CN113569364B - 用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及暖通的技术领域，公开了一种用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，仿真训练模型包括环境仓；仿真监测流道，仿真监测流道包括传感单元和散热器，散热器设置于环境仓内；与仿真监测流道的散热器接通的风冷仿真流道；与仿真监测流道的散热器接通的水冷仿真流道；与各元器件连接的采集控制单元；与采集控制单元和智能系统连接的边缘服务器；边缘服务器通过预置算法对传感单元监测的数据数据进行处理并，发送指令到采集控制单元对元器件的参数进行调整。可以根据所进行的项目获得大量对应的数据传输至智能系统，为智能系统提供训练数据，还面能够根据数据的反馈来验证算法的效果；并且本方案中的仿真训练模型搭建简单。

Description

用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型

技术领域

本发明涉及暖通的技术领域，尤其涉及一种用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型。

背景技术

暖通系统作为建筑物的重要组成部分,在给人类带来舒适室内环境的同时,也使动力与环境矛盾日益尖锐,暖通系统节能就成为了社会主要关注热点.我国正处于城镇化和工业化快速发展时期,每年新增的建筑面积大约有20亿平方米,建筑能耗巨大。因此，需要建设一种智能的控制系统，对暖通系统进行节能控制，但是每栋建筑物的暖通系统和内部环境有所不同。

在现有的技术中，工业上的调控方式都偏向传统，建模困难，时效性差，无法适应环境改变，数据再利用能力差，不同项目间同设备的数据无法相互辅助，数据可视化差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，旨在解决数据再利用能力差，不同项目间同设备的数据无法相互辅助，数据可视化差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，所述仿真训练模型包括：

环境仓，用于模拟室内环境；

仿真监测流道，所述仿真监测流道包括传感单元和散热器，所述散热器设置于所述环境仓内，所述传感单元用于监测所述仿真监测流道中水流的数据、所述环境舱中的温湿度和所述环境仓外的温湿度；

风冷仿真流道，与所述仿真监测流道的散热器接通；

水冷仿真流道，与所述仿真监测流道的散热器接通；

采集控制单元，与所述仿真监测流道、风冷仿真流道和水冷仿真流道中的元器件无线连接；

边缘服务器，与所述采集控制单元和所述智能系统连接；

所述传感单元将监测的数据传输至所述边缘服务器中，所述边缘服务器通过预置算法对数据进行处理之后发送指令到所述采集控制单元，所述采集控制单元收到指令后对元器件的参数进行调整。

可选的，在一实施方式中，所述传感单元包括无线模块，所述无线模块与所述边缘服务器无线连接。

可选的，在一实施方式中，所述风冷仿真流道包括风冷支路电动阀，所述风冷支路电动阀与所述仿真监测流道连接；

所述水冷仿真流道包括水冷支路电动阀，所述水冷支路电动阀与所述仿真监测流道连接；

所述采集控制单元还分别与所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀无线连接，用于控制所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀的通断，以及调整所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀的参数。

可选的，在一实施方式中，所述仿真监测流道还包括水泵，所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀分别连接于所述水泵的输出端。

