CN114810634A - 一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一般的控制或调节系统，具体是一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，包括：①温度采集；②计算当前温度对应的风量；③负压采集；④判断当前负压下对应的风量是否能够均分给多台风机：若能则尽可能地启动更多的风机来满足风量需求；若不能则由单台风机实现风量需求，启动多台风机时通过自适应算法决定启动那几台风机；⑤风量变动后延迟时间：设定一个风量调整后的一个延迟时间；⑥判断经过延迟时间后温度是否发生变化：若温度存在下降趋势或到达目标值附近，则继续等待一个延迟时间；若温度没有下降趋势，则重复步骤①‑⑤。本发明相较于级别控制，自动将风量与温度匹配，风量变化平滑，风量控制更加精细化。

Description

一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法

技术领域

本发明涉及一般的控制或调节系统，具体是一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法。

背景技术

典型的猪舍负压通风系统模型如图1所示，主要包括山墙负压风机，舍内温度检测设备，负压检测设备，山墙进气口以及环境控制器即湿帘组成，风机为整个系统提供动力。风机普遍采用永磁风机，本领域普遍认为，在满足通风要求的条件下，开一台风机比开多台风机省电，风机转速越低越省电。但经过大量实践证明，实际情况并非如此。

发明内容

为克服现有技术的技术偏见，本发明公开一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，所采取的技术方案是：

一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，包括适于在计算设备上运行、控制猪舍多台同型号永磁风机的控制系统，该控制系统的控制方法包括：

①温度采集：通过设置在猪舍内的多个温度传感器检测舍内当前平均温度；

②计算当前温度对应的风量：根据温度与风量匹配关系匹配当前温度所需风量；

③负压采集：通过设置在猪舍内的压差传感器检测舍内负压，获取当前负压下所需风量对应永磁风机的转速；

④判断当前负压下对应的风量是否能够均分给多台风机：若能则尽可能地启动更多的风机来满足风量需求；若不能则由单台风机实现风量需求，启动多台风机时通过自适应算法决定启动那几台风机；

⑤风量变动后延迟时间：设定一个风量调整后的一个延迟时间；

⑥判断经过延迟时间后温度是否发生变化：若温度存在下降趋势或到达目标值附近，则继续等待一个延迟时间；若温度没有下降趋势，则重复步骤①-⑤。

进一步地，步骤②中，温度与风量匹配关系如一元一次关系式（一）：

Qpre=（Qmax-Qmin）/（Tmax-Taim）*（Tpre- Taim）+ Qmin （一）

式中，Qpre为当前温度所需的风量，Qmax为满载风量，Qmin为最小风量，Tmax为满载风量温度，Taim为目标温度，Tpre为当前温度；Taim和Tmax为满载风量温度由用户自行设定。

进一步地，步骤③中，永磁风机的转速通过二元三次函数关系式（二）求得：

Qneg =（-1510.912 N）+（-53.164 R）+（-6.865 N²）+(3.217 NR)+（0.332 R²）+（0.0004 N³）+（0.0057 N²R）+（-0.0015 NR²）+（-0.0002 R³）+11082.109 （二）

式中，Qneg为当前负压下所需的风量；N为当前负压；R为永磁风机的转速。

进一步地，步骤④中，所需启动风机的数量根据公式（三）求得：

X≤Qneg/Qon （三）

式中，X为所需启动风机的数量，取小数点前的整数；Qneg为当前负压下所需的风量，Qon为风机的最小启动风量。

进一步地，步骤④中，自适应算法基于公式（四），包括如下步骤：

ⅰ 根据风机安装位置对风机按照排列顺序进行编号；

ⅱ 当前风机的序号代入公式（四）中，若公式成立，则启动当前的风机，若公式不成立，则不启动当前的风机；

A（X/Y）-B≥0.5 （四）

式中，A为当前风机序号，B为已启动的风机数量，X为所需启动的风机数量，Y为全部的风机数量。

与现有技术相比，本发明有如下实质性特点：

1.本发明完全摈弃传统的级别的概念，所有永磁直连风机均作为调速风机使用，养殖生产人员对目标温度与最大通风温度进行设定后，自动将养殖舍内最小通风量与最大通风量进行匹配，期间风量线性增加，养殖舍内每个温度都对应一个当前最合适的通风量，相较于级别控制，自动将风量与温度匹配，风量变化平滑，风量控制更加精细化，能够实现整个通风过程全阶段的通风精细化控制，时刻保证养殖舍内环境舒适性，提高养殖效率与收益。

2. 本发明根据风机能耗曲线与当前风量需求自动判断选择更节能的风机启动方式，在保证风量需求的前提下优先选择节能性更好的启动搭配，无需人工参与，减少了养殖用户的成本支出。

