CN113108432A - 一种基于天气预报的空调系统调节方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于天气预报的空调系统调节方法和系统,属于空调节能技术领域,所述方法包括:采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;判断天气预报信息的可用性;利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。所述系统包括与所述方法的步骤对应的模块。
Description
技术领域
本发明提出了一种基于天气预报的空调系统调节方法和系统,属于空调节能技术领域。
背景技术
目前的空调节能一般采用PID控制和负荷预测来调节空调系统。但是空调系统、特别是中央空调系统是一个具有时滞、时变、非线性和大惰性的复杂系统,很难用精确的数学模型或方法来描述。对于地铁车站内的空调系统,影响地铁车站的室内温度因素为室外的气温,光照强度,客流量,列车制动所产生的热量,设备发热等,其中主要影响因素为室外的温度。由于中央空调系统的时变动态特征,以及地铁车站地下空间的复杂结构,导致车站空调系统的大滞后性。目前,大部分地铁车站还是采用传统的BAS控制,部分车站有节能系统,基本采用PID调节和基于负荷预测调节,但不能很好的解决车站空调系统的大滞后性。
其中,传统的BAS控制,其控制策略不会改变即模式和参数都不变,不能根据车站的负荷调节,造成能源的浪费。而在采用PID控制器调节过程中,是基于车站的实时负荷进行调节,存在很大的滞后性,而且参数设定在很大程度上依赖工程调试人员的经验,受人的因素影响很大,一旦整定,便不能跟随负荷与工况的变化而自动调整,节能效果差且容易震荡,影响空调系统运行的稳定性和空调末端的服务质量。负荷预测的方法虽然在一定程度上可以解决空调系统的滞后性,但是目前的负荷预测手段基本是基于历史和实时数据,负荷预测精度不高,且在突发天气状况不能及时反应,也容易造成系统震荡,难以取得较为理想的调节效果。
发明内容
本发明提供了一种基于天气预报的空调系统调节方法及系统,用以解决负荷预测精度不高,且在突发天气状况不能及时反应,也容易造成系统震荡,难以取得较为理想的调节效果的问题:
一种基于天气预报的空调系统调节方法,所述空调系统调节方法包括:
采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;
判断天气预报信息的可用性;
利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,
设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。
进一步地,所述指定时间内的确定过程包括:
当空调系统第一次运行时,所述指定时间按照预设指定时间进行天气预报信息,其中,预设指定时间为15min,即所述空调系统第一次运行时间段内,按照每15min的频率进行一次天气预报信息采集。并且,天气预报信息采集的区域范围为:以所述空调系统所在地点为圆心,1km距离为半径的辐射区域;当空调系统进行第二次运行之后,按照如下过程进行指定时间的确定:
获取所述空调系统的启动时间以及室内和室外的温湿度信息采集所需时间;
根据所述空调系统启动时间,利用所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系确定所述指定时间的时间调整系数;
利用时间调整系数结合时间获取模型确定所述指定时间,所述时间获取模型为:
其中,T表示指定时间,Tki表示所述空调系统一天中启动第i次运行的时长,n表示所述空调系统一天中启动运行的次数;Tcj表示所述空调系统一天中第j次采集天气预报信息所用时间;m表示所述空调系统一天中采集天气预报信息的次数,t0表示预设指定时间,所述预设指定时间为15min;λ表示时间调整系数。
进一步地,所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系如下:
当空调系统运行时间处于5:00——9:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.048-0.057;
当空调系统运行时间处于12:00——15:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.058-0.061;
当空调系统运行时间处于17:00——19:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.038-0.052;
当空调系统启动时间除5:00——9:00、12:00——15:00和17:00——19:00以外的其他时段时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.086-0.095。
进一步地,利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,包括:
根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;
通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;
根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;
调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
进一步地,设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定,包括:
获取并设置提前采样时间点,所述提前采样时间点为所述指定时间对应的时间点之前的一个室外温度的采样时间点;所述提前采样时间点通过如下公式获取:
其中,Tq表示提前采样时间点,所述提前采样时间点早于所述指定时间;Twl表示所述空调系统一天中第l次检测并采集室外的温度信息所用时间,p表示所述空调系统一天中检测并采集室外的温度信息的次数;
达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;
