多达上百个调试项目，不同调试任务针对的调试对象也不同，调试任务包括但不限于风量平衡调试、水泵调试、风机盘管调试、冷却水塔调试、风机（风扇）调试、新风机/空气处理机调试，VAV（variable air volume变风量）/CAV（constant air volume定风量）测试，冷却、冷冻及采暖水系统的平衡调试，新风系统平衡调试，冷热源（如冷机、热泵、锅炉等）调试，设备噪音调试，测试仪表调试等。调试对象可以是系统中的某个部件也可以是系统的一个分支部分的性能情况。为了检测目标调试对象在HVAC系统中的情况，需设置测试工况使系统运行在预设的工作状态中，例如设置系统中某个水泵的速度达到多少频率，或者设置某个阀在一定时间内调到预定开度等。目前的工况测试通常由操作人员根据设计图纸和行业规范制定出。在本申请的调试系统中，测试工况既可以是备份着的经验化的标准测试，一旦确定调试对象，测试工况单元可自动提供对应的测试工况，从而生成调试任务。测试工况也可以通过人为地设置目标建立，如通过人机界面，操作者输入参数，测试工况单元相应地生成测试工况。调试对象和测试工况并非只是一一对应关系。一方面，同一个调试对象可以通过系统以不同部件运行和/或参数发生变化的多个测试工况来验证。另一方面，在一个测试工况中，可以检查多个调试对象的情况。

测试工况单元将调试任务发送给物理系统的控制器以及诊断引擎。诊断引擎的相关介绍将在下文提到。控制器为物理系统的主控制器，接收调试模块的信息并且发送信息到物理系统和数字孪生系统两者对应的部件中。物理系统中的HVAC部件与数字孪生系统中的数字部件是映射关系。可以是一个控制器发送指令到物理系统和数字孪生系统中的各一个部件中，该控制器控制一个真实部件和一个虚拟部件；也可以是一个控制器发送指令到物理系统和数字孪生系统中的多个部件中，该控制器控制多个真实部件和数量对等的虚拟部件。指令从物理系统发出，从而保证HVAC部件和数字部件的输入一致。HVAC部件可以是现有的HVAC系统中的任何运行设备、控制部件、管路、测试仪器等。在这里，HVAC部件可以包括但不限于：主机、压缩机、冷凝器、冷却器、冷却塔、风机、风扇、蒸发器、膨胀阀、以及冷冻水系统、冷却系统、冷热源、末端设备和空气处理机组中涉及的各种泵、风阀/水阀、调节阀、风/水管路、盘管和开关等。对于大部分的HVAC部件，都设置有相关的致动器来控制该HVAC部件的启动、关闭和调节。例如风机和风机的变频驱动器，水泵和水泵的变速驱动器等。控制器可以将指令发送到这些驱动器或致动器上，从而准确地控制相关联的HVAC部件执行指令。在数字孪生系统中，对应的数字部件和与数字部件关联的致动器接收到来自物理系统控制器的指示，并且执行与物理系统相同的调试任务。

在HVAC系统中，HVAC部件运行导致部件自身以及系统的物理量发生变化，例如，当阀开度调整后，水路流量受到影响，并且该变化的物理量被感测部件检测。感测部件可以是一般意义上的传感器，也可以是HVAC部件的反馈器。感测部件的数量可以是一个或多个，可以独立于HVAC部件布置，也可以设置在HVAC部件上。感测部件检测的数据表征为运行在测试工况下的HVAC部件的状态的变量，包括但不限于风速、风量、流速、流量、耗电量、温度、液压、频率等。在数字孪生系统中，数字部件运行导致数字部件自身及系统的物理量发生变化。由对应于HVAC感测部件的数字感测部件做相同的检测。这样，HVAC系统产生物理数据，物理数据反映的是HVAC系统的真实情况，数字孪生系统产生数字数据，数字数据反映的是理论状态。两个系统的数据都传递到诊断引擎上。

图1示出的调试系统的诊断引擎用于接收物理系统和数字孪生系统的数据，计算和处理数据以及得出关于调试对象的诊断结果。测试工况单元将发送给HVAC系统的控制器的调试任务同样发送到诊断引擎上，因此诊断引擎清楚当前HVAC系统和数字孪生系统运行在哪个测试工况中，因此也知道需要向HVAC感测部件和数字感测部件采集哪些数据。当收集到所需要的数据后，将物理数据和数字数据做比较。如果两个数值接近，则说明当前的调试对象正常，可继续测试下一个调试对象。如果两个数值相差太大，则当前的调试对象有异常的可能，需要对该调试对象继续测试来验证。诊断引擎提供容差作为基准，当物理数据和数字数据的偏差在容差范围内时，诊断当前调试对象正常，结束当前调试任务，可以进行下一步的调试。诊断引擎把结果发送给测试工况单元，测试工况单元建立新的调试任务。当物理数据和数字数据的偏差超出容差范围时，说明当前调试对象可能有问题，此时通过测试与当前调试对象相关的其他调试对象来验证当前调试对象，这种情况下，需建立新的调试任务。诊断引擎把此信息传送到测试工况单元。对于测试工况单元而言，其负责建立新的调试任务，或者测试工况单元也可以在原来的调试任务中建立新的测试工况。例如对于某一个调试对象，可以连续实施一系列的测试工况，其中多个测试工况对应了多个目标状态水平，比如，在当前测试工况中，系统运行在最大载荷的20%；在下一轮测试工况中，系统运行在最大载荷的40%。诊断引擎将需要建立新的测试工况的结果发送给测试工况单元，测试工况单元在接收到该结果后着手建立新的测试工况。另外，对物理数据和数字数据处理时可以通过差值、比值等多种计算方式来与容差对比。容差可以是数值或范围。