3. 本发明风机全部按照同一转速运行，保证了舍内通风的均匀性与猪舍负压稳定性。改变传统级别通风定速与调速风机一同运行，存在以下问题的猪舍负压不均匀，进风风速不均匀且调速风机风量存在一定折损的缺陷。本发明通过全部通风同转速的控制方式，有效的解决了猪舍负压不均匀引发的各种问题。

4.通过自适应的算法依次对每个位置的风机进行判断，保证风机启动的均匀性以及舍内通风均匀性，有效减少养殖舍通风死区，极大地提升养殖舍内空气质量。

附图说明

图1是现有猪舍负压通风系统模型。

图2是本发明的流程框图。

图3是一种典型的温度与风量匹配曲线示意图。

图4是在相同风量、不同负压下两种风机对应的转速曲线。

图5和图6分别是0.75KW和1.5Kw永磁直连风机启动一台、两台和三台在不同负压下达到相同通风量情况下的能耗曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，包括适于在计算设备上运行、控制猪舍多台同型号永磁风机的控制系统，该控制系统的控制方法包括：

①温度采集：通过设置在猪舍内的多个温度传感器检测舍内当前平均温度；

②计算当前温度对应的风量：根据温度与风量匹配关系匹配当前温度所需风量；

温度与风量匹配关系如一元一次关系式（一）：

Qpre=（Qmax-Qmin）/（Tmax-Taim）*（Tpre- Taim）+ Qmin （一）

式中，Qpre为当前温度所需的风量，Qmax为满载风量，Qmin为最小风量，Tmax为满载风量温度，Taim为目标温度，Tpre为当前温度；Taim和Tmax为满载风量温度由用户自行设定。

图3是一种典型的温度与风量匹配曲线示意图。养殖用户自行设定目标温度与最大通风温度，以及其对应通风量，在两个温度之间，风量线性增加，每个温度都有可实现的所匹配的风量。通过检测养殖舍内温度确定当前所需通风量百分比，通过计算可得出风量具体数值。

③负压采集：通过设置在猪舍内的压差传感器检测舍内负压，获取当前负压下所需风量对应永磁风机的转速；

永磁风机的转速通过二元三次函数关系式（二）求得：

Qneg =（-1510.912 N）+（-53.164 R）+（-6.865 N²）+(3.217 NR)+（0.332 R²）+（0.0004 N³）+（0.0057 N²R）+（-0.0015 NR²）+（-0.0002 R³）+11082.109 （二）

式中，Qneg为当前负压下所需的风量；N为当前负压；R为永磁风机的转速。

图4为36#和51#两种型号风机在0、25、50、75、100帕负压下，取得10000m³/h风量时的转速曲线。在不同负压下，实现对应风量的转速是不一样的 ，所以需要通过计算获得当前转速值。

在通过压力传感器对比舍内外压差获得当前养殖舍内负压，通过自变量为转速、负压，因变量为风量的二元三次曲线关系式，在已知所需风量和负压的条件下可得出当前负压下得到对应风量的转速。

④判断当前负压下对应的风量是否能够均分给多台风机：若能则尽可能地启动更多的风机来满足风量需求；若不能则由单台风机实现风量需求，启动多台风机时通过自适应算法决定启动那几台风机；

所需启动风机的数量根据公式（三）求得：

X≤Qneg/Qon （三）

式中，X为所需启动风机的数量，取小数点前的整数，Qneg为当前负压下所需的风量，Qon为风机的最小启动风量。

例如当前负压25pa，共有5台25pa下风机的工作区间为6000-24000m³/h的风机，风机的最小启动风量Qon为6000 m³/h，当前负压下所需的风量Qneg为10000m³/h， X≤Qneg/Qon=10000/6000=1.67；X只能取1，无法凭借两台小型号风机按照5000m³/h的风量实现风量需求，只能由单台风机实现风量需求。

若当前负压下所需的风量Qneg为19000m³/h，X≤Qneg/Qon=19000/6000=3.16；X可以取3，可以凭借3台小型号风机按照6333m³/h的风量实现风量需求。

若当前负压下所需的风量Qneg为30000m³/h， X≤Qneg/Qon=30000/6000=5.0；X可以取5，可以凭借5台小型号风机按照6000m³/h的风量实现风量需求。

