CN114992825A - 一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统 - Google Patents

一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统，涉及智能节能领域。本发明包括，硬件平台，包括光伏发电设备、电网接入端、空调设备、储能设备以及系列阀门组件，系列阀门组件用于连通空调设备和储能设备的系列阀门，光伏发电设备和/或电网接入端对空调设备提供电能，储能设备对空调设备提供热量和/或冷量；本地控制平台，与硬件平台本地连接，获取硬件平台上传的设备信息，并向硬件平台发送控制指令。本发明通过对空调设备进行光伏供电和储能，并且通过物联网络进行协同控制，有效降低空调对电网的能耗，并且提高了多个空调设备的联网协同程度，降低了维护难度。

Description

一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统
技术领域
本发明属于智能节能技术领域，特别是涉及一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统。
背景技术
空调作为高耗能设备，在使用过程中需要消耗大量电能，在使用新能源电网进行供电过程中，用于光电等新能源电网的不稳定性，导致空调系统运行不稳定。并且由于空调系统涉及众多设备，多个空调设备协同工作过程中也容易产生各种故障，不方便进行统一协同管理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统，通过对空调设备进行光伏供电和储能，并且通过物联网络进行协同控制，有效降低空调对电网的能耗，并且提高了多个空调设备的联网协同程度，降低了维护难度。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统，其包括，
硬件平台，包括光伏发电设备、电网接入端、空调设备、储能设备以及系列阀门组件，所述系列阀门组件用于连通所述空调设备和所述储能设备的系列阀门，所述光伏发电设备和/或所述电网接入端对所述空调设备提供电能，所述储能设备对所述空调设备提供热量和/或冷量；
本地控制平台，与所述硬件平台本地连接，获取所述硬件平台上传的设备信息，并向所述硬件平台发送控制指令；
网络协同平台，与所述本地控制平台远程连接，获取所述本地控制平台获取到的由所述硬件平台上传的设备信息，并向所述本地控制平台发送用于控制所述硬件平台的控制指令；
其中，所述硬件平台进行设备故障自检；
若设备有故障，则所述硬件平台向所述本地控制平台上报故障信息，所述本地控制平台将故障信息上报至所述网络协同平台；
若设备无故障，则识别工作模式；
若为制冷模式，则所述硬件平台切换至制冷模式进行工作；
若为制热模式，则所述硬件平台切换至制热模式进行工作。
在本发明的一个实施例中，所述空调设备包括空调室外主机、风机盘管以及空调室内机；
所述系列阀门组件包括第一阀门、第二阀门以及第三阀门，所述第一阀门连通所述空调室外主机和所述风机盘管，所述第二阀门连通所述空调室外主机和所述储能设备，所述第三阀门连通所述风机盘管和所述储能设备；
其中，所述系统按照以下方法执行，
获取用户指令；
根据所述用户指令判断是否有制冷或制热需求；
若无制冷或制热需求，则关闭所述第一阀门和所述第二阀门；
获取所述储能设备的温度；
根据所述储能设备的温度获取所述储能设备的储能状态；
若储能设备不需要进行储能，则关闭所述第二阀门；
若储能设备需要进行储能，则获取是否处于谷电时段；
若处于谷电，则打开所述第二阀门，由电网通过所述电网接入端对所述硬件平台进行供电，对所述储能设备进行冷量或热量储能；
若不处于谷电，则获取所述光伏发电设备是否满足储能工况；
若所述光伏发电设备能够满足储能工况，则由所述光伏发电设备对所述硬件平台进行供电，对所述储能设备进行冷量或热量储能；
若所述光伏发电设备不能满足储能工况，则由所述光伏发电设备与电网并网后对所述硬件平台进行供电，对所述储能设备进行冷量或热量储能；、
直至完成对所述储能设备进行储能。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括，
若有制冷或制热需求，则获取所述储能设备的温度；
根据所述储能设备的温度获取所述储能设备的储能状态；
若所述储能设备能够用于对外输出热量或冷量，则关闭所述第一阀门和所述第二阀门，打开所述第三阀门；
获取所述光伏发电设备是否满足所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行工况；
若所述光伏发电设备能够满足所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行工况，则由所述光伏发电设备对所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行供电；
若所述光伏发电设备不能满足所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行工况，则由所述光伏发电设备与电网并网后对对所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行供电；
直至所述储能设备的温度与环境温度一致。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括，
当所述储能设备的温度与环境温度一致，则关闭所述储能设备内工质泵和所述第三阀门，启动所述空调室外主机，连通所述第一阀门，关闭所述第二阀门；
获取是否有光照，
若无光照，则通过所述电网接入端由电网对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电；
