CN113776160A - 一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于暖通技术领域，公开了一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统，包括智能控制器和云平台，智能控制器包括主控制器、数据采集/控制模块和通讯模块；主控制器包括多个控制逻辑模块，每个控制逻辑模块分别包括数据采集端口和控制模块端口，每台末端设备上的传感器与智能控制器的对应的数据采集端口连接，执行器与智能控制器对应的控制模块端口连接；云平台用于远程调试、控制末端设备运行、设备信息展示、数据分析、末端空调设备控制逻辑模块优化下发。本发明的控制器增加末端空调设备控制的集成度，降低设备集控的复杂度，可对单台设备远程优化。

Description

一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统

技术领域

本发明属于暖通技术领域，尤其涉及一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统。

背景技术

空调箱是末端中央空调系统中常使用的末端空调设备，为满足不同的应用场景和功能需求市场提供了多种类型的末端空调设备，如组合式空调箱(AHU)，新风机(PAU)、送/排风机、排污泵等，其控制策略存在较大差异，因此每一种末端设备在现场都需要安装一套特定的控制系统，现场调试工作量大，走线复杂，不利于集中管控。

对于每一种末端设备不同厂家的控制协议都会存在差异，且控制软件固化在控制器内，无法根据每台末端空调设备实际运转状态调整运行策略，不存在持续的扩展性优化，这就造成了很多空调箱运行一段时间后发现状态不好或者能耗较高，用户只能付费请厂家人员做现场调试，或者直接将原有控制系统整体替换掉，导致运维成本增加，同时造成运行能耗的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统，提供了一套集成化、可扩展、功能可无线OTA(空中升级)、可远程调试的末端空调设备控制系统，包含一套同时集成了多种末端空调设备控制逻辑的智能控制器和用以OTA升级、设备状态展示以及可远程调控设备的云平台。该控制器内置覆盖AHU、PAU、送/排风机、排污泵的标准化控制逻辑模块，可同时连接多台不同类型末端空调设备，改变了一台末端设备安装一套控制设备的现状，增加了末端空调设备控制的集成度，降低设备集控的复杂度。

同时结合物联技术+云平台可对本地智能控制器进行远程优化和调试，保持设备高效的控制策略，增加了控制系统的可扩展性，可对单台设备远程定制化优化，同时平台能利用大数据分析持续发掘设备运行优化空间，改善设备运行效率，降低设备运行能耗。

本发明公开的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，包括智能控制器和云平台，所述智能控制器包括主控制器、数据采集/控制模块和通讯模块；

所述主控制器包括AHU控制逻辑模块、PAU控制逻辑模块、送排风机控制逻辑模块和排污泵控制逻辑模块，每个控制逻辑模块分别包括数据采集端口和控制模块端口，每台末端设备上的传感器与智能控制器的对应的数据采集端口连接，执行器与智能控制器对应的控制模块端口连接，每个控制逻辑模块预指定从对应设备的大模块端口读取或下发数据，根据现场连接的设备类型启用对应的控制逻辑模块；

所述主控制器负责传感器数据采集和控制指令下发，通讯模块连接智能控制器和云平台，用以传输主控制器与云平台之间的通讯数据；

所述云平台用于远程调试、控制末端设备运行、设备信息展示、数据分析、末端空调设备控制逻辑模块优化下发。

进一步地，所述AHU控制逻辑模块通过AHU数据采集端口和AHU控制端口控制AHU设备，所述PAU控制逻辑模块通过PAU数据采集端口和PAU控制端口控制PAU设备，所述送排风机控制逻辑模块通过送排风机数据采集端口和送排风机控制端口控制送排风机，所述排污泵控制逻辑模块通过排污泵数据采集端口和排污泵控制端口控制排污泵。

进一步地，所述通讯模块为WiFi、Lora、4G通讯模块之一，用于主控制器与云平台进行数据传输。

进一步地，所述远程调试指可对于安装的末端设备，在云平台修改运行参数、设定新参数确保设备按用户要求运行。

进一步地，所述控制末端设备运行指用户通过云平台对特定末端设备进行单个或者批量下发指令，指令由云平台下发给本地智能控制器，再有智能控制器控制设备按用户指令运行。

进一步地，所述设备信息展示指在云平台上展示连接末端设备的立体模型、传感器数据、设备运行数据、设定参数、反馈数据信息和监控点位信息。

进一步地，所述数据分析指云平台对智能控制器上传的末端空调设备的监控点位信息进行数据分类、清洗后，按照特定算法进行数据分析后用作展示或者用于优化策略用途的输入信息。

