CN111197840A - 组合式风柜的控制方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种组合式风柜的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合式风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；依据所述运行参数相应控制各执行单元。本发明，采用动态负荷平衡模型，实时跟踪负荷变化，计算出一个完整换气周期内所需的负荷，根据动态负荷平衡模型计算得到当前周期内的最优送风量以及最优送风焓值，再通过组合风柜运行参数的物理模型分析确定风机转速，以及各阀门的开度，实现对组合式风柜最大程度的节能控制。

Description

组合式风柜的控制方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及组合式风柜技术领域，特别是涉及一种组合式风柜的控制方法、计算机设备和存储介质。
背景技术
现有的组合式风柜控制系统，其控制策略针对回风温湿度的变化进行风机、蒸汽阀、冷水阀与热水阀的调节。当回风温湿度偏离设定基准值时，根据偏移量进行PID计算，进而输出至各设备，将回风温湿度调整至设定基准值。
由于空气温湿度调节过程是一个大时滞性过程，现有技术的控制参考量(回风温湿度)不能真实反映实际末端需求，当末端负荷或者新风温湿度发生剧烈波动时，采用现有技术的组合式风柜系统容易出现超调，进而导致系统震荡。现有技术采用PID控制策略，系统振荡大且周期长，针对突变容易产生超调。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够针对组合式风柜的恒温恒湿控制，使末端的温湿度波动控制在要求精度内。同时，根据末端要求的控制精度，实现最大程度的节能控制的组合式风柜的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种组合式风柜的控制方法，所述方法包括：
依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合式风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
依据所述运行参数相应控制各执行单元。
在其中一个实施例中，所述回风参数包括温度参数，湿度参数，以及二氧化碳浓度参数。
在其中一个实施例中，所述各执行单位为风机，热水阀，冷水阀以及蒸汽阀。
在其中一个实施例中，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值过程包括：
依据当前焓值，以及所述目标焓值，计算出所述组合式风柜所在的工作空间体积内达到所述目标焓值所需要的总负荷量；
依据所述总负荷量，计算出在一个换气周期内，功耗最小时，对应的送风量和送风焓值。
在其中一个实施例中，所述当前焓值通过各所述回风参数计算得到。
在其中一个实施例中，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出各执行单元可依照执行的运行参数过程包括：
依据所述送风量，计算出风机相应转速；
依据所述送风焓值，计算出各阀门的相应开度。
在其中一个实施例中，所述运行参数相应控制各执行单元过程包括：
控制风机依据计算出的相应转速运行；
控制热水阀，冷水阀以及蒸汽阀依据计算出的相应开度运行。
一种组合式风柜的控制装置，所述装置包括：
第一模块，用于依据回风参数，以及目标焓值，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
第二模块，用于依据所述送风量，以及所述送风焓值，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
第三模块，用于依据所述运行参数相应控制各执行单元。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
依据所述运行参数相应控制各执行单元。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
依据所述运行参数相应控制各执行单元。
上述组合式风柜的控制方法、装置、计算机设备和存储介质，采用动态负荷平衡模型，实时跟踪负荷变化，计算出一个完整换气周期内所需的负荷，根据动态负荷平衡模型计算得到当前周期内的最优送风量以及最优送风焓值，再通过组合风柜运行参数的物理模型分析确定风机转速，以及各阀门的开度，实现对组合式风柜最大程度的节能控制。
附图说明
图1为一个实施例中组合式风柜的控制方法流程示意图；
图2为一个实施例中计算送风量以及送风焓值的流程示意图；
图3为一个实施例中组合式风柜的控制装置的结构框图；
图4为一个实施例中组合式风柜的控制装置的第一模块结构框图；
图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
请参阅图1，图1为本发明的组合式风柜的控制方法流程示意图。
在本实施例中，组合式风柜的控制方法包括：