若有光照，则获取所述光伏发电设备能够满足所述空调室外主机和所述风机盘管的运行工况；
若能满足，则由所述光伏发电设备对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电；
若不能满足，则由所述光伏发电设备与电网并网后对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电。
在本发明的一个实施例中，所述通过所述电网接入端由电网对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电的步骤，包括，
获取所述空调室内机的冷负荷或热负荷；
根据所述空调室内机的冷负荷或热负荷调整所述空调室外主机的运行频率，使得所述空调室内机的冷负荷或热负荷和所述空调室外主机的输出冷量或热量平衡。
在本发明的一个实施例中，所述由所述光伏发电设备对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电的步骤，包括，
实时获取所述空调室内机的冷负荷或热负荷；
根据所述空调室内机的冷负荷或热负荷获取所述空调室外主机的运行频率，使得所述空调室内机的冷负荷或热负荷与所述空调室外主机的输出冷量或热量平衡；
实时获取所述光伏发电设备的发电功率；
若所述光伏发电设备的发电功率大于所述空调室外主机对所述空调室内机输出冷量或热量的运行所需，则判断所述储能设备的的储能状态；
若储能设备不需要进行储能，则关闭所述第二阀门；
若储能设备需要进行储能，则打开所述第二阀门，将所述空调室外主机过剩的冷量或热量存储至所述储能设备；
直至完成对所述储能设备进行储能。
在本发明的一个实施例中，所述由所述光伏发电设备与电网并网后对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电的步骤，包括，
实时获取所述空调室内机的冷负荷或热负荷；
根据所述空调室内机的冷负荷或热负荷获取所述空调室外主机的运行频率，使得所述空调室内机的冷负荷或热负荷与所述空调室外主机的输出冷量或热量平衡；
实时获取所述光伏发电设备的发电功率；
若所述光伏发电设备的发电功率等于所述空调室外主机对所述空调室内机输出冷量或热量的运行所需，则由所述光伏发电设备直接对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电；
若所述光伏发电设备的发电功率大于所述空调室外主机对所述空调室内机输出冷量或热量的运行所需，则判断所述储能设备的的储能状态；
若储能设备不需要进行储能，则关闭所述第二阀门；
若储能设备需要进行储能，则打开所述第二阀门，将所述空调室外主机过剩的冷量或热量存储至所述储能设备；
直至完成对所述储能设备进行储能。
在本发明的一个实施例中，在所述空调设备正常启动之后，向所述本地控制平台发送就绪信号；
所述本地控制平台接收所述硬件平台发送的就绪信号之后，对所述本地控制平台进行自检；
若所述本地控制平台自检不通过，则向所述网络协同平台发送自检不通过原因，停止所述硬件平台启动，由所述网络协同平台分析自检不通过原因并按照设定模式通知相关人员；
若所述本地控制平台自检通过，则将所述硬件平台的工作状态上传至所述本地控制平台；
所述硬件平台接收所述本地控制平台、所述网络协同平台和/或外部设备的控制指令；
所述硬件平台按照所述控制指令的优先级决定所述控制指令的执行顺序；
其中，当所述硬件平台接收优先级较高的所述控制指令时正在执行优先级较低的所述控制指令，则挂起优先级较低的所述控制指令，直至完成执行优先级较高的所述控制指令后再执行优先级较低的所述控制指令；
当所述控制指令的优先级相同，则先执行在先接收的所述控制指令。
在本发明的一个实施例中，所述网络协同平台启动后进行自检；
对所述网络协同平台内的前端交互和后端计算机进行初始化；
将所述网络协同平台接入网络；
所述网络协同平台通过网络连接若干个所述本地控制平台；
主动或被动获取每个接入所述网络协同平台的所述本地控制平台的传感器；
若运行正常，则将所述本地控制平台和/或所述硬件平台的唯一识别码在用户端的设定的正常运行设备区进行显示；
若运行不正常，则判断故障类型；
若是硬件故障，则所述网络协同平台向所述本地控制平台发送紧急制动情况下的查询指令，用于控制所述本地控制平台单独启动所述硬件平台的各个设备，并且只读各个所述设备的特征传感器值，不启动所有所述设备；
由所述本地控制平台获取所述硬件平台的运行状况，并上传至所述网络协同平台；
若显示运行正常，则保留错误报告，并将对应的所述本地控制平台和/或所述硬件平台的唯一识别码在用户端的设定的正常运行设备区进行显示；
若显示运行不正常，则记录故障次数，重新进行判断故障类型；
若故障大于三次，则所述网络协同平台向所述本地控制平台发送紧急制动指令，并按照设定规则进行响应和显示；
若是软件故障，则所述网络协同平台要求所述本地控制平台上传所述硬件平台中所述设备的用户设置运行状态；
所述网络协同平台控制所述本地控制平台进行初始化；
所述本地控制平台完成初始化后，所述网络协同平台向所述本地控制平台写入所述用户设置运行状态；
获取所述本地控制平台的运行状态；
显示运行正常，则保留错误报告，并将对应的所述本地控制平台和/或所述硬件平台的唯一识别码在用户端的设定的正常运行设备区进行显示；
若显示运行不正常，则记录故障次数，重新进行判断故障类型；
若故障大于或等于三次，则所述网络协同平台向所述本地控制平台发送紧急制动指令，并按照设定规则进行响应和显示。
在本发明的一个实施例中，所述本地控制平台和/或所述网络协同平台，获取所述硬件平台所在位置室外的环境温度信息；
获取温度历史记录的曲线，
对历史记录曲线进行分段，获取历史记录曲线的分段特征；
获取所述历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段；
