CN111880461A - 一种畜禽舍ec风机控制系统 - Google Patents

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徐文浩
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Abstract

本发明公开了一种畜禽舍EC风机控制系统，属于畜禽舍内环境监控技术领域，包括EC风机控制器、EC风机模块，EC风机控制器通过RS485通信模块与EC风机模块通信连接。本发明EC风机控制器在控制EC风机工作时参考实时负压因素，根据风机性能列表，在某一负压范围内为满足需求通风量，如果此负压范围内EC风机在某一转速时能效比最高，系统将以此转速为基础转速控制EC风机工作，同样随着舍内负压范围不断发生变化而选取该对应负压范围的最优能效比转速为基础转速控制运行，通过此策略可使EC风机始终处于最优能效比的模式来运行以实现最优节能效果。

Description

一种畜禽舍EC风机控制系统
技术领域
本发明属于畜禽舍内环境监控技术领域，具体涉及一种畜禽舍EC风机控制系统。
背景技术
由于畜禽舍环境对畜禽养殖重要，为了调控畜禽舍内温度，为畜禽提供良好的生活环境，通常在畜禽舍内安装风机调节畜禽舍内温度。由于EC风机所表现出的是不同转速下不同的通风量，EC风机在转速相同而负压不同时，所体现的能耗比和通风量都不相同，现有的EC风机控制器只是以温度来调节风机转速，这样的控制方式，通常导致EC风机实际通风量不足或能耗大。
现有EC风机控制器都是以调节0~10V模拟量形式向EC风机发送控制指令，这种方式是单向指令传输，EC风机是否有故障或者是否真正按照控制器发送的指令来执行都是未知因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种畜禽舍EC风机控制系统，包括EC风机控制器、EC风机模块，EC风机控制器通过RS485通信模块与EC风机模块通信连接。本发明EC风机控制器在控制EC风机工作时参考实时负压因素，根据风机性能列表，在某一负压范围内为满足需求通风量，如果此负压范围内EC风机在某一转速时能效比最高，系统将以此转速为基础转速控制EC风机工作，同样随着舍内负压范围不断发生变化而选取该对应负压范围的最优能效比转速为基础转速控制运行，通过此策略可使EC风机始终处于最优能效比的模式来运行以实现最优节能效果。
为了实现上述目的，本发明采用一下技术方案：畜禽舍EC风机控制系统，包括EC风机模块，EC风机模块包括若干个EC风机；
负压检测模块，用于实时监测负压参数信息；
EC风机控制器，EC风机控制器与EC风机模块通信连接，EC风机控制器实时接收负压监测模块发送的当前负压信息，并根据负压信息控制EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行，其中，最优能效比转速n0是指当前负压下，同样的能耗产风量最多转速，EC风机以最优能效比的转速n0运行时所产生的风量为m0；
通风量统计模块，用于实时统计所需通风量M，并将统计出的当前所需风量信息发送给EC风机控制器，EC风机控制器接收通风量统计模块发送的信息，通过采用负载均衡调控方法对EC风机模块运行状态进行调整。
进一步的，所述负载均衡的调控方法是：当M=km0时（k≥1），EC风机控制器控制k台EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行；
当km0<M<（k+1）m0时（k≥1），EC风机控制器根据接收到的通风量统计模块发送的所需风量信息，按照能效比由高到低的原则，同时调控k台EC风机的转速，以实现k台EC风机的产风量与所需风量一致；即，当所需通风量M是该负压下、EC风机以最优能效比的转速n0运行所产生的风量m0的k倍时，EC控制器自动切换成k台EC风机以最优能效比的转速n0运行。