步骤100，依据回风数据，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值。
组合式风柜一般运用在大型机房或者是大型产房中，特别是对房间温度以及湿度要求较高的场景中。组合式风柜从所在的工作空间内抽回的空气，称为回风，回风通过组合式风柜内部温度调节以及湿度调节后，称为送风。送风排放到工作空间中，以调节空气中的温度和湿度以满足各场景中不同的要求。
在本实施例中的，通过组合式风柜内部温度调节以及湿度调节的实际为混风。当回风中的测得的二氧化碳浓度过高时，将会有组合式风柜从所在的工作空间外部抽入新的空气，与回风进行混合后，称为混风。
焓值是指空气中含有的总热量，与空气的温度和空气中的水蒸气含量有关。步骤100中所指的目标焓值为，工作空间内空气温度和湿度达到要求时，空气中的总热量。
通过各种回风数据以及目标焓值，计算出使工作空间内的温度以及湿度达到要求所需的总负荷量。组合式风柜的送风量以及送风焓值的总负荷量为组合式风柜的输出总负荷量。当输出总负荷量与使工作空间内的空气达到目标焓值所需的总负荷量相同，并且一直保持，称为动态负载平衡。这时，可以计算出功耗最小的送风量以及送风焓值。
在步骤100中，组合式风柜对工作空间内的空气达到目标焓值所需的总负荷量进行实时追踪，不断调节送风量以及送风焓值，保持动态负载平衡。在保持动态负载的平衡的同时，计算出功耗最小的送风量以及送风焓值。
步骤200，依据送风量，以及送风焓值，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出组合式风柜中各执行单元的运行参数。
其中，步骤200中各执行单元为风机，热水阀，冷水阀以及蒸汽阀。
具体地，依据步骤100得到的送风量，以及送风焓值，基于组合式风柜运行参数的物理模型，可以计算出各执行单元的运行参数。
依据送风量，可以计算出风机为了使组合式风柜在一定时间内让工作空间达到目标焓值，且功耗最小时的运行参数。
依据送风焓值，可以计算出各水阀对回风进行温度和湿度的调节时的参数，使经过调节后的回风，此时即为送风排放到工作空间内后，调节空气中的焓值以达到目标焓值。并且计算出的运行参数使各阀门功耗最小。
步骤300，依据运行参数相应的控制各执行单元。
具体地，依据步骤200计算出的各执行单元的运行参数控制各执行单元，使动态负荷量保持平衡。
依据风机的运行参数相应的控制风机转速。
依据阀门的运行参数相应的控制各阀门的开度。
请参阅图2，图2为本发明基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值过程示意图。
步骤101，依据当前焓值，以及目标焓值，计算出组合式风柜所在的工作空间体积内达到目标焓值所需要的总负荷量。
其中，当前焓值通过各回风参数计算得到。当前焓值为工作空间内的当前的温度以及湿度的总热量。
所述步骤101中，计算总负荷量的公式为：
W1＝(HS-HT)·V (公式a)
其中，W1为组合式风柜所在的工作空间体积内达到目标焓值所需要的总负荷量；HT为工作空间需要达到的目标焓值；HR为工作空间当前焓值；V为组合式风柜所在的工作空间的体积。
步骤102，依据步骤101得到的总负荷量，计算出在一个换气周期内，功耗最小时，对应的送风量和送风焓值。
所述步骤102中，计算送风量以及送风焓值的公式为：
Figure BDA0001869003390000051
P总＝P(F(t0))+P(HS(t0)) (公式c)
在公式b中，W2为组合式风柜在一个换气周期内工作的总负荷量；t0为一个完整的换气周期；F(t)为送风量随时间变化的函数；HS(t)送风焓值随时间变化的函数；HT为工作空间需要达到的目标焓值。
在公式c中，为在一个完整的换气周期内，满足动态负荷平衡条件下，组合式风柜工作总功耗；P(F(t0))为送风总功耗；P(HS(t0))为各阀门工作总功耗。
其中，t0为一个完整的换气周期，由组合式风柜所在的工作空间体积与组合式风柜的排风机参数计算得到。
为了满足动态负荷平衡，组合式风柜在一个换气周期内工作的总负荷应等于组合式风柜所在的工作空间体积内达到目标焓值所需要的总负荷量，即步骤101中的公式a求得的W1和公式b中的W2相等。
再依据公式b以及公式c，在一个换气周期内，组合式风柜工作总功耗，即P总最小，且组合式风柜工作的总负荷量与工作空间体积内达到目标焓值所需的总负荷量保持动态平衡，存在一个最优送风量与最优送风焓值的组合。并且可以通过公式b以及公式c计算得到送风量Fbest与最优送风焓值Hbest。
依据图1中的步骤200，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出各执行单元可依照执行的运行参数包括：
所述步骤200中，用于计算风机相应转速的公式为：
Figure BDA0001869003390000061
在公式d中，Vmax为组合式风柜中的风机最大频率；Fmax为风机为最大评率时，所对应的最大送风量。在组合式风柜运行时，可以认为风机的送风量与风机的转速成正比，而风机转速与风机频率为正比的关系，则送风量与风机频率成正比。公式d中的最优送风量Fbest已在步骤102中计算出。将已知值带入公式d中，可以求出最优风机频率Vbest.