实时获取环境温度，获取实时环境温度为末端的温度曲线；
在实时环境温度为末端的温度曲线中选取一点作为起点，使得实时环境温度为末端的温度曲线分段被所述历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段包含；
根据所述历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段中不包含所述实时环境温度为末端的温度曲线分段的部分预估未来时间段的温度；
根据所述未来时间段的温度对所述硬件平台中的所述储能设备进行热量和/或冷量控制；
若未来时间段的温度符合用户设定的舒适区间，则降低对所述储能设备进行热量和/或冷量存储的优先级；
若未来时间段的温度不符合用户设定的舒适区间，则提高对所述储能设备进行热量和/或冷量存储的优先级。
本发明通过对空调设备进行光伏供电和储能，并且通过物联网络进行协同控制，有效降低空调对电网的能耗，并且提高了多个空调设备的联网协同程度，降低了维护难度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统于一实施例的信息流程及模块结构示意图；
图2为本发明所述硬件平台于一实施例的模块连接示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-硬件平台，11-第一阀门，12-第二阀门，13-第三阀门；
2-本地控制平台；
3-网络协同平台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统，包括硬件平台、本地控制平台以及网络协同平台。
接下来对每个平台的运行进行说明。
一、在硬件平台运行时：
请参阅图1至2所示，当设备收到用户端(遥控器，APP终端)/网络协同平台发送的启动指令时，硬件平台先进行自检，确认设备无故障，若设备发生故障，直接禁用设备并通过硬件平台上报故障信息至本地控制平台，由本地控制平台发送故障信息至云端服务器，最终由网络协同平台解包接收后分析故障原因并反馈给用户端，自检完成后，首先由硬件平台传感器读取室外温度，若大于15摄氏度本地控制平台识别空调系统工作模式为制冷模式，反之则识别为制热模式，下面用制冷模式举例，制热模式与制冷模式控制逻辑相同。制冷水箱与制热水箱为同一水箱系统，供热水泵与供冷水泵为同一个水泵。储能工质可以是为水、乙二醇、十二水硫酸钠、石蜡、醋酸钠和四丁基溴化铵等一切可用于0℃—100℃储冷和储热的工质。
A、制冷模式
(1)本地控制平台收到用户选择的信号后，判断是否有制冷需求，若无制冷需求，则关闭第一阀门和第三阀门，并关停储能设备内的供能工质泵，并向本地控制平台发送硬件平台工作状态，由温度传感器读取储能设备底层温度，若温度低于0℃，储能设备处于蓄满状态，此时关闭第二阀门和室外主机，储能空调系统处于停机状态，并反馈温度信息至本地控制平台。
(2)当温度传感器读取储能设备底层温度大于0℃时，储能设备处于亏能状态，可向箱体内储能，系统处于光伏驱动空调机组运行在储能工况，此时第一阀门和第三阀门处于关闭状态，第二阀门处于打开状态，室外空调主机开机。接着判断当时是否处于谷电时段，若为谷电时段，则控制电能单元输出的电能由公用电网输出，驱动室外主机开机制冷，若非谷电时段，则由功率传感器，辐照度传感器，检测并判断太阳光的辐照度和光伏板提供的功率是否满足储能工况下机组的运行要求，若满足，则控制电能单元输出的电能完全由光伏发电设备能源系统单独输出，驱动室外主机运行，若达不到运行要求，则控制电能单元输出的电能由光伏发电设备并网后输出，驱动室外主机运行。光伏发电设备可以是分布式光伏发电设备。
(3)走完以上流程后，返回检测储能设备底温度，直到到达储能设备温度下限。
(4)本地控制平台收到用户选择的信号后，判断是否有制冷需求，若有制冷需求，首先由传感器读取储能设备温度信息，若储能设备温度低于环境温度，则判断储能设备内有储能能量，此时通过控制器优先选着储能设备对外输出能量，此时室外主机关机，第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门开启，读取光照传感器是否有光照，若无，则由市电驱动储能设备内工质泵和风机盘管运行；若有光照度，则读取功率传感器数据，判断光伏输出的电能是否达到驱动工质泵和风机盘管运行要求，达到要求，则控制电能单元输出的电能完全由光伏发电设备能源系统单独输出，驱动工质泵和风机盘管运行，若达不到要求，则控制电能单元输出的电能由光伏发电设备并网后输出，驱动工质泵和风机盘管运行。走完以上流程后，返回检测储能设备底温度，直到储能设备温度与环境温度一致。
(5)当储能设备温度与环境温度一致后，此时储能设备内存储的能量完全输出，此时关闭储能设备内的工质泵和第三阀门。接着启动空调机组，优先选择对外供能，开启第一阀门，关闭第二阀门。首先读取光照传感器是否有光照，若无，则由市电驱动室外主机和风机盘管运行；若有光照度，则读取功率传感器数据，判断光伏输出的电能是否达到驱动室外主机和风机盘管运行要求，达到要求，则控制电能单元输出的电能完全由光伏发电设备能源系统单独输出，驱动室外主机和风机盘管运行，若达不到要求，则控制电能单元输出的电能由光伏发电设备并网后输出，驱动室外主机和风机盘管运行。
(6)当采用市电驱动室外主机和风机盘管运行时，为节约电能，主控系统通过采集的室内温度和风机盘管出口温度计算室内的冷负荷，根据计算结果调整室外主机运行频率使得室外机组(空调室外主机)输出的冷量正好与负荷平衡，随着制冷循环的持续，室内的冷负荷会逐步减少，此时室外机的运行频率也将逐步降低，达到节约电能目的。