进一步地，所述末端设备控制逻辑模块优化下发指平台对末端设备运行参数信息进行一段时间的数据分析整理后，发掘性能或能效提升点，通过优化控制策略以实现提升目的，从而对控制逻辑模块进行优化升级后，通过OTA下发到主控制器，以更新控制模块，持续优化设备运行效率。

进一步地，所述监控点位信息包含：

AHU的模拟输入接口输入信息包括送风温度、回风温度、送风湿度和回风二氧化碳浓度，数字输入接口输入信息包括过滤网报警、送风机状态、送风机故障，送风机压差监测、送风机手自动状态和防冻开关状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停，模拟输出接口输出信息包括冷/热水阀调节、回风阀调节、AHU新风阀调节和风机变频器频率控制；

PAU的模拟输入接口输入信息包括送风温度、送风湿度、冷/热水阀反馈和风机变频器频率反馈，数字输入接口输入信息包括过滤网报警、送风机状态、送风机故障，送风机压差监测、送风机手自动状态、新风机新风阀调节反馈和防冻开关状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停和新风机新风阀调节，模拟输出接口输出信息包括冷/热水阀调节和风机变频器频率控制；

送/排风机的模拟输入接口输入信息包括一氧化碳浓度，数字输入接口输入信息包括送风机状态、送风机故障，送风机压差监测和送风机手自动状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停；

排污泵的数字输入接口输入信息包括水泵状态、水泵故障、水泵手自动状态、溢流水位、高水位和极低水位，数字输出接口输出信息包括水泵启停。

本发明的有益效果如下：

本发明的控制器内置覆盖AHU、PAU、送/排风机、排污泵的标准化控制逻辑模块，可同时连接多台不同类型末端空调设备，改变了一台末端设备安装一套控制设备的现状，增加了末端空调设备控制的集成度，降低设备集控的复杂度。

结合物联技术+云平台对本地智能控制器进行远程优化和调试，保持设备高效的控制策略，增加了控制系统的可扩展性，可对单台设备远程定制化优化，同时平台能利用大数据分析持续发掘设备运行优化空间，改善设备运行效率，降低设备运行能耗。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统，包括集成了多种末端空调设备控制逻辑的智能控制器和云平台。其特征在于，智能控制器内集成了主控制器、数据采集模块端口、控制模块端口以及通讯模块，每台末端设备上的传感器与智能控制器的对应的数据采集端口连接，电动阀、电机等执行器与智能控制器对应的控制模块端口连接，主控制器负责传感器数据采集和控制指令下发，通讯模块连接智能控制器和云平台，用以传输主控制器与云平台之间的通讯数据。

末端空调设备控制逻辑内置于主控制器内，包含组合式空调箱AHU、新风空调箱PAU、送排风机、排污泵的标准控制逻辑模块，每个控制逻辑模块预指定从对应设备的大模块端口读取或下发数据，根据现场连接的设备类型启用对应的控制逻辑模块。

智能控制器内数据采集模块和控制模块端口均支持扩展，组合式空调箱、新风空调箱、送排风机、排污泵的数据采集和控制模块端口又分别归集为一个单独的大模块，可根据需要增删大模块。

通讯模块包含WiFi、Lora、4G通讯模块，负责主控制器与云平台进行数据传输。

云平台是一个远程控制平台，其负责远程调试、控制末端设备运行、设备信息展示、数据分析、末端空调设备控制逻辑模块优化下发等功能。

远程调试指可对于安装的末端设备，在云平台修改运行参数、设定新参数确保设备按用户要求运行。

控制末端设备运行指用户通过云平台对特定末端设备进行单个或者批量下发指令，指令由云平台下发给本地智能控制器，再由智能控制器控制设备按用户指令运行。

设备信息展示指在云平台上展示连接末端设备的立体模型、传感器数据、设备运行数据、设定参数、反馈数据等信息。

数据分析指云平台对智能控制器上传的末端空调设备的监控点位信息进行数据分类、清洗后，按照特定算法进行数据分析后用作展示或者用于优化策略用途的输入信息。数据分类可以将数据按监控点信息进行分类，数据清洗可以找出数据中的异常数据并去除，消除空值数据，去除重复数据等。示例性地，本实施例使用Spark集群进行数据清洗。

末端设备控制逻辑模块优化下发指平台对末端设备运行参数信息进行一段时间的数据分析整理后，发掘性能或者能效提升点，通过优化控制策略以实现提升目的，从而对控制逻辑模块的软件控制逻辑和数据模型进行优化升级后，通过OTA(空中升级)下发到主控制器，以更新控制逻辑模块，持续优化设备运行效率。