可选的，在一实施方式中，所述风冷仿真流道还包括风冷模块，所述风冷模块与所述风冷支路电动阀连接；

所述水冷仿真流道还包括水冷模块，所述水冷模块与所述水冷支路电动阀连接；

所述采集控制单元还分别与所述风冷模块和所述水冷模块无线连接，用于控制所述风冷模块和所述水冷模块的通断，以及调整所述风冷模块和所述水冷模块的参数。

可选的，在一实施方式中，所述风冷仿真流道还包括风冷支路开关，所述风冷支路开关的一端与所述风冷模块连接，另一端与所述仿真监测流道连接；

所述水冷仿真流道还包括水冷支路开关，所述水冷支路开关的一端与所述水冷模块连接，另一端与所述仿真监测流道连接。

可选的，在一实施方式中，所述仿真监测流道还包括过滤器，所述过滤器设置于所述散热器的出口端。

可选的，在一实施方式中，所述传感单元包括无线温湿度传感器，设置于所述散热器的一侧，与所述边缘服务器无线连接。

可选的，在一实施方式中，所述仿真训练模型还包括空气开关和电表，所述空气开关和电表分别接入所述仿真训练模型的电路中。

可选的，在一实施方式中，所述采集控制单元包括：

远程采集控制器，用于控制所述仿真监测流道、风冷仿真流道和水冷仿真流道中的元器件的开启或关闭，

通讯网关，用于调整所述仿真监测流道、风冷仿真流道和水冷仿真流道中的元器件的参数。

本发明提供的技术方案中，暖通的空调系统主要分为水冷和风冷两大类，本方案中通过搭建两条流道回路，具体为搭建一条仿真监测流道作为主路，在仿真监测流道上搭建两条支路分别为风冷仿真流道和水冷仿真流道，从而来仿真空调系统的水冷和风冷，然后再通过将散热器设置于环境仓内用以仿真空调系统中的风柜与外界环境进行热量交换，然后再通过仿真监测流道中的传感单元对支路上流回到仿真监测流道中的水的各项数据进行监测并上传至边缘服务器中，由边缘服务器和采集控制单元根据预设算法优化并调控各元器件的参数，使仿真训练模型能够自行拟合环境时序变化，可跟随季节等时间变化来实时调整最优策略，一方面可以根据所进行的项目获得大量对应的数据传输至智能系统，为智能系统提供训练数据，进一步完善智能系统，另一方面能够根据数据的反馈来验证预置算法的效果；并且本方案中的仿真训练模型搭建简单。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明的一个实施例的流道的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例的仿真训练模型的结构示意图。

其中，100、仿真训练模型；200、仿真监测流道；210、传感单元；2101、无线模块；2102、无线温湿度传感器；2103、水泵入口压力传感器；2104、水泵出口压力传感器；2105、供水压力传感器；2106、回水压力传感器；2107、出水温度传感器；2108、回水温度传感器；2109、流量计；2110、流量温度显示器；2111、手动阀；2112、排水阀；220、散热器；230、水泵；240、过滤器；250、第一三通管；260、第二三通管；300、风冷仿真流道；310、风冷支路电动阀；320、风冷模块；330、风冷支路开关；400、水冷仿真流道；410、水冷支路电动阀；420、水冷模块；430、水冷支路开关；500、采集控制单元；510、远程采集控制器；520、通讯网关；600、边缘服务器；710、空气开关；720、电表；730、指示灯；800、固定板；900、环境仓。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参照图1和图2，本发明实施例公开了一种用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型100，所述仿真训练模型100包括环境仓、仿真监测流道200、风冷仿真流道300、水冷仿真流道400、采集控制单元500和边缘服务器600，所述环境仓用于模拟室内环境；所述仿真监测流道200包括传感单元210和散热器220，所述散热器220设置于所述环境仓内，所述传感单元210用于监测所述仿真监测流道200中水流的各项数据、所述环境舱中的温湿度和所述环境仓外的温湿度；所述风冷仿真流道300与所述仿真监测流道200的散热器220接通；所述水冷仿真流道400与所述仿真监测流道200的散热器220接通；所述采集控制单元500与所述仿真监测流道200、风冷仿真流道300和水冷仿真流道400中的元器件无线连接；所述边缘服务器600与所述采集控制单元500和所述智能系统连接；所述传感单元210将监测的数据传输至所述边缘服务器600中，所述边缘服务器600通过预置算法对数据进行处理之后发送指令到所述采集控制单元500，所述采集控制单元500收到指令后对元器件的参数进行调整。