自适应算法基于公式（四），包括如下步骤：

ⅰ 根据风机安装位置对风机按照排列顺序进行编号；

ⅱ 当前风机的序号代入公式（四）中，若公式成立，则启动当前的风机，若公式不成立，则不启动当前的风机；

A（X/Y）-B≥0.5 （四）

式中，A为当前风机序号，B为已启动的风机数量，X为所需启动的风机数量，Y为全部的风机数量。

例如共有5台序号1、2、3、4、5的风机，需要启动3台：

对于序号为1的风机，代入公式（四），1（3/5）-0=0.6≥0.5，公式成立，序号为1的风机启动；

对于序号为2的风机，代入公式（四），2（3/5）-1=0.2＜0.5，公式不成立，序号为2的风机不启动；

对于序号为3的风机，代入公式（四），3（3/5）-1=0.8≥0.50，公式成立，序号为3的风机启动；

对于序号为4的风机，代入公式（四），4（3/5）-2=0.4＜0.50，公式不成立，序号为4的风机不启动；

对于序号为5的风机，代入公式（四），5（3/5）-2=1≥0.50，公式成立，序号为5的风机启动；

最终得到得出序号1、3、5的风机符合公式成立，则启动序号为1、3、5的风机。

⑤风量变动后延迟时间：设定一个风量调整后的一个延迟时间；因为风量调整后舍内温度的变化有一个滞后效应，该时间可以根据舍内面积调整，比如30min。

⑥判断经过延迟时间后温度是否发生变化：若温度存在下降趋势或到达目标值附近，则继续等待一个延迟时间；若温度没有下降趋势，则重复步骤①-⑤。

本行业普遍认为，在满足通风要求的条件下，开一台风机比开多台风机省电，风机转速越低越省电。但如图5、图6所示，分别是0.75KW和1.5Kw永磁直连风机启动一台、两台和三台在不同负压下达到相同通风量情况下的能耗曲线可以看出，反而是多台风机更省电。因此本发明尽可能启动更多的风机来达到相同的通风要求。

在本说明书中涉及的但未详细描述的技术均为本领域的现有技术或公知常识。

Claims (5)

1.一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，包括适于在计算设备上运行、控制猪舍多台同型号永磁风机的控制系统，其特征在于，该控制系统的控制方法包括：

①温度采集：通过设置在猪舍内的多个温度传感器检测舍内当前平均温度；

②计算当前温度对应的风量：根据温度与风量匹配关系匹配当前温度所需风量；

③负压采集：通过设置在猪舍内的压差传感器检测舍内负压，获取当前负压下所需风量对应永磁风机的转速；

④判断当前负压下对应的风量是否能够均分给多台风机：若能则尽可能地启动更多的风机来满足风量需求；若不能则由单台风机实现风量需求，启动多台风机时通过自适应算法决定启动那几台风机；

⑤风量变动后延迟时间：设定一个风量调整后的一个延迟时间；

⑥判断经过延迟时间后温度是否发生变化：若温度存在下降趋势或到达目标值附近，则继续等待一个延迟时间；若温度没有下降趋势，则重复步骤①-⑤。

2.根据权利要求1所述的一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，其特征在于，步骤②中，温度与风量匹配关系如一元一次关系式（一）：

Qpre=（Qmax-Qmin）/（Tmax-Taim）*（Tpre- Taim）+ Qmin （一）

式中，Qpre为当前温度所需的风量，Qmax为满载风量，Qmin为最小风量，Tmax为满载风量温度，Taim为目标温度，Tpre为当前温度；Taim和Tmax为满载风量温度由用户自行设定。

3.根据权利要求1所述的一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，其特征在于，步骤③中，永磁风机的转速通过二元三次函数关系式（二）求得：

Qneg =（-1510.912 N）+（-53.164 R）+（-6.865 N²）+(3.217 NR)+（0.332 R²）+（0.0004N³）+（0.0057 N²R）+（-0.0015 NR²）+（-0.0002 R³）+11082.109 （二）

式中，Qneg为当前负压下所需的风量；N为当前负压；R为永磁风机的转速。

4.根据权利要求1所述的一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，其特征在于，步骤④中，所需启动风机的数量根据公式（三）求得：

X≤Qneg/Qon （三）

式中，X为所需启动风机的数量，取小数点前的整数；Qneg为当前负压下所需的风量，Qon为风机的最小启动风量。

5.根据权利要求1所述的一种猪舍同型号永磁风机的智能控制方法，其特征在于，步骤④中，自适应算法基于公式（四），包括如下步骤：

ⅰ 根据风机安装位置对风机按照排列顺序进行编号；

ⅱ 当前风机的序号代入公式（四）中，若公式成立，则启动当前的风机，若公式不成立，则不启动当前的风机；

A（X/Y）-B≥0.5 （四）

式中，A为当前风机序号，B为已启动的风机数量，X为所需启动的风机数量，Y为全部的风机数量。

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