末端设备的监控点位信息，如表1所示，包含但不限于表1信息：

表1监控点位信息

AHU的模拟输入接口输入信息包括送风温度、回风温度、送风湿度和回风二氧化碳浓度，数字输入接口输入信息包括过滤网报警、送风机状态、送风机故障，送风机压差监测、送风机手自动状态和防冻开关状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停，模拟输出接口输出信息包括冷/热水阀调节、回风阀调节、AHU新风阀调节和风机变频器频率控制；

PAU的模拟输入接口输入信息包括送风温度、送风湿度、冷/热水阀反馈和风机变频器频率反馈，数字输入接口输入信息包括过滤网报警、送风机状态、送风机故障，送风机压差监测、送风机手自动状态、新风机新风阀调节反馈和防冻开关状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停和新风机新风阀调节，模拟输出接口输出信息包括冷/热水阀调节和风机变频器频率控制；

送/排风机的模拟输入接口输入信息包括一氧化碳浓度，数字输入接口输入信息包括送风机状态、送风机故障，送风机压差监测和送风机手自动状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停；

排污泵的数字输入接口输入信息包括水泵状态、水泵故障、水泵手自动状态、溢流水位、高水位和极低水位，数字输出接口输出信息包括水泵启停。

面向多类型空调末端的物联智能控制系统的工作原理如下：

S1：标准化末端空调设备控制逻辑模块储存在智能控制器的主控制器内；

S2：主控制器通过数据采集端口采集末端空调设备的运行数据，并通过内置控制逻辑模块计算出控制指令，同时通过无线传输设备上传设备监测点位信息到云平台用作末端空调设备数据界面模型展示；

S3：主控制器将新的控制指令通过末端空调设备对应控制端口下发给末端设备执行设备，控制末端空调设备运行；

S4：用户通过云平台上末端空调设备数据界面模型下发控制指令，平台储存指令，指令通过云平台由无线传输设备发送给主控制器，主控制器识别指令，修改程序运行参数，再通过控制模块下发给末端空调执行器，以执行用户指令；

S5：运行S2-S4一段时间后，云平台储存了末端空调设备的历史数据；

S6：云平台对大数据进行清洗、分类、建模，采用特定算法进行数据分析，对控制模块进行策略优化，形成新的控制模块，并把新的控制模块下传给智能控制器，智能控制器按照优化后的控制模块控制末端设备运行。

S7：依次重复S1～S6步骤。

图1是本发明一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统结构框图，包括智能控制器和云平台。智能控制器内集成了多种末端空调设备控制逻辑的主控制器、数据采集模块端口、控制模块端口以及通讯模块，末端设备上的传感器与智能控制器的数据采集模块端口连接，电动阀、电机等执行器与控制模块端口连接，主控制器负责传感器数据采集和控制指令下发，通讯模块连接智能控制器和云平台，用以传输主控制器与云平台之间的通讯数据。

末端空调设备控制逻辑内置于智能控制器主控制器内，包含组合式空调箱、新风空调箱、送排风机、排污泵的标准控制逻辑模块，智能控制器的主控制器从对应设备的数据采集端口读取数据，再由控制逻辑模块运算后得到执行指令，再由对应控制模块端口下发给末端空调设备执行器执行指令。

云平台是一个远程控制平台，其负责远程调试、控制末端设备运行、设备信息展示、数据分析、末端空调设备控制逻辑模块优化下发等功能。云平台提供远程修改控制模块设置参数、控制逻辑的功能以方便设备调试；用户也可通过云平台对特定末端设备进行单个或者批量下发指令，指令由云平台下发给本地智能控制器，再由智能控制器来控制设备按用户指令运行；云平台储存智能控制器采集的末端空调设备运行数据，并在末端设备的立体模型上做详细信息展示；同时能对数据分类、清洗后发掘每台末端空调设备性能或者能效提升点，通过优化控制策略以实现提升目的，从而对控制逻辑模块进行优化升级，再通过OTA下发到主控制器，以更新控制模块，持续优化设备运行效率。

整个末端空调设备控制系统的数据流向如下所示：智能控制器采集模块采集末端空调设备反馈的数据，经控制模块运算后下发控制指令到末端空调设备执行器，并以无线通讯的方式将将输入参数、输出参数、控制过程信息的历史数据传递给云计算平台；用户在云平台修改末端设备运行设定参数后，平台也会将指令发送给智能控制器，智能控制器在通过控制模块端口下发指令给设备执行器，执行指令。

末端空调设备控制系统运行一段时间后，云平台对系统状态参数、输出的控制指令、控制过程的信息等历史数据以机器学习方式训练用于控制运算过程的计算模型，形成优化后的控制模块后把新控制模块下传给智能控制器。智能控制器用新的控制模块更新(替代)原控制模块，提升设备运行效率，保持设备运行策略持续更新，优化。