在本方案中，暖通的空调系统主要分为水冷和风冷两大类，在本实施例中通过搭建两条流道回路，具体为搭建一条仿真监测流道200作为主路，在仿真监测流道200上搭建两条支路分别为风冷仿真流道300和水冷仿真流道400，从而来仿真空调系统的水冷和风冷，然后再通过将散热器220设置于环境仓内用以仿真空调系统中的风柜与外界环境进行热量交换，然后再通过仿真监测流道200中的传感单元210对支路上流回到仿真监测流道200中的水的各项数据进行监测并上传至边缘服务器600中，由边缘服务器600和采集控制单元500根据预设算法优化并调控各元器件的参数，使仿真训练模型100能够自行拟合环境时序变化，可跟随季节等时间变化来实时调整最优策略，一方面可以根据所进行的项目获得大量对应的数据传，边缘服务器600将收集到的数据传输至智能系统中，为智能系统提供训练数据，进一步完善智能系统，另一方面能够根据数据的反馈来验证算法的效果；并且本方案中的仿真训练模型100搭建简单。

其中，所述采集控制单元500包括远程采集控制器510和通讯网关520，所述远程采集控制器510用于控制所述仿真监测流道200、风冷仿真流道300和水冷仿真流道400中的元器件的开启或关闭，所述通讯网关520用于调整所述仿真监测流道200、风冷仿真流道300和水冷仿真流道400中的元器件的参数，所述远程采集控制器510和通讯网关520分别与所述边缘服务器600无线连接，所述远程采集控制器510、通讯网关520和边缘服务器600之间通过LoRa无线信号通信，所述边缘服务器600将收集到的数据优化处理后发送信号和参数到所述远程采集控制器510和通讯网关520中，进而调控所述仿真训练模型100中的各个元器件。通过远程采集控制器510和通讯网关520分别执行控制开启或关闭的任务和调整参数的任务，分工合作，使得对仿真监测流道200、风冷仿真流道300和水冷仿真流道400中的元器件调控更为准确，降低错误率。

所述传感单元210包括无线模块2101，所述无线模块2101与所述边缘服务器600无线连接，具体的，所述无线模块2101为低功耗数据采集终端，由电池供电，通过LoRa无线信号将所述传感单元210收集的数据传输到边缘服务器600中，供边缘服务器600记录储存并进行优化处理。LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。

在一实施例中，所述风冷仿真流道300包括一个风冷支路电动阀310、多个风冷模块320和一个风冷支路开关330，所述风冷支路电动阀310、风冷模块320和风冷支路开关330依次连接，所述风冷支路电动阀310设置于所述风冷仿真流道300的入水端，所述风冷支路开关330设置于所述风冷仿真流道300的出水端。

所述水冷仿真流道400包括一个水冷支路电动阀410、多个水冷模块420和一个水冷支路开关430，所述水冷支路电动阀410、水冷模块420和水冷支路开关430依次连接，所述水冷支路电动阀410设置于所述水冷仿真流道400的入水端，所述水冷支路开关430设置于所述水冷仿真流道400的出水端。

所述风冷支路开关330和所述水冷支路开关430通过第二三通管260接通于所述仿真监测流道200。

其中，所述风冷模块320为加热片，所述水冷模块420为加热棒。通过加热片来仿真空调系统的风冷主机，通过加热棒来仿真空调系统的水冷主机，本仿真训练模型100只能制热，但是制冷是制热的逆过程，将制冷的算法推广到制热就可以完成对制冷算法的训练。

在本实施例中，在风冷和水冷的仿真模式选择中，先通过分别控制风冷支路电动阀310和水冷支路电动阀410的开启关闭，即可实现风冷仿真流道300和水冷仿真流道400的选择，然后通过控制风冷支路开关330或水冷支路开关430的关闭，从而防止未工作的风冷仿真流道300或水冷仿真流道400中的水流出，防止流入到仿真监测流道200中与加热后的水混合降低水温，影响实验数据的准确性。设置多个所述风冷模块320和多个水冷模块420可以增加调整的精度，分级调整，得到更为精确的实验数据。