判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;
当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;
确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整,其中,所述自适应调整模型为:
其中,H1表示自适应调整后的温度差异阈值,H表示预设的温度差异阈值;Cmax表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量的最大值;Ct表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异第t次超过所述温度差异阈值的差异量;s表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的次数。
一种基于天气预报的空调系统调节系统,所述系统包括:
采集模块,用于采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;
判断模块,用于判断天气预报信息的可用性;
控制模块,用于利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,
调整模块,用于设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。
进一步地,所述采集模块包括:
时间信息获取模块,用于获取所述空调系统的启动时间以及室内和室外的温湿度信息采集所需时间;
调整系数确定模块,用于根据所述空调系统启动时间,利用所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系确定所述指定时间的时间调整系数;
指定时间获取模块,用于利用时间调整系数结合时间获取模型确定所述指定时间。
进一步地,所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系如下:
当空调系统运行时间处于5:00——9:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.048-0.057;
当空调系统运行时间处于12:00——15:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.058-0.061;
当空调系统运行时间处于17:00——19:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.038-0.052;
当空调系统启动时间除5:00——9:00、12:00——15:00和17:00——19:00以外的其他时段时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.086-0.095。
进一步地,所述控制模块包括:
变化信息采集模块,用于根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;
冷负荷获取模块,用于通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;
参数获取模块,用于根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;
空调系统运行控制模块,用于调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
进一步地,所述调整模块包括:
提前采样时间点设置模块,用于获取并设置提前采样时间点,所述提前采样时间点为所述指定时间对应的时间点之前的一个室外温度的采样时间点;
室外温度信息获取模块,用于在达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;
温度差异判断模块,用于判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;
重新设定模块,用于当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;
自适应调整模块,用于确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整。
本发明有益效果:
本发明提出的一种基于天气预报的空调系统调节方法及系统,利用天气预报手段,预测出未来时刻空调系统的负荷变化,得到该负荷条件下的最优运行参数,提前对空调系统的各参数变量进行控制,不但避免了由于空调系统的大时滞和大惰性带来的控制时间差,而且保证了空调系统的供冷和负荷用冷上的平衡以及时间同步,该空调系统调节方法还能够使空调系统的负荷预测更加精确,对空调系统进行前馈控制,从而避免系统的滞后性和震荡,并且保证系统的供需平衡,使空调系统始终处于高效运转状态和节能优化状态。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图;
图2为本发明所述系统的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供了一种基于天气预报的空调系统调节方法及系统,用以解决负荷预测精度不高,且在突发天气状况不能及时反应,也容易造成系统震荡,难以取得较为理想的调节效果的问题:
本发明的实施例提出一种基于天气预报的空调系统调节方法,如图1所示,所述空调系统调节方法包括:
S1、采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;
S2、判断天气预报信息的可用性;
S3、利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,
S4、设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。