进一步的，所述EC风机控制器包括主控制器和中间控制器，主控制器与中间控制器通信连接；所述主控制器包括负压检测模块和通风量统计模块，主控制器实时接收负压监测模块发送的当前负压信息，并对接收的负压信息分析处理，根据负压信息向中间控制器发送控制指令信号，通过中间控制器调控EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行；
所述通风量统计模块包括室外温湿度检测器、室内温湿度检测器，室外温湿度检测器、室内温湿度检测器的信号输出端分别与主控制器的信号输入端连接；
所述中间控制器包括用于监测EC风机运行状态的EC风机检测模块，EC风机监测模与中间控制器通信连接。
进一步的，所述中间控制器通过RS485通信模块与EC风机模块通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明EC风机控制器在控制EC风机工作时参考实时负压因素，根据风机性能列表，在某一负压范围内为满足需求通风量，如果此负压范围内EC风机在某一转速时能效比最高，系统将以此转速为基础转速控制EC风机工作，同样随着舍内负压范围不断发生变化而选取该对应负压范围的最优能效比转速为基础转速控制运行，通过此策略可使EC风机始终处于最优能效比的模式来运行以实现最优节能效果。
2、传统方式中如果某组风机出现故障，该组风机停止工作，实时通风量减少，不利于舍内环境稳定；本发明采用RS485通信控制EC风机工作运行，RS485为双向通信，通过EC风机监测模块，可以实时获取到每台EC风机的实时转速和实时风量，当某组EC风机故障停止运行，或系统检测EC风机反馈转速与实际所发送的指令不一致时，EC风机控制器控制该组EC风机停止运行，同时，EC风机控制器还可以根据该组故障EC风机所缺失的通风量，在剩余的EC风机组中选取对应通风量的EC风机开启，来补足所缺失的通风量，实现通风量自动补偿的目的。
附图说明
图1为本发明的EC风机控制器的控制原理框图；
图2为EC风机不同负压、转速下对应的风量不同；
图3为EC风机不同负压、转速下对应的能效比。
具体实施方式
为使本领域的技术人员对本发明更好的理解，下面结合具体的实施方式对本发明做进一步说明：
畜禽舍EC风机控制系统，包括EC风机控制器、EC风机模块，EC风机控制器通过RS485通信模块与EC风机模块通信连接。EC风机模块包括若干个EC风机。
EC风机控制器包括主控制器和中间控制器，主控制器包括负压检测模块和通风量统计模块，中间控制器包括用于监测EC风机运行状态的EC风机检测模块。
负压检测模块和通风量统计模块的信号输出端与主控制器的信号输入端通信连接，主控制器与中间控制器通信连接，EC风机监测模块与中间控制器的信号通信连接，中间控制器的通过RS485通信模块与EC风机模块通信连接。
由于RS485为双向通信，因此中间控制器可以实时获取到每台EC风机的实时转速和实时风量。EC风机监测模块包括EC风机转速检测单元和风量检测单元，EC风机监测模块将EC风机的转速和产风量发送给中间控制器，中间控制器将接收到的转速和产风量信号发送给主控制器。
传统方式中如果某组EC风机出现故障，该组EC风机停止工作，则实时通风量减少，不利于舍内环境稳定；本发明采用RS485通信控制EC风机工作运行，RS485为双向通信，通过EC风机监测模块，可以实时获取到每台EC风机的实时转速和实时风量，当某组EC风机故障停止运行，或系统检测EC风机反馈转速与实际所发送的指令不一致时，EC风机控制器控制该组EC风机停止运行，同时，EC风机控制器还可以根据该组故障EC风机所缺失的通风量，在剩余的EC风机组中选取对应通风量的EC风机开启，来补足所缺失的通风量，实现通风量自动补偿的目的。
即，当系统检测某台EC风机出现故障或者反馈转速与实际所发送的指令不一致时，中间控制器可以自动调整其他EC风机来补足所缺失的通风量，达到风量自动补偿的目的。