具体的，所述风冷支路电动阀310、风冷模块320、风冷支路开关330、水冷支路电动阀410、水冷模块420和水冷支路开关430分别与所述远程采集控制器510和通讯网关520无线连通，通过LoRa无线信号通信。

进一步地，所述风冷仿真流道300和所述水冷仿真流道400包括多个指示灯730，在风冷支路电动阀310、风冷支路开关330、水冷支路电动阀410和水冷支路开关430对应的位置各设置一个指示灯730，当对应元器件开启的时候，对应的所述指示灯730亮起；在多个所述风冷模块320和多个水冷模块420对应的位置设置对应数量的指示灯730，用以显示所述风冷模块320或所述水冷模块420工作的数量。通过指示灯730可以更为直观地展示所述仿真训练模型100的工作情况，也方便于维护和调整。

在一实施例中，所述仿真监测流道200包括水泵230，所述水泵230的出口通过第一三通管250分别接通于所述风冷仿真流道300的风冷支路电动阀310和水冷仿真流道400的水冷支路电动阀410，所述水泵230分别与所述远程采集控制器510和所述通讯网关520无线连接，通过远程采集控制器510控制所述水泵230的开启和关闭，通过通讯网关520调控所述水泵230的工作参数。通过水泵230来控制水的流向，保证水从风冷仿真流道300或水冷仿真流道400设有电动阀的一端流入。

进一步地，所述传感单元210包括水泵230入口压力传感器2103、水泵230出口压力传感器2104、供水压力传感器2105、回水压力传感器2106、出水温度传感器2107、回水温度传感器2108、流量计2109和流量温度显示器2110，所述水泵230入口压力传感器2103设置于所述水泵230的入口端，所述水泵230出口压力传感器2104设置于所述水泵230的出口端，所述供水压力传感器2105设置于所述散热器220的入口端，所述回水压力传感器2106设置于所述散热器220的出口端，所述出水温度传感器2107设置于所述第二三通管260与所述供水压力传感器2105之间，所述回水温度传感器2108设置于所述水泵230入口压力传感器2103的另一端，所述流量计2109设置于所述回水温度传感器2108的另一端，所述流量温度显示器2110设置于所述流量计2109与所述回水压力传感器2106之间，各个传感器都连接于所述低功耗数据采集终端，通过低功耗数据采集终端将监测到的数据通过LoRa无线网络发送到边缘服务器600中。

分别设置于所述水泵230的入口端和出口端，以及散热器220的入口端和出口端的压力传感器，分别监测水泵230和散热器220两端的压力值，保证整个水路中的压力值在预定的范围内，其次还可以精确的调整水压到某一个预设值，再通过各个温度传感器监测各个节点的水温情况，以供远程采集控制器510、通讯网关520和边缘服务器600调整各个节点的元器件的参数；通过流量计2109仿真监测流道200中水的流速，进而调整所述水泵230的参数；再通过流量温度显示器2110实时显示仿真监测流道200中水的流量和温度，提供更为直观的观察效果。

所述传感单元210还包括无线温湿度传感器2102，设置于所述散热器220的一侧，与所述边缘服务器600无线连接。无线温湿度传感器2102获取散热器220处的温度，通过LoRa无线信号将获取的温度传输到所述边缘服务器600，从而监测散热器220与外界环境进行热量交换的情况。

所述仿真监测流道200还包括两个手动阀2111和一个排水阀2112，分别设置于所述供水压力传感器2105与所述散热器220之间，以及所述回水压力传感器2106与所述散热器220之间，所述排水阀2112设置于所述水冷支路开关430和第二三通管260之间。一方面，通过调节手动阀2111的开度来调节管道不同的阻力，控制水的流速和压力等，通过手动操作结合所述仿真训练模型100自身的调节，进一步提高所述仿真训练模型100与真实项目的拟合度，使得所述仿真训练模型100得出的数据更为准确，另一方面，通过关闭手动阀2111，方便于元器件的更换。水冷仿真流道400位于风冷仿真流道300的下方，排水阀2112设置在位置最靠下的水冷仿真流道400上，排水口位于水冷仿真流道400的下方，方便于将流道中的水完全排干净，方便于对水进行更换或者方便于仿真训练模型100的拆装。