图2示出了根据本申请对HVAC系统中的冷却泵进行调试的一个例子。HVAC系统用于楼宇，楼宇指具有屋顶和墙壁的建筑结构。冷却泵为HVAC系统中冷却水循环上的水泵并且连接到冷却塔的进口，冷却泵对通过其的冷却水进行控制，从而控制压入冷却塔的水流。将冷却泵确定为调试对象，测试工况模块建立测试工况1，测试工况1包括测试冷却泵和测试设置于冷却塔内的水阀。测试工况单元将测试工况1发送到HVAC系统的控制器，控制器命令运行HVAC系统的冷却塔和冷却泵，同时命令运行数字孪生系统的冷却塔和冷却泵。HVAC系统和数字孪生系统的冷却塔和冷却泵工作，从而控制各自系统中的冷却水循环。控制器还把测试工况1发送给了诊断引擎，诊断引擎采集HVAC系统中由HVAC传感器检测的冷却泵功耗P_物和冷却泵压头Pd_物，诊断引擎还采集数字系统中由数字传感器检测的冷却泵功耗P_数和冷却泵压头Pd_数。在诊断引擎内，分别计算各系统的冷却泵功耗偏差和冷却泵压头偏差。当（P_物-P_数）/P_数<容差值t，并且当（Pd_物-Pd_数）/Pd_数<t，则可以执行下一步的冷却塔的测试工况2。当（P_物-P_数）/P_数>t，并且当（Pd_物-Pd_数）/Pd_数>t，则需要执行冷却水路的测试工况3。

虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims

1.一种HVAC系统的调试方法，其特征是包括：

2.根据权利要求1所述的调试方法，其特征是：所述HVAC系统的控制器输出相同的命令给所述调试任务指定的所述HVAC系统中的HVAC部件和所述数字孪生系统中与所述HVAC部件对应的数字部件。

3.根据权利要求2所述的调试方法，其特征是：所述HVAC系统的控制器通过控制与所述HVAC部件关联的致动器和与所述数字部件关联的数字致动器来指令所述HVAC部件和所述数字部件两者。

4.根据权利要求1所述的调试方法，其特征是：还包括发送所述调试任务给诊断引擎，所述诊断引擎基于所述调试任务从所述HVAC系统和所述数字孪生系统采集所述物理数据和所述数字数据。

5.根据权利要求4所述的调试方法，其特征是：所述物理数据和所述数字数据包括运行在所述至少一种测试工况下的所述HVAC系统和所述数字孪生系统分别表征所述HVAC部件和所述数字部件状态的至少一个数量值。

6.根据权利要求5所述的调试方法，其特征是：所述物理数据通过所述HVAC系统中的感测部件检测所述HVAC部件得到；所述数字数据通过所述数字孪生系统中的感测部件检测所述数字部件得到。

7.根据权利要求4所述的调试方法，其特征是：诊断所述调试对象的结果通过所述诊断引擎得到，所述结果包括以下任意一种情况并且由所述诊断引擎通知到建立所述调试任务的测试工况单元：

1）结束当前所述调试任务；

2）更换所述调试对象，建立新的调试任务；

3）在原来的所述调试任务中更换所述测试工况。

8.根据权利要求7所述的调试方法，其特征是：所述结果基于对所述诊断引擎提供的容差与所述物理数据和/或所述数字数据的偏差进行计算。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的调试方法，其特征是：所述HVAC部件包括以下群中的任意一者或组合：主机、压缩机、冷凝器、冷却器、冷却塔、风机、风扇、蒸发器、膨胀阀、以及冷冻水系统、冷却系统、冷热源、末端设备和空气处理机组中涉及的各种泵、风阀/水阀、调节阀、风/水管路、盘管和开关。

10. 一种用于HVAC系统的调试系统，所述HVAC系统包括控制器、 HVAC部件、与所述HVAC部件关联的致动器和检测所述HVAC部件的感测部件，其特征是所述调试系统包括：

11.根据权利要求10所述的调试系统，其特征是：所述测试工况单元还构造成将所述调试任务发送给所述诊断引擎，其中所述诊断引擎基于所述调试任务采集所述物理数据和所述数字数据。

12.根据权利要求10所述的调试系统，其特征是：所述诊断引擎将所述诊断结果发送给所述测试工况单元，该测试工况单元根据诊断结果进行下列动作中的一者：1）结束当前所述调试任务；2）更换所述调试对象，建立新的调试任务；3）在原来的所述调试任务中更换所述测试工况。