(7)当采用电能由光伏发电设备并网后输出，驱动室外主机和风机盘管运行时。为节约电能并最大程度利用太阳能，主控系统通过采集的室内温度和风机盘管出口温度计算室内冷负荷，根据计算结果调整室外主机运行频率使得室外机组输出的冷量正好与负荷平衡，随着制冷循环的持续，室内冷负荷会逐步减少，因此室外机运行的频率也将逐步降低，当室外机运行功率降到与光伏能源系统输出的功率相等的时，此时采用光伏发电设备独立驱动室外机组和风机盘管的运行，随着室内冷负荷再次减少，但为了最大程度利用太阳能，主控系统此时调整控制室外机的运行策略，由原来的末端的供能负荷控制调整为监控前端的光伏发电设备能源系统输出能量来控制室外机组运行频率，此时室外机组的运行功率是与光伏发电设备能源系统输出的功率相匹配，但由于负荷的减少，室外机制取的冷量将大于负荷，此时开启储能模式，开启第二阀门，将供完负载后过剩的冷量完全存储到储能设备内，直到储能设备充满为止，判断储能设备底温度是否低于0℃，若满足判断条件，则关闭第二阀门。随着制冷(热)过程的进行，太阳辐照度会逐步减少，当其输出能量不足以驱动室外机组和风机盘管，此时又将控制策略调整为原来的末端的供能负荷控制策略，以期达到最大程度利用太阳能和节能的目的。
(8)当采用光伏发电设备能源系统单独驱动室外主机和风机盘管运行时，此时主控系统对室外机组的控制策略为：通过监控前端的光伏发电设备能源系统输出能量，控制室外机组运行频率，通过监控室内冷负荷和机组输出的冷量，来开启或关闭第二阀门，启动和停止储能工况，实现太阳能的百分之百的利用。
(9)储能空调机组达到正常启动条件后，再次检查制冷需求的准确性，检查无误后，由硬件平台向本地控制平台发送就绪信号，告知本地控制平台空调系统就绪。当本地控制平台收到就绪信号后，将对本地控制平台进行自检，若自检不通过，则向云端发送启动失败原因，并终止硬件平台的启动，由网络协同平台分析失败原因后发送到用户端进行说明并进行远程维修或安排人员上门维修(具体由网络协同平台处进行说明)，若自检通过，则上传硬件平台的工作状态至本地控制平台，并将其置于正在执行任务的状态，并不断等待本地控制平台，网络协同平台以及外部设备，用户端传送至硬件平台的指令，若无收到新的指令，则不断执行当前任务，若收到了任务变更的指令，则判断任务优先级，若变更的任务优先级更高，则挂起上一个正在执行的任务，优先执行任务优先级高的任务，等待高优先级任务执行完毕，再恢复低优先级任务的执行；若变更的任务优先等级更低，则原任务执行不受影响，挂起变更的任务信息，等待当前执行的任务执行完再执行挂起的任务。同时不断检测有无收到新的指令(具体在本地控制平台的介绍中详述)。硬件平台每十分钟向本地控制平台上传自身传感器的各项返回值，由本地控制平台分析硬件平台工作状态，若发生故障，则由本地控制平台上传故障的传感器参数至云端，由网络协同平台进行分析后得出故障结论发送给用户端并强制停止硬件平台的运行，设备停止；若各项参数正常，则返回工作状态，直到收到网络协同平台/用户端/外部设备的停止信号，硬件平台停止运行进入待机状态，待机状态下，设备每30分钟自检一次，并查询储能设备的动态蓄能状态与光伏发电设备能源系统的工作状态，最大限度保持储能设备内的蓄冷量达到理想启动值。
B、制热模式
(1)本地控制平台收到用户选择的信号后，判断是否有制热需求，若无制热需求，则关闭第一阀门和第三阀门，并关停储能设备内的供能工质泵，并向本地控制平台发送硬件平台工作状态，由温度传感器读取储能设备底层温度，若温度高于65℃，储能设备处于蓄满状态，此时关闭第二阀门和室外主机，储能空调系统处于停机状态，并反馈温度信息至本地控制平台。
(2)当温度传感器读取储能设备底层温度低于65℃时，储能设备处于亏能状态，可向箱体内储能，系统处于光伏驱动空调机组运行在储能工况，此时第一阀门和第三阀门处于关闭状态，第二阀门处于打开状态，室外空调主机开机。接着判断当时是否处于谷电时段，若为谷电时段，则控制电能单元输出的电能由公用电网输出，驱动室外主机开机制热，若非谷电时段，则由功率传感器，辐照度传感器，检测并判断太阳光的辐照度和光伏板提供的功率是否满足储能工况下机组的运行要求，若满足，则控制电能单元输出的电能完全由光伏发电设备能源系统单独输出，驱动室外主机运行，若达不到运行要求，则控制电能单元输出的电能由光伏发电设备并网后输出，驱动室外主机运行。
(3)走完以上流程后，返回检测储能设备底温度，直到到达储能设备温度上限。
(4)本地控制平台收到用户选择的信号后，判断是否有制热需求，若有制热需求，首先由传感器读取储能设备温度信息，若储能设备温度高于环境温度，则判断储能设备内有储能能量，此时通过控制器优先选着储能设备对外输出能量，此时室外主机关机，第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门开启，读取光照传感器是否有光照，若无，则由市电驱动储能设备内工质泵和风机盘管运行；若有光照度，则读取功率传感器数据，判断光伏输出的电能是否达到驱动工质泵和风机盘管运行要求，达到要求，则控制电能单元输出的电能完全由光伏发电设备能源系统单独输出，驱动工质泵和风机盘管运行，若达不到要求，则控制电能单元输出的电能由光伏发电设备并网后输出，驱动工质泵和风机盘管运行。走完以上流程后，返回检测储能设备底温度，直到储能设备温度与环境温度一致。
(5)当储能设备温度与环境温度一致后，此时储能设备内存储的能量完全输出，此时关闭储能设备内的工质泵和第三阀门。接着启动空调机组，优先选择对外供能，开启第一阀门，关闭第二阀门。首先读取光照传感器是否有光照，若无，则由市电驱动室外主机和风机盘管运行；若有光照度，则读取功率传感器数据，判断光伏输出的电能是否达到驱动室外主机和风机盘管运行要求，达到要求，则控制电能单元输出的电能完全由光伏发电设备能源系统单独输出，驱动室外主机和风机盘管运行，若达不到要求，则控制电能单元输出的电能由光伏发电设备并网后输出，驱动室外主机和风机盘管运行。