上述技术方案的工作原理为:首先,采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;然后,判断天气预报信息的可用性;随后,利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表;最后,设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。
上述技术方案的效果为:利用天气预报手段,预测出未来时刻空调系统的负荷变化,得到该负荷条件下的最优运行参数,提前对空调系统的各参数变量进行控制,不但避免了由于空调系统的大时滞和大惰性带来的控制时间差,而且保证了空调系统的供冷和负荷用冷上的平衡以及时间同步,该空调系统调节方法还能够使空调系统的负荷预测更加精确,对空调系统进行前馈控制,从而避免系统的滞后性和震荡,并且保证系统的供需平衡,使空调系统始终处于高效运转状态和节能优化状态。
本发明的一个实施例,所述指定时间内的确定过程包括:
当空调系统第一次运行时,所述指定时间按照预设指定时间进行天气预报信息,其中,预设指定时间为15min,即所述空调系统第一次运行时间段内,按照每15min的频率进行一次天气预报信息采集。并且,天气预报信息采集的区域范围为:以所述空调系统所在地点为圆心,1km距离为半径的辐射区域;当空调系统进行第二次运行之后,按照如下过程进行指定时间的确定:
S101、获取所述空调系统的启动时间以及室内和室外的温湿度信息采集所需时间;
S102、根据所述空调系统启动时间,利用所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系确定所述指定时间的时间调整系数;
S103、利用时间调整系数结合时间获取模型确定所述指定时间,所述时间获取模型为:
其中,T表示指定时间,Tki表示所述空调系统一天中启动第i次运行的时长,n表示所述空调系统一天中启动运行的次数;Tcj表示所述空调系统一天中第j次采集天气预报信息所用时间;m表示所述空调系统一天中采集天气预报信息的次数,t0表示预设指定时间,所述预设指定时间为15min;λ表示时间调整系数。
上述技术方案的工作原理:首先,获取所述空调系统的启动时间以及室内和室外的温湿度信息采集所需时间;然后,根据所述空调系统启动时间,利用所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系确定所述指定时间的时间调整系数;最后,利用时间调整系数结合时间获取模型确定所述指定时间
上述技术方案的效果为:通过上述方式获得的指定时间能够与空调实际运行时间情况进行匹配,根据空调系统实际运行时间情况和天气预报信息采集所用时间情况进行指定时间的获取,能够使指定时间根据空调系统的运行和信息采集情况进行实时调整,使采集天气预报的时间点与空调系统实际运行情况匹配度更高,进而实现采集的天气预报信息与空调系统实际运行情况更加匹配,这样能够保证后续空调系统控制策略调整的准确度,提高室内温湿度调整的精准度,进而更有效精准的确定冷负荷,保证最大程度的能耗节省量。
本发明的一个实施例,所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系如下:
当空调系统运行时间处于5:00——9:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.048-0.057;其中,最优选为0.052,次优为0.050;
当空调系统运行时间处于12:00——15:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.058-0.061;其中,最优选为0.059,次优为0.060;
当空调系统运行时间处于17:00——19:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.038-0.052;其中,最优选为0.043,次优为0.048;
当空调系统启动时间除5:00——9:00、12:00——15:00和17:00——19:00以外的其他时段时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.086-0.095。其中,最优选为0.089,次优为0.093;
上述技术方案的工作原理:根据空调系统运行时间所处的时段不同,对时间调整系数的取值范围进行调整,通过时间调整系数的取值范围的不同,获取不同的指定时间,通过指定时间的调整,基于不同时段对天气预报信息进行采集获取。
上述技术方案的效果为:通过时间调整系数λ的取值的调整,能够根据一天特殊时段内(即上述各时段)中对应的天气情况变化复杂程度和时间段对应的室内人员流动情况,空调系统通过调整指定时间来实现天气预报信息采集频率的调节,进一步提高天气预报的采集时间点及频率与空调系统实际运行以及实际天气变化情况这四者之间的匹配度。进一步提高特殊时段内的空调系统的冷负荷确定精准度。
本发明的一个实施例,利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,包括:
S301、根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;
S302、通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;
S303、根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;
S304、调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
上述技术方案的工作原理:首先,根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;然后,通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;随后,根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;最后,调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
上述技术方案的效果为:避免了由于空调系统的大时滞和大惰性带来的控制时间差,而且保证了空调系统的供冷和负荷用冷上的平衡以及时间同步,该空调系统调节方法还能够使空调系统的负荷预测更加精确,对空调系统进行前馈控制,从而避免系统的滞后性和震荡,并且保证系统的供需平衡,使空调系统始终处于高效运转状态和节能优化状态。