本发明的有益效果如下：

现有技术相比，本发明运用现代控制技术、云计算及模块化技术，将多种类末端空调设备的控制功能集成在一套设备上，将控制功能、控制模块和接口模块以模块化方式集成，大幅度增加了现场控制的集成度，结合云平台不仅能提供不同设备的统一界面展示和控制，还能对设备历史运行数据进行大数据分析，不断寻优，优化控制逻辑，远程更新控制模块，并能通过无线传输设备远程进行单个设备或者批量设备的控制模块OTA升级，保持末端设备持续高效运行，节能降耗，同时让系统保持持续的扩展性。

本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。

而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。

综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，包括智能控制器和云平台，所述智能控制器包括主控制器、数据采集/控制模块和通讯模块；

所述主控制器包括AHU控制逻辑模块、PAU控制逻辑模块、送排风机控制逻辑模块和排污泵控制逻辑模块，每个控制逻辑模块分别包括数据采集端口和控制模块端口，每台末端设备上的传感器与智能控制器的对应的数据采集端口连接，执行器与智能控制器对应的控制模块端口连接，每个控制逻辑模块预指定从对应设备的大模块端口读取或下发数据，根据现场连接的设备类型启用对应的控制逻辑模块；

所述主控制器负责传感器数据采集和控制指令下发，所述通讯模块连接智能控制器和云平台，用以传输主控制器与云平台之间的通讯数据；

所述云平台用于远程调试、控制末端设备运行、设备信息展示、数据分析、末端空调设备控制逻辑模块优化下发。

2.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述AHU控制逻辑模块通过AHU数据采集端口和AHU控制端口控制AHU设备，所述PAU控制逻辑模块通过PAU数据采集端口和PAU控制端口控制PAU设备，所述送排风机控制逻辑模块通过送排风机数据采集端口和送排风机控制端口控制送排风机，所述排污泵控制逻辑模块通过排污泵数据采集端口和排污泵控制端口控制排污泵。

3.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述通讯模块为WiFi、Lora、4G通讯模块之一，用于主控制器与云平台进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述远程调试指可对于安装的末端设备，在云平台修改运行参数、设定新参数确保设备按用户要求运行。

5.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述控制末端设备运行包括用户通过云平台对特定末端设备进行单个或者批量下发指令，指令由云平台下发给本地智能控制器，再由智能控制器控制设备按用户指令运行。

6.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述设备信息展示包括在云平台上展示连接末端设备的立体模型、传感器数据、设备运行数据、设定参数、反馈数据信息和监控点位信息。

7.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述数据分析指云平台对智能控制器上传的末端空调设备的监控点位信息进行数据分类、清洗后，按照特定算法进行数据分析后用作展示或用于优化策略用途的信息。

8.根据权利要求1所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述末端设备控制逻辑模块优化下发指平台对末端设备运行参数信息进行一段时间的数据分析整理后，发掘性能或能效提升点，通过优化控制策略以实现提升目的，从而对所述末端设备控制逻辑模块进行优化升级后，通过OTA下发到主控制器，以更新所述末端设备控制逻辑模块，持续优化设备运行效率。

9.根据权利要求6所述的面向多类型空调末端的物联智能控制系统，其特征在于，所述监控点位信息包含：

AHU的模拟输入接口输入信息包括送风温度、回风温度、送风湿度和回风二氧化碳浓度，数字输入接口输入信息包括过滤网报警、送风机状态、送风机故障，送风机压差监测、送风机手自动状态和防冻开关状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停，模拟输出接口输出信息包括冷/热水阀调节、回风阀调节、AHU新风阀调节和风机变频器频率控制；

PAU的模拟输入接口输入信息包括送风温度、送风湿度、冷/热水阀反馈和风机变频器频率反馈，数字输入接口输入信息包括过滤网报警、送风机状态、送风机故障，送风机压差监测、送风机手自动状态、新风机新风阀调节反馈和防冻开关状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停和新风机新风阀调节，模拟输出接口输出信息包括冷/热水阀调节和风机变频器频率控制；

送/排风机的模拟输入接口输入信息包括一氧化碳浓度，数字输入接口输入信息包括送风机状态、送风机故障，送风机压差监测和送风机手自动状态，数字输出接口输出信息包括送风机启停；

排污泵的数字输入接口输入信息包括水泵状态、水泵故障、水泵手自动状态、溢流水位、高水位和极低水位，数字输出接口输出信息包括水泵启停。

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