(6)当采用市电驱动室外主机和风机盘管运行时，为节约电能，主控系统通过采集的室内温度和风机盘管出口温度计算室内热负荷，根据计算结果调整室外主机运行频率使得室外机组输出的热量正好与负荷平衡，随着制热循环的持续，室内热负荷会逐步减少，此时室外机的运行频率也将逐步降低，达到节约电能的目的。
(7)当采用电能由光伏发电设备并网后输出，驱动室外主机和风机盘管运行时。为节约电能并最大程度利用太阳能，主控系统通过采集的室内温度和风机盘管出口温度计算室内的热负荷，根据计算结果调整室外主机运行频率使得室外机组输出的热量正好与负荷平衡，随着制热循环的持续，室内热负荷会逐步减少，因此室外机运行的频率也将逐步降低，当室外机运行功率降到与光伏能源系统输出的功率相等的时，此时采用光伏发电设备独立驱动室外机组和风机盘管的运行，随着室内热负荷再次减少，但为了最大程度利用太阳能，主控系统此时调整控制室外机的运行策略，由原来的末端的供能负荷控制调整为监控前端的光伏发电设备能源系统输出能量来控制室外机组运行频率，此时室外机组的运行功率是与光伏发电设备能源系统输出的功率相匹配，但由于负荷的减少，室外机制取的热量将大于负荷，此时开启储能模式，开启第二阀门，将供完负载后过剩的热量完全存储到储能设备内，直到储能设备充满为止，判断储能设备底温度是否高于65℃，若满足判断条件，则关闭第二阀门。随着制热过程的进行，太阳辐照度会逐步减少，当其输出能量不足以驱动室外机组和风机盘管，此时又将控制策略调整为原来的末端的供能负荷控制策略，以期达到最大程度利用太阳能和节能的目的。
(8)当采用光伏发电设备能源系统单独驱动室外主机和风机盘管运行时，此时主控系统对室外机组的控制策略为：通过监控前端的光伏发电设备能源系统输出能量，控制室外机组运行频率，通过监控室内热负荷和机组输出的热量，来开启或关闭第二阀门，启动和停止储能工况，实现太阳能的百分之百的利用。
(9)储能空调机组达到正常启动条件后，再次检查制热需求的准确性，检查无误后，由硬件平台向本地控制平台发送就绪信号，告知本地控制平台空调系统就绪。当本地控制平台收到就绪信号后，将对本地控制平台进行自检，若自检不通过，则向云端发送启动失败原因，并终止硬件平台的启动，由网络协同平台分析失败原因后发送到用户端进行说明并进行远程维修或安排人员上门维修(具体由网络协同平台处进行说明)，若自检通过，则上传硬件平台的工作状态至本地控制平台，并将其置于正在执行任务的状态，并不断等待本地控制平台，网络协同平台以及外部设备，用户端传送至硬件平台的指令，若无收到新的指令，则不断执行当前任务，若收到了任务变更的指令，则判断任务优先级，若变更的任务优先级更高，则挂起上一个正在执行的任务，优先执行任务优先级高的任务，等待高优先级任务执行完毕，再恢复低优先级任务的执行；若变更的任务优先等级更低，则原任务执行不受影响，挂起变更的任务信息，等待当前执行的任务执行完再执行挂起的任务。同时不断检测有无收到新的指令(具体在本地控制平台的介绍中详述)。硬件平台每十分钟向本地控制平台上传自身传感器的各项返回值，由本地控制平台分析硬件平台工作状态，若发生故障，则由本地控制平台上传故障的传感器参数至云端，由网络协同平台进行分析后得出故障结论发送给用户端并强制停止硬件平台的运行，设备停止；若各项参数正常，则返回工作状态，直到收到网络协同平台/用户端/外部设备的停止信号，硬件平台停止运行进入待机状态，待机状态下，设备每30分钟自检一次，并查询储能设备的动态蓄能状态与光伏发电设备能源系统的工作状态，最大限度保持储能设备内的蓄热量达到理想启动值。
(二)在本地控制平台运行时：
当硬件平台启动后，本地控制平台(操作系统)也随之启动，经过自检之后，本地控制平台会检测自平台是否成功接入云端(成功接入互联网)，若无成功接入互联网，则进入离线模式，在离线模式下，由于脱离网络协同平台的控制与监测，设备将处于离线系统工作状态(脱离网络协同平台的监测，只由硬件平台与本地控制平台完成自我调节与自我控制)，此时，硬件平台与本地控制平台构成一个独立的控制系统，由硬件平台向本地控制平台传输传感器数据，由本地控制平台进行数据分析之后向硬件平台发送调整指令(调整制冷机组功率，调整水泵输出功率，调整风向，调整风机功率等)，硬件平台收到指令后，反馈就绪信号，此时，由本地控制平台判断硬件平台收到的各指令代表任务的优先级，若无正在执行的任务，则直接调度最高优先级的任务，若有正在执行的任务，则判断各任务的优先级，挂起低等级任务，优先执行高等级任务，在此将所有任务的等级分为(1-9)其中阿拉伯数字越大代表任务优先级越高，具体分级如下：
VTask_level1:待机任务。
VTask_level2:设备/平台更新任务，固件升级任务，查询任务，上传/下载任务等
VTask_level3:正常运行任务(制冷，制热，抽湿，送风等任务)。
VTask_level4:用户终端APP启动/调整任务(启动设备，关闭设备，调节温度，调节风速风向等任务)。
VTask_level5:外部设备(遥控器)的调整任务(启动设备，关闭设备，调节温度，调节风速风向等任务)。
VTask_level6:本地控制平台发送的自调整任务(调节制冷/热设备功率，切换供电模式，调节水泵功率等任务)。
VTask_level7：收到指令判断任务(判断收到的指令所指代的任务类型)
VTask_level8：网络协同平台发送的紧急停止任务(紧急制动，紧急锁死等任务)。
VTask_level9：紧急停止任务下的查询任务(在紧急停止状态下访问各传感器的任务)
若收到的指令代表的任务优先级高，则挂起原执行的任务，执行新任务，若收到的指令指代的任务优先级低，则挂起收到的新任务，继续执行原任务，当当前执行的任务执行完毕时，检查有无挂起的待执行任务，若有则执行被挂起的任务，若无则等待新任务指令的来到，在这个执行过程中，指令判断任务一直处于待执行状态，当收到新指令后，立马进入指令判断任务，判断指令类型并将其优先级进行分类后调度其执行时间与执行方式。若遇见相同等级任务冲突，则先执行正在执行的任务，挂起新任务，直到下一个高优先级任务的到来或原任务执行完毕，直到系统结束。