本发明的一个实施例,设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定,包括:
S401、获取并设置提前采样时间点,所述提前采样时间点为所述指定时间对应的时间点之前的一个室外温度的采样时间点;所述提前采样时间点通过如下公式获取:
其中,Tq表示提前采样时间点,所述提前采样时间点早于所述指定时间;Twl表示所述空调系统一天中第l次检测并采集室外的温度信息所用时间,p表示所述空调系统一天中检测并采集室外的温度信息的次数;
S402、达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;
S403、判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;
S404、当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;
S405、确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整,其中,所述自适应调整模型为:
其中,H1表示自适应调整后的温度差异阈值,H表示预设的温度差异阈值;Cmax表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量的最大值;Ct表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异第t次超过所述温度差异阈值的差异量;s表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的次数。
上述技术方案的工作原理为:空调系统在运行过程中,对后续的指定时间的天气预报信息进行获取,进而预测室外温湿度信息,从而提前对空调系统运行到达指定时间是的运行参数进行提前预测和设置。本实施例提出的方法在空调运行到达指定时间之前设置提前采样时间点,在所述提前采样时间点对室外温湿度进行检测,并将实时监测结果与提前预测好的指定时间对应时间点的室外温湿度信息进行比较,当两者的差异超过温度差异阈值时,说明天气变化情况超出预测导致后续指定时间对应的时间点上的室外温湿度与预测值偏差较大,此时需要根据提前采样时间点时获取的室外温湿度信息对空调系统运行到达指定时间点的冷负荷进行重新确定,进而重新确定空调运行到指定时间的时间点时的参数。
上述技术方案的效果为:通过上述方法能够有效提高空调系统运行的冷负荷的准确度,有效避免因天气变化过大或突然变化而导致的空调系统的冷负荷预测不准确,进而导致室内温湿度调节不准确的问题发生,同时,通过冷负荷的重新确定,能够有效避免不必要的能源消耗。另一方面,通过上述公式获取的提前采样时间点与空调实际运行和天气预报信息获取时间进行高度配合,使提前采样时间点与指定时间之间的时间差既能够保证对指定时间点实际可能出现的天气情况进行及时有效的监控,又能够保证提前采样时间点与指定时间之间的间隔不至于产生不可预测的第二次温度变化,有效提高了室外环境温度监控的及时性和有效性。同时,通过温度差异阈值的自适应调整,能够在遇到变化快速及复杂多变的恶劣天气中,提高温度差异比较标准的准确性,进而提高恶劣天气下空调系统在指定时间点上冷负荷确定的准确性,避免因天气多变情况下,固定差异阈值导致的室外温湿度预测误差较大带来的空调系统控制调控不准确的问题发生。
本发明实施例提出了一种基于天气预报的空调系统调节系统,如图2所示,所述系统包括:
采集模块,用于采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;
判断模块,用于判断天气预报信息的可用性;
控制模块,用于利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,
调整模块,用于设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。
上述技术方案的工作原理:首先,通过采集模块采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;然后,利用判断模块判断天气预报信息的可用性;随后,通过控制模块利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表;最后,通过调整模块,用于设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定。
上述技术方案的效果为:上述技术方案的效果为:利用天气预报手段,预测出未来时刻空调系统的负荷变化,得到该负荷条件下的最优运行参数,提前对空调系统的各参数变量进行控制,不但避免了由于空调系统的大时滞和大惰性带来的控制时间差,而且保证了空调系统的供冷和负荷用冷上的平衡以及时间同步,该空调系统调节方法还能够使空调系统的负荷预测更加精确,对空调系统进行前馈控制,从而避免系统的滞后性和震荡,并且保证系统的供需平衡,使空调系统始终处于高效运转状态和节能优化状态。
本发明的一个实施例,所述采集模块包括:
时间信息获取模块,用于获取所述空调系统的启动时间以及室内和室外的温湿度信息采集所需时间;
调整系数确定模块,用于根据所述空调系统启动时间,利用所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系确定所述指定时间的时间调整系数;
指定时间获取模块,用于利用时间调整系数结合时间获取模型确定所述指定时间。所述时间获取模型为:
其中,T表示指定时间,Tki表示所述空调系统一天中启动第i次运行的时长,n表示所述空调系统一天中启动运行的次数;Tcj表示所述空调系统一天中第j次采集天气预报信息所用时间;m表示所述空调系统一天中采集天气预报信息的次数,t0表示预设指定时间,所述预设指定时间为15min;λ表示时间调整系数。
上述技术方案的工作原理:首先,通过时间信息获取模块获取所述空调系统的启动时间以及室内和室外的温湿度信息采集所需时间;然后,利用调整系数确定模块根据所述空调系统启动时间,利用所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系确定所述指定时间的时间调整系数;最后,通过指定时间获取模块利用时间调整系数结合时间获取模型确定所述指定时间。