所述仿真监测流道200还包括过滤器240，设置于所述散热器220的出口端与所述手动阀2111之间。过滤掉水中的杂质，防止杂质影响监测结果或影响到所述仿真训练模型100中的元器件的正常工作。

在一实施例中，所述仿真训练模型100还包括电表720和空气开关710，分别接入所述仿真训练模型100的电路中。通过空气开关710防止电路发生短路而烧毁元器件或漏电，通过电表720直观显示所消耗的电量，供实验人员观察记录耗电量，从而得出最优方案。

以上实施例的仿真训练模型100设置在一个固定板800上，电线都穿过固定板800，在固定板800后面进行走线。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述仿真训练模型包括：

环境仓，用于模拟室内环境；

仿真监测流道，所述仿真监测流道包括传感单元和散热器，所述散热器设置于所述环境仓内，所述传感单元用于监测所述仿真监测流道中水流的数据、所述环境仓中的温湿度和所述环境仓外的温湿度，所述传感单元包括无线模块；

风冷仿真流道，与所述仿真监测流道的散热器接通；

水冷仿真流道，与所述仿真监测流道的散热器接通；

采集控制单元，与所述仿真监测流道、风冷仿真流道和水冷仿真流道中的元器件无线连接；

边缘服务器，与所述采集控制单元和所述智能系统连接，与所述无线模块无线连接；

所述传感单元通过LoRa无线信号将监测的数据传输至所述边缘服务器中，所述边缘服务器通过预置算法对数据进行处理之后发送指令到所述采集控制单元，所述采集控制单元收到指令后对元器件的参数进行调整。

2.根据权利要求1所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述风冷仿真流道包括风冷支路电动阀，所述风冷支路电动阀与所述仿真监测流道连接；

所述水冷仿真流道包括水冷支路电动阀，所述水冷支路电动阀与所述仿真监测流道连接；

所述采集控制单元分别与所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀无线连接，用于控制所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀的通断，以及调整所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀的参数。

3.根据权利要求2所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述仿真监测流道还包括水泵，所述风冷支路电动阀和所述水冷支路电动阀分别连接于所述水泵的输出端。

4.根据权利要求2所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述风冷仿真流道还包括风冷模块，所述风冷模块与所述风冷支路电动阀连接；

所述水冷仿真流道还包括水冷模块，所述水冷模块与所述水冷支路电动阀连接；

所述采集控制单元分别与所述风冷模块和所述水冷模块无线连接，用于控制所述风冷模块和所述水冷模块的通断，以及调整所述风冷模块和所述水冷模块的参数。

5.根据权利要求4所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述风冷仿真流道还包括风冷支路开关，所述风冷支路开关的一端与所述风冷模块连接，另一端与所述仿真监测流道连接；

所述水冷仿真流道还包括水冷支路开关，所述水冷支路开关的一端与所述水冷模块连接，另一端与所述仿真监测流道连接。

6.根据权利要求1所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述仿真监测流道还包括过滤器，所述过滤器设置于所述散热器的出口端。

7.根据权利要求1所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述传感单元包括无线温湿度传感器，设置于所述散热器的一侧，与所述边缘服务器无线连接。

8.根据权利要求1所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述仿真训练模型还包括空气开关和电表，所述空气开关和电表分别接入所述仿真训练模型的电路中。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的用于暖通云边协同智能系统的仿真训练模型，其特征在于，所述采集控制单元包括：

远程采集控制器，用于控制所述仿真监测流道、风冷仿真流道和水冷仿真流道中的元器件的开启或关闭；

通讯网关，用于调整所述仿真监测流道、风冷仿真流道和水冷仿真流道中的元器件的参数。