若成功接入互联网，则通过唯一的设备识别码接入网络协同平台(网络协同化管理平台)，若接入失败，则直接进入离线模式，参考离线模式控制逻辑，若接入成功，则设备进入在线模式，此时，硬件平台的所有传感器数据将由本地控制平台打包后发送给网络协同平台进行实时监测，并由网络协同平台的后端计算机进行分析处理，同时，当本地控制平台或者硬件平台出现故障时，网络协同平台可直接发送紧制动指令并快速锁死任务调度器，通过后端计算机分析处理，得出故障类型和处理方式发送到前端和用户端。实现硬件平台运行，本地控制平台调度，网络协同平台监测的三位一体运行方式，将设备的稳定性和安全性上升到最大。
(三)在网络协同平台运行时：
在无网络协同化模块故障的情况下，网络协同平台将一直处于工作状态，当网络协同平台启动后，首先进行网络协同平台的自检，自检无误后，初始化各个硬件模块(前端交互以及后端计算机)，之后对服务器IP以及接入端口进行初始化，初始化完成后，将网络协同平台接入网络(服务器)，若接入失败，则重复上述过程，直到接入成功，接入成功后，网络协同平台工作在在线模式，首先对接入网络协同平台的各个设备(各个设备的本地控制平台)进行检查，检查无误后，将每一个接入网络协同平台的本地控制平台分配到指定的管理单元进行监测，在后面的描述中，我只针对一个管理单元进行描述，其他管理单元参照此方式与逻辑运行。当本地控制平台成功接入网络协同平台后，网络协同平台等待本地控制平台上传其传感器数据，若无收到任何数据，则由网络协同平台向本地控制平台发送通信请求，并查询设备运行状态，等待本地控制平台反馈之后将收到的数据解包，并送至后端计算机进行数据分析，根据分析结果，判断用户端设备是否运行正常，若运行正常，则将数据反馈的对应机器的唯一识别码反馈至前端-正常运行设备区，并由前端直接发送各项数据至用户移动端(APP)进行信息交互，同时，所有正常运行设备的唯一识别码将被汇总统计，统一显示在前端交互界面上并进行滚动播放，在用户收到设备使用报告时，可以发送设备使用查询指令对设备的各项数值，各个状态，使用时间，能量转换情况，能耗情况，历史工作情况进行查询。若网络协同平台收到用户查询指令，则将用户查询指令的内容通过后端分析后通过网络协同平台发送特定查询指令给相应的本地控制平台进行数据查询，若查询的时是历史工作状态，则调用该设备唯一识别码所对应的数据储存单元进行查询，待查询完成或本地控制平台响应后，由后端进行数据处理，将处理完成的数据发送到用户端，若用户无发送查询数据，则将从本地控制平台接收到的数据上传至云端保存，由后端计算机生成自动生成设备使用报告定期发送给用户，以供用户参考。若设备运转异常，则将本地控制平台上载的传感器数据发送给后端计算机进行故障分析，判断故障类型，若是硬件故障，当发生故障次数少于3次时，网络协同平台发送紧急停止指令，并由网络协同平台发送紧急制动情况下的查询指令，此时，本地控制平台将单独启动硬件平台的各个硬件模块，且只读取各个硬件模块特征传感器的值，不再启动所有硬件设施，而后重启硬件平台，由本地控制平台查询硬件平台的运转情况并上载云端，若显示运转正常，则保留错误报告，将该设备的唯一识别码放置于前端-正常运行设备区，若故障仍未解决，则故障计数+1，重新回到故障判断模块，当硬件故障次数>3次时，则由网络协同平台向本地控制平台发送紧急制动指令，然后网络协同平台将三组错误的传感器数据(由本地控制平台上载)发送至后台计算机进行分析，并发送错误报告至移动端，硬件平台报警并锁死任务调度器(本地控制平台)，网络协同平台向本地控制平台查询机载GPS全球定位系统位置信息，并将该机器识别码锁死，防止用户强制重新启动导致安全隐患，同时将故障机器的位置信息和故障信息和唯一识别码上传至前端-硬件故障机器区并将这些数据发送给硬件维修专员进行维修；若非硬件问题，则判断为软件故障，与硬件故障逻辑基本相同，当软件故障发生次数<3次时，网络协同平台发送指令查询本地控制平台当前运行的各项技术参数并进行上载，上载过后由网络协同平台记录当前本地控制平台的运行状态(由用户设置)，同时，将收到的发生软件报错的技术参数送至后台计算机进行数据分析，并由网络协同平台向本地控制平台写入初始化指令，等待本地控制平台初始化完成后，由网络协同平台向本地控制平台写入保存好的用户动作(用户原设置指令与硬件平台工作状态，如：26℃制冷+强风)并发送查询指令，等待本地控制平台上载初始化后的各项技术参数，若各项技术参数回归正常，则保留错误报告，将该设备的唯一识别码放置于前端-正常运行设备区，若故障仍未解决，则故障计数+1，重新回到故障判断模块，当软件故障次数>3次时，则由网络协同平台向本地控制平台发送紧急制动指令，然后网络协同平台将三组错误的传感器数据(由本地控制平台上载)发送至后台计算机进行分析，并发送错误报告至移动端，硬件平台报警并锁死任务调度器(本地控制平台)，网络协同平台向本地控制平台查询机载GPS全球定位系统位置信息，并将该机器识别码锁死，防止用户强制重新启动导致安全隐患，同时将故障机器的位置信息和故障信息和唯一识别码上传至前端-软件故障机器区并将这些数据发送给软件维修专员进行维修。
为了进一步实现节能效果，可以获取空调室外主机所处环境的历史温度，之后对历史记录曲线进行分段，获取历史记录曲线的分段特征。接下来可以获取历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段。接下来实时获取空调室外主机所处环境的温度，获取实时环境温度为末端的温度曲线。在实时环境温度为末端的温度曲线中选取一点作为起点，使得实时环境温度为末端的温度曲线分段被历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段包含。接下来可以执行步骤一根据历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段中不包含实时环境温度为末端的温度曲线分段的部分预估未来时间段的温度。再根据未来时间段的温度对硬件平台中的储能设备进行热量和/或冷量控制。若未来时间段的温度符合用户设定的舒适区间，则降低对储能设备进行热量和/或冷量存储的优先级。若未来时间段的温度不符合用户设定的舒适区间，则提高对储能设备进行热量和/或冷量存储的优先级。通过对储能设备进行储能预测，有效提高储能设备对空调设备使用过程中的节能效果。