上述技术方案的效果为:通过上述方式获得的指定时间能够与空调实际运行时间情况进行匹配,根据空调系统实际运行时间情况和天气预报信息采集所用时间情况进行指定时间的获取,能够使指定时间根据空调系统的运行和信息采集情况进行实时调整,使采集天气预报的时间点与空调系统实际运行情况匹配度更高,进而实现采集的天气预报信息与空调系统实际运行情况更加匹配,这样能够保证后续空调系统控制策略调整的准确度,提高室内温湿度调整的精准度,进而更有效精准的确定冷负荷,保证最大程度的能耗节省量。
本发明的一个实施例,所述空调系统启动时间与时间调整系数之间的关系如下:
当空调系统运行时间处于5:00——9:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.048-0.057;
当空调系统运行时间处于12:00——15:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.058-0.061;
当空调系统运行时间处于17:00——19:00时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.038-0.052;
当空调系统启动时间除5:00——9:00、12:00——15:00和17:00——19:00以外的其他时段时,所述时间调整系数λ的取值范围为:0.086-0.095。
上述技术方案的工作原理:根据空调系统运行时间所处的时段不同,对时间调整系数的取值范围进行调整,通过时间调整系数的取值范围的不同,获取不同的指定时间,通过指定时间的调整,基于不同时段对天气预报信息进行采集获取。
上述技术方案的效果为:通过时间调整系数λ的取值的调整,能够根据一天特殊时段内(即上述各时段)中对应的天气情况变化复杂程度和时间段对应的室内人员流动情况,空调系统通过调整指定时间来实现天气预报信息采集频率的调节,进一步提高天气预报的采集时间点及频率与空调系统实际运行以及实际天气变化情况这四者之间的匹配度。进一步提高特殊时段内的空调系统的冷负荷确定精准度。
本发明的一个实施例,所述控制模块包括:
变化信息采集模块,用于根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;
冷负荷获取模块,用于通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;
参数获取模块,用于根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;
空调系统运行控制模块,用于调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
上述技术方案的工作原理为:首先,通过变化信息采集模块根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;然后,利用冷负荷获取模块通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;随后,通过参数获取模块根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;最后,利用空调系统运行控制模块调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
上述技术方案的效果为:避免了由于空调系统的大时滞和大惰性带来的控制时间差,而且保证了空调系统的供冷和负荷用冷上的平衡以及时间同步,该空调系统调节方法还能够使空调系统的负荷预测更加精确,对空调系统进行前馈控制,从而避免系统的滞后性和震荡,并且保证系统的供需平衡,使空调系统始终处于高效运转状态和节能优化状态。
本发明的一个实施例,所述调整模块包括:
提前采样时间点设置模块,用于获取并设置提前采样时间点,所述提前采样时间点为所述指定时间对应的时间点之前的一个室外温度的采样时间点;其中,所述提前采样时间点通过如下公式获取:
其中,Tq表示提前采样时间点,所述提前采样时间点早于所述指定时间;Twl表示所述空调系统一天中第l次检测并采集室外的温度信息所用时间,p表示所述空调系统一天中检测并采集室外的温度信息的次数;
室外温度信息获取模块,用于在达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;
温度差异判断模块,用于判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;
重新设定模块,用于当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;
自适应调整模块,用于确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整。
其中,所述自适应调整模型为:
其中,H1表示自适应调整后的温度差异阈值,H表示预设的温度差异阈值;Cmax表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量的最大值;Ct表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异第t次超过所述温度差异阈值的差异量;s表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的次数。
上述技术方案的工作原理为:首先,通过提前采样时间点设置模块获取并设置提前采样时间点,所述提前采样时间点为所述指定时间对应的时间点之前的一个室外温度的采样时间点;然后,采用室外温度信息获取模块在达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;随后,利用温度差异判断模块判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;之后,利用重新设定模块于当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;最后,通过自适应调整模块确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整。