EC风机监测模块还可以包括用于检测EC风机的电压、电流、等其它运行参数的检测单元。
负压检测模块，用于实时监测负压参数信息，负压检测模块包括是室内压强检测传感器和室外压强检测传感器，室内压强检测传感器和室外压强检测传感器的信号输出端与主控制器的信号输入端连接。
室内压强检测传感器和室外压强检测传感器分别将检测到的压强信息实时发送给主控制器，主控制器对接收的负压监测模块发送的负压信息进行分析处理，将室内压强检测传感器和室外压强检测传感器的压强差作为当前的负压参数，便于通过中间控制器对EC风机模块实时进行调控，进而控制相应的EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行，主控制器最优先级的控制指令是通过中间控制器控制EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行，其中，最优能效比转速n0是指当前负压下，消耗同样的能耗、产风量最多转速，本发明假设EC风机以最优能效比的转速n0运行时所产生的风量为m0。
通风量统计模块，包括室外温湿度检测器、室内温湿度检测器、环境质量检测器，室外温湿度检测器、室内温湿度检测器、环境质量检测器的信号输出端分别与主控制器的信号输入端连接，室外温湿度检测器、室内温湿度检测器、环境质量检测器将检测到的畜禽室内的环境信息发送给主控制器，主控制器对接收的信息进行分析处理，主控制器根据当前环境质量参数（室外温湿度、室内温湿度、当前畜禽舍内负压、环境质量）、畜禽舍事先录入的畜禽养殖数量、畜禽的均重、畜禽呼吸量信息整理出目前所需通风量。
即所需通风量是根据畜禽内空气质量、温湿度、畜禽养殖数量、畜禽的均重、畜禽呼吸量等因子，以目标环境为基础，综合分析出来的。所需通风量是事先根据畜禽养殖数量、畜禽的均重、畜禽呼吸量、畜禽舍内环境质量测试出来的。畜禽内空气质量由用于检测畜禽室内环境质量的检测仪检测，并将检测信息发送给主控制器。
所需通风量为M的确定方法，根据实际畜禽舍内畜禽养殖数量、畜禽的均重、畜禽呼吸量，然后通过EC风机控制器预设目标环境质量基准阈值、预设多组环境质量参考阈值（A、B、C、D）其中，每组环境质量参考阈值达到目标环境质量基准阈值所需的通风量的值为所需通风量M。
以预设四组环境质量参考阈值为例，目标环境质量基准值为X，四组环境质量参考阈值分别为：阈值A、阈值B、阈值C、阈值D，其中阈值A范围内的环境质量达到目标环境质量基准阈值X所需的通风量为MA，阈值B范围内的环境质量达到目标环境质量基准阈值X所需的通风量为MB，阈值C范围内的环境质量达到目标环境质量基准阈值X所需的通风量为MC，阈值D范围内的环境质量达到目标环境质量基准阈值X所需的通风量为MC。
那么，当主控制器根据接收到的负压、温湿度信息所分析出来的当前环境质量测量值E时，主控制器将实际测量值E与环境质量参考阈值进行比对，若当前环境质量测量值E落入阈值C的范围，则此时所需通风量为MC。
主控制器将实际测量值E与环境质量参考阈值进行比对，根据分析出的需要补充/减少通风量的值，向中间控制器发送控制指令，通过中间控制器调控EC风机模块运行状态，以使畜禽舍环境处于所需范围。
本发明中的EC控制器通过采用负载均衡调控方法对EC风机模块运行状态进行调整。
负载均衡的调控方法是：当M=km0时（k≥1，k为整数），EC风机控制器控制k台EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行；其中，n0为EC风机相应负压下的最优能效比的转速；M为所需通风量。
当km0<M<（k+1）m0时（k≥1，k为整数），EC风机控制器根据分析出的所需风量信息，按照能效比由大到小的方式，即，当所需通风量M是该负压下EC风机以最优能效比的转速n0运行所产生的风量m0的k倍时，EC风机控制器自动切换成k台EC风机以最优能效比的转速n0运行。随着畜禽舍内环境的改变，当所需通风量M不是该负压下EC风机以最优能效比的转速n0运行所产生的风量m0的整数倍时，比如M=8.6m0时，则EC风机控制器以8台EC风机以最优能效比的转速n0运行的基础上，逐步同时控制8台EC风机在转速n0的基础同步增加转速，当直至8台EC风机的总产风量是单台EC风机以转速n0运行是的产风量的整数倍时（比如9倍），EC风机控制器自动切换成对应台数的EC风机（9台）以最优能效比的转速n0运行。