本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种基于网络协同及物联网的光伏直驱储能空调控制系统，其特征在于，包括，
硬件平台，包括光伏发电设备、电网接入端、空调设备、储能设备以及系列阀门组件，所述系列阀门组件用于连通所述空调设备和所述储能设备的系列阀门，所述光伏发电设备和/或所述电网接入端对所述空调设备提供电能，所述储能设备对所述空调设备提供热量和/或冷量；
本地控制平台，与所述硬件平台本地连接，获取所述硬件平台上传的设备信息，并向所述硬件平台发送控制指令；
网络协同平台，与所述本地控制平台远程连接，获取所述本地控制平台获取到的由所述硬件平台上传的设备信息，并向所述本地控制平台发送用于控制所述硬件平台的控制指令；
其中，所述硬件平台进行设备故障自检；
若设备有故障，则所述硬件平台向所述本地控制平台上报故障信息，所述本地控制平台将故障信息上报至所述网络协同平台；
若设备无故障，则识别工作模式；
若为制冷模式，则所述硬件平台切换至制冷模式进行工作；
若为制热模式，则所述硬件平台切换至制热模式进行工作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调设备包括空调室外主机、风机盘管以及空调室内机；
所述系列阀门组件包括第一阀门、第二阀门以及第三阀门，所述第一阀门连通所述空调室外主机和所述风机盘管，所述第二阀门连通所述空调室外主机和所述储能设备，所述第三阀门连通所述风机盘管和所述储能设备；
其中，所述系统按照以下方法执行，
获取用户指令；
根据所述用户指令判断是否有制冷或制热需求；
若无制冷或制热需求，则关闭所述第一阀门和所述第二阀门；
获取所述储能设备的温度；
根据所述储能设备的温度获取所述储能设备的储能状态；
若储能设备不需要进行储能，则关闭所述第二阀门；
若储能设备需要进行储能，则获取是否处于谷电时段；
若处于谷电，则打开所述第二阀门，由电网通过所述电网接入端对所述硬件平台进行供电，对所述储能设备进行冷量或热量储能；
若不处于谷电，则获取所述光伏发电设备是否满足储能工况；
若所述光伏发电设备能够满足储能工况，则由所述光伏发电设备对所述硬件平台进行供电，对所述储能设备进行冷量或热量储能；
若所述光伏发电设备不能满足储能工况，则由所述光伏发电设备与电网并网后对所述硬件平台进行供电，对所述储能设备进行冷量或热量储能；
直至完成对所述储能设备进行储能。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述方法还包括，
若有制冷或制热需求，则获取所述储能设备的温度；
根据所述储能设备的温度获取所述储能设备的储能状态；
若所述储能设备能够用于对外输出热量或冷量，则关闭所述第一阀门和所述第二阀门，打开所述第三阀门；
获取所述光伏发电设备是否满足所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行工况；
若所述光伏发电设备能够满足所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行工况，则由所述光伏发电设备对所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行供电；
若所述光伏发电设备不能满足所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行工况，则由所述光伏发电设备与电网并网后对对所述风机盘管和所述储能设备内工质泵的运行供电；
直至所述储能设备的温度与环境温度一致。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述方法还包括，
当所述储能设备的温度与环境温度一致，则关闭所述储能设备内工质泵和所述第三阀门，启动所述空调室外主机，连通所述第一阀门，关闭所述第二阀门；
获取是否有光照，
若无光照，则通过所述电网接入端由电网对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电；
若有光照，则获取所述光伏发电设备能够满足所述空调室外主机和所述风机盘管的运行工况；
若能满足，则由所述光伏发电设备对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电；
若不能满足，则由所述光伏发电设备与电网并网后对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述通过所述电网接入端由电网对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电的步骤，包括，
获取所述空调室内机的冷负荷或热负荷；
根据所述空调室内机的冷负荷或热负荷调整所述空调室外主机的运行频率，使得所述空调室内机的冷负荷或热负荷和所述空调室外主机的输出冷量或热量平衡。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述由所述光伏发电设备对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电的步骤，包括，
实时获取所述空调室内机的冷负荷或热负荷；