上述技术方案的效果为:通过上述方法能够有效提高空调系统运行的冷负荷的准确度,有效避免因天气变化过大或突然变化而导致的空调系统的冷负荷预测不准确,进而导致室内温湿度调节不准确的问题发生,同时,通过冷负荷的重新确定,能够有效避免不必要的能源消耗。另一方面,通过上述公式获取的提前采样时间点与空调实际运行和天气预报信息获取时间进行高度配合,使提前采样时间点与指定时间之间的时间差既能够保证对指定时间点实际可能出现的天气情况进行及时有效的监控,又能够保证提前采样时间点与指定时间之间的间隔不至于产生不可预测的第二次温度变化,有效提高了室外环境温度监控的及时性和有效性。同时,通过温度差异阈值的自适应调整,能够在遇到变化快速及复杂多变的恶劣天气中,提高温度差异比较标准的准确性,进而提高恶劣天气下空调系统在指定时间点上冷负荷确定的准确性,避免因天气多变情况下,固定差异阈值导致的室外温湿度预测误差较大带来的空调系统控制调控不准确的问题发生。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种基于天气预报的空调系统调节方法,其特征在于,所述空调系统调节方法包括:
采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;
判断天气预报信息的可用性;
利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,
设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定;
设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定,包括:
获取并设置提前采样时间点,所述提前采样时间点通过如下公式获取:
其中,Tq表示提前采样时间点,所述提前采样时间点早于所述指定时间;Twl表示所述空调系统一天中第l次检测并采集室外的温度信息所用时间,p表示所述空调系统一天中检测并采集室外的温度信息的次数;
达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;
判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;
当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;
确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整,其中,所述自适应调整模型为:
其中,H1表示自适应调整后的温度差异阈值,H表示预设的温度差异阈值;Cmax表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量的最大值;Ct表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异第t次超过所述温度差异阈值的差异量;s表示所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的次数。
2.根据权利要求1所述空调系统调节方法,其特征在于,利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,包括:
根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;
通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;
根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;
调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
3.一种基于天气预报的空调系统调节系统,其特征在于,所述系统包括:
采集模块,用于采集当前室内和室外的温湿度信息,以及指定时间内的天气预报信息;
判断模块,用于判断天气预报信息的可用性;
控制模块,用于利用所述天气预报信息确定室内温度调整所需的冷负荷,并通过调整空调系统的控制策略在所述指定时间内使室内温度达到指定预设参数,并生成时间表,
调整模块,用于设置提前采样时间点,在提前采样时间点时检测室外实际温度信息,根据温度信息的实际情况与提前获取的天气信息进行比较,根据比较结果确定是否进行冷负荷及预设参数的重新确定;
所述调整模块包括:
提前采样时间点设置模块,用于获取并设置提前采样时间点;
室外温度信息获取模块,用于在达到所述指定时间对应的提前采样时间点时,实时检测并采集室外的温度信息,获取所述提前采样时间点对应的室外温度信息;
温度差异判断模块,用于判断所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异是否超过预设的温度差异阈值;
重新设定模块,用于当所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过预设的温度差异阈值时,立即对室内所需冷负荷进行重新确定,并重新确定预设参数;
自适应调整模块,用于确定所述温度信息与提前获取的温度升降变化情况之间的差异超过所述温度差异阈值的差异量,根据所述差异量结合自适应调整模型对所述温度差异阈值进行自适应调整。
4.根据权利要求3所述空调系统调节系统,其特征在于,所述控制模块包括:
变化信息采集模块,用于根据采集到的所述指定时间内的天气信息中的温度升降变化情况,确定室内温度调节的目标温度;
冷负荷获取模块,用于通过所述目标温度确定室内温度调整所需的冷负荷;
参数获取模块,用于根据室内所需的冷负荷获取调节空调系统所需的对应的指定预设参数;
空调系统运行控制模块,用于调节空调系统的控制策略,提前对所述空调系统的各参数变量进行控制,使空调系统的各调节参数在所述指定时间之后达到预设参数,并生成时间表。
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