所述步骤200中，用于计算各阀门相应开度的公式为：
ΔH＝Hbest-H混风 (公式e)
R＝f(ΔH,η,ΔT) (公式f)
在公式e中，Hbest为步骤102中已经计算出的最优送风焓值；而H混风为回风和组合式风柜从工作空间外部抽进来的新风混合以后的混风焓值，混风焓值由组合式风柜中的混风温湿度传感器测得；ΔH为经过组合式风柜中的换热器后的焓值差，即为，为了达到动态负荷平衡混风焓值需要达到最优送风焓值的焓值差。
在公式f中，R为阀门开度，η为换热器效率，ΔH为供回水温差。依据公式f可计算出各阀门为达到最优送风焓值相应的开度。具体的，各阀门为：冷水阀，热水阀以及蒸汽阀。
上述组合式风柜的控制方法中，采用动态负荷平衡模型，实时跟踪负荷变化，计算出一个完整换气周期内所需的负荷，根据动态负荷平衡模型计算得到当前周期内的最优送风量以及最优送风焓值，再通过组合风柜运行参数的物理模型分析确定风机转速，以及各阀门的开度，实现对组合式风柜最大程度的节能控制。
应该理解的是，虽然图1-2流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种组合式风柜装置，包括：第一模块300、第二模块310和第三模块320，其中：
第一模块300，用于依据回风参数，以及目标焓值，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值。
第二模块310，用于依据所述送风量，以及所述送风焓值，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数。
第三模块320，用于依据所述运行参数相应控制各执行单元。
关于组合式风柜装置的具体限定可以参见上文中对于组合式风柜方法的限定，在此不再赘述。上述组合式风柜装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种第一模块300，包括：
第一计算单元301，用于依据当前焓值，以及所述目标焓值，计算出所述组合式风柜所在的工作空间体积内达到所述目标焓值所需要的总负荷量。
第二计算单元302，用于依据所述总负荷量，计算出在一个换气周期内，功耗最小时，对应的送风量和送风焓值。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种组合式风柜方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
依据所述运行参数相应控制各执行单元。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
依据当前焓值，以及所述目标焓值，计算出所述组合式风柜所在的工作空间体积内达到所述目标焓值所需要的总负荷量；
依据所述总负荷量，计算出在一个换气周期内，功耗最小时，对应的送风量和送风焓值。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
依据所述运行参数相应控制各执行单元。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
依据当前焓值，以及所述目标焓值，计算出所述组合式风柜所在的工作空间体积内达到所述目标焓值所需要的总负荷量；
依据所述总负荷量，计算出在一个换气周期内，功耗最小时，对应的送风量和送风焓值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种组合式风柜的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
依据回风参数，以及目标焓值，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
依据所述送风量，以及所述送风焓值，基于组合式风柜运行参数的物理模型，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
依据所述运行参数相应控制各执行单元。
2.根据权利要求1所述的组合式风柜的控制方法，其特征在于，所述回风参数包括温度参数，湿度参数，以及二氧化碳浓度参数。
3.根据权利要求1所述的组合式风柜的控制方法，其特征在于，所述各执行单元为风机，热水阀，冷水阀以及蒸汽阀。
4.根据权利要求1所述的组合式风柜的控制方法，其特征在于，基于动态负荷平衡模型，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值过程包括：
依据当前焓值，以及所述目标焓值，计算出所述组合式风柜所在的工作空间体积内达到所述目标焓值所需要的总负荷量；
依据所述总负荷量，计算出在一个换气周期内，功耗最小时，对应的送风量和送风焓值。
5.根据权利要求4所述的组合式风柜的控制方法，其特征在于，所述当前焓值通过各所述回风参数计算得到。
6.根据权利要求1所述的组合式风柜的控制方法，其特征在于，基于组合风柜运行参数的物理模型，计算出各执行单元可依照执行的运行参数包括：
依据所述送风量，计算出风机相应转速；
依据所述送风焓值，计算出各阀门的相应开度。
7.根据权利要求1或3所述的组合式风柜的控制方法，其特征在于，所述运行参数相应控制各执行单元过程包括：
控制风机依据计算出的相应转速运行；
控制热水阀，冷水阀以及蒸汽阀依据计算出的相应开度运行。
8.一种组合式风柜的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
第一模块，用于依据回风参数，以及目标焓值，计算出使动态负载达到平衡，且功耗最小的送风量以及送风焓值；
第二模块，用于依据所述送风量，以及所述送风焓值，计算出所述组合式风柜中各执行单元的运行参数；
第三模块，用于依据所述运行参数相应控制各执行单元。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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