根据所述空调室内机的冷负荷或热负荷获取所述空调室外主机的运行频率，使得所述空调室内机的冷负荷或热负荷与所述空调室外主机的输出冷量或热量平衡；
实时获取所述光伏发电设备的发电功率；
若所述光伏发电设备的发电功率大于所述空调室外主机对所述空调室内机输出冷量或热量的运行所需，则判断所述储能设备的的储能状态；
若储能设备不需要进行储能，则关闭所述第二阀门；
若储能设备需要进行储能，则打开所述第二阀门，将所述空调室外主机过剩的冷量或热量存储至所述储能设备；
直至完成对所述储能设备进行储能。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述由所述光伏发电设备与电网并网后对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电的步骤，包括，
实时获取所述空调室内机的冷负荷或热负荷；
根据所述空调室内机的冷负荷或热负荷获取所述空调室外主机的运行频率，使得所述空调室内机的冷负荷或热负荷与所述空调室外主机的输出冷量或热量平衡；
实时获取所述光伏发电设备的发电功率；
若所述光伏发电设备的发电功率等于所述空调室外主机对所述空调室内机输出冷量或热量的运行所需，则由所述光伏发电设备直接对所述空调室外主机和所述风机盘管的运行进行供电；
若所述光伏发电设备的发电功率大于所述空调室外主机对所述空调室内机输出冷量或热量的运行所需，则判断所述储能设备的的储能状态；
若储能设备不需要进行储能，则关闭所述第二阀门；
若储能设备需要进行储能，则打开所述第二阀门，将所述空调室外主机过剩的冷量或热量存储至所述储能设备；
直至完成对所述储能设备进行储能。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述空调设备正常启动之后，向所述本地控制平台发送就绪信号；
所述本地控制平台接收所述硬件平台发送的就绪信号之后，对所述本地控制平台进行自检；
若所述本地控制平台自检不通过，则向所述网络协同平台发送自检不通过原因，停止所述硬件平台启动，由所述网络协同平台分析自检不通过原因并按照设定模式通知相关人员；
若所述本地控制平台自检通过，则将所述硬件平台的工作状态上传至所述本地控制平台；
所述硬件平台接收所述本地控制平台、所述网络协同平台和/或外部设备的控制指令；
所述硬件平台按照所述控制指令的优先级决定所述控制指令的执行顺序；
其中，当所述硬件平台接收优先级较高的所述控制指令时正在执行优先级较低的所述控制指令，则挂起优先级较低的所述控制指令，直至完成执行优先级较高的所述控制指令后再执行优先级较低的所述控制指令；
当所述控制指令的优先级相同，则先执行在先接收的所述控制指令。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络协同平台启动后进行自检；
对所述网络协同平台内的前端交互和后端计算机进行初始化；
将所述网络协同平台接入网络；
所述网络协同平台通过网络连接若干个所述本地控制平台；
主动或被动获取每个接入所述网络协同平台的所述本地控制平台的传感器；
若运行正常，则将所述本地控制平台和/或所述硬件平台的唯一识别码在用户端的设定的正常运行设备区进行显示；
若运行不正常，则判断故障类型；
若是硬件故障，则所述网络协同平台向所述本地控制平台发送紧急制动情况下的查询指令，用于控制所述本地控制平台单独启动所述硬件平台的各个设备，并且只读各个所述设备的特征传感器值，不启动所有所述设备；
由所述本地控制平台获取所述硬件平台的运行状况，并上传至所述网络协同平台；
若显示运行正常，则保留错误报告，并将对应的所述本地控制平台和/或所述硬件平台的唯一识别码在用户端的设定的正常运行设备区进行显示；
若显示运行不正常，则记录故障次数，重新进行判断故障类型；
若故障大于三次，则所述网络协同平台向所述本地控制平台发送紧急制动指令，并按照设定规则进行响应和显示；
若是软件故障，则所述网络协同平台要求所述本地控制平台上传所述硬件平台中所述设备的用户设置运行状态；
所述网络协同平台控制所述本地控制平台进行初始化；
所述本地控制平台完成初始化后，所述网络协同平台向所述本地控制平台写入所述用户设置运行状态；
获取所述本地控制平台的运行状态；
显示运行正常，则保留错误报告，并将对应的所述本地控制平台和/或所述硬件平台的唯一识别码在用户端的设定的正常运行设备区进行显示；
若显示运行不正常，则记录故障次数，重新进行判断故障类型；
若故障大于或等于三次，则所述网络协同平台向所述本地控制平台发送紧急制动指令，并按照设定规则进行响应和显示。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地控制平台和/或所述网络协同平台，获取所述硬件平台所在位置室外的环境温度信息；
获取温度历史记录的曲线，
对历史记录曲线进行分段，获取历史记录曲线的分段特征；
获取所述历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段；
实时获取环境温度，获取实时环境温度为末端的温度曲线；
在实时环境温度为末端的温度曲线中选取一点作为起点，使得实时环境温度为末端的温度曲线分段被所述历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段包含；
根据所述历史记录曲线的分段特征中特征明显的曲线分段中不包含所述实时环境温度为末端的温度曲线分段的部分预估未来时间段的温度；
根据所述未来时间段的温度对所述硬件平台中的所述储能设备进行热量和/或冷量控制；
若未来时间段的温度符合用户设定的舒适区间，则降低对所述储能设备进行热量和/或冷量存储的优先级；
若未来时间段的温度不符合用户设定的舒适区间，则提高对所述储能设备进行热量和/或冷量存储的优先级。
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