根据图2、图3可知，不同的负压范围，EC风机的最优能效比所对应的转速不同。
本发明根据所需通风量和最优能效比策略，通过EC风机控制器调控EC风机运行状态，EC风机控制器会在不同负压下选择某一能效比最优转速为起始基础转速n0，由于实时通风量实时发生变化，EC风机随实时通风量的增加和减少而不断调整EC风机转速，EC风机调整时采用负载均衡策略，根据所需通风量从第一组EC风机开始调整风机转速，当第一组EC风机风量逐步增加到此阶段基础风量的倍数时，系统将一组风机最大转速风量自动调整为二组EC风机的基础n0风量运行，同理当二组EC风机的需求风量增加到三组EC风机基础风量的倍数时系统自动调整为三组EC风机按照基础风量运行，依次类推。
负载均衡策略因为是以EC风机最优能效比转速为基础转速n0控制运行，因此可以实现风机最节能的效果。另外，由一组风机集中运行，调整为多组风机按照基础风量运行，可以达到畜禽舍通风更均匀的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.畜禽舍EC风机控制系统，其特征在于：包括EC风机模块，EC风机模块包括若干个EC风机；
负压检测模块，用于实时监测负压参数信息；
EC风机控制器，EC风机控制器与EC风机模块通信连接，EC风机控制器实时接收负压监测模块发送的当前负压信息，并根据负压信息控制EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行，其中，最优能效比转速n0是指当前负压下，同样的能耗产风量最多转速，EC风机以最优能效比的转速n0运行时所产生的风量为m0；
通风量统计模块，用于实时统计所需通风量M，并将统计出的当前所需风量信息发送给EC风机控制器，EC风机控制器接收通风量统计模块发送的信息，通过采用负载均衡调控方法对EC风机模块运行状态进行调整。
2.根据权利要求1所述的畜禽舍EC风机控制系统，其特征在于：所述负载均衡的调控方法是：当M=km0时（k≥1），EC风机控制器控制k台EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行；
当km0<M<（k+1）m0时（k≥1），EC风机控制器根据接收到的通风量统计模块发送的所需风量信息，按照能效比由高到低的原则，同时调控k台EC风机的转速，以实现k台EC风机的产风量与所需风量一致；即，当所需通风量M是该负压下、EC风机以最优能效比的转速n0运行所产生的风量m0的k倍时，EC控制器自动切换成k台EC风机以最优能效比的转速n0运行。
3.根据权利要求1所述的畜禽舍EC风机控制系统，其特征在于：所述EC风机控制器包括主控制器和中间控制器，主控制器与中间控制器通信连接；所述主控制器包括负压检测模块和通风量统计模块，主控制器实时接收负压监测模块发送的当前负压信息，并对接收的负压信息分析处理，根据负压信息向中间控制器发送控制指令信号，通过中间控制器调控EC风机以当前负压下的最优能效比的转速n0运行；
所述通风量统计模块包括室外温湿度检测器、室内温湿度检测器，室外温湿度检测器、室内温湿度检测器的信号输出端分别与主控制器的信号输入端连接；所述中间控制器包括用于监测EC风机运行状态的EC风机检测模块，EC风机监测模块与中间控制器通信连接。
4.根据权利要求3所述的畜禽舍EC风机控制系统，其特征在于：所述中间控制器通过RS485通信模块与EC风机模块通信连接。
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