CN115200164A - 基于scada的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及邮轮空调系统状态监控和智能运行管理技术领域，公开了一种基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，包括上位机、服务器、下位机、数据通讯网络和采集数据变量表，采集数据变量表包括监控变量分表和智能运行管理变量分表，采集数据变量表中的变量来源于空调系统状态参数和舱室信息，监控变量分表用于上位机的人机交互空调系统状态监控界面实现对空调系统的状态监视和远程控制，智能运行管理变量分表中的变量用于故障诊断和节能优化决策。本发明基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，方便空调系统的维护管理，提高空调的安全性和可靠性，降低系统能耗。
Description
技术领域
本发明涉及邮轮空调系统状态监控和智能运行管理技术领域，具体涉及一种基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统。
背景技术
邮轮市场庞大，呈快速上升式发展，潜力巨大，但我国的邮轮建设，尤其是大型邮轮的建设起步晚、经验不足，目前相关技术仍被国外垄断。作为邮轮环境控制的最重要设备—空调系统(HVAC)直接影响到乘客的舒适度和乘坐体验，以及邮轮的市场竞争力和邮轮旅游市场的发展前景，而国内目前对空调系统(HVAC)的系统状态监控和智能运行管理技术的研究也几乎还处于空白，因此很有必要开展相关的研究和应用工作。
由于邮轮本身系统庞大，结构复杂(数十层甲板，上千个舱室房间)，人员众多(一般三千多到六千多不等)和外界环境复杂，使得空调系统的组成也十分庞大复杂，所以科学高效地管理空调系统面临着非常严峻的挑战。
同时，远洋出航维修不便，暖通空调系统的可靠性要求更高，空调系统故障会使舱室环境变差，降低游客体验以及增加空调系统的能耗。因此及时发现还处于早期，未影响到空调系统正常运行的故障，阻止其传播曼延，以及当故障发生后能及时进行定位，快速排除故障具有重要意义，这不仅能提高系统的安全性和可靠性，还能有效减少因故障而导致的能源浪费。
此外，邮轮耗能较高，而能源储备有限，所以有必要对其采取节能措施，以节约能源，这也符合当今时代节能环保的需求。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，方便空调系统的维护管理，提高空调的安全性和可靠性，降低系统能耗。
为实现上述目的，本发明所涉及的基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，包括上位机、服务器、下位机、数据通讯网络和采集数据变量表：
所述上位机为空调系统状态控制客户端，所述上位机设有人机交互空调系统状态监控界面，所述上位机的监控信息包括空调系统状态参数和舱室信息；
所述服务器包括数据库服务器、故障诊断服务器、人机交互监控界面服务器和节能优化服务器；
所述下位机为空调系统，通过传感检测器件，将监视空调系统状态需要的空调系统状态参数采集到PLC中，PLC接受上位机经由服务器返回的控制参数数据，并更新PLC中相应空调系统状态参数的值，控制空调系统中的执行机构，实现上位机对空调系统的实时在线控制；
所述数据通讯网络包括传感检测器件与下位机PLC和之间的通信，PLC与服务器之间的通讯，服务器之间的通讯及服务器与上位机之间的通讯；
所述采集数据变量表包括监控变量分表和智能运行管理变量分表，所述采集数据变量表中的变量来源于空调系统状态参数和舱室信息，所述监控变量分表用于所述上位机的人机交互空调系统状态监控界面实现对空调系统的状态监视和远程控制，所述智能运行管理变量分表中的变量用于故障诊断和节能优化决策。
优选地，所述舱室信息包括舱室设定温度、供风温度、加热盘管阀门开度、舱室实际温度、舱室房卡状态和舱室阳台门状态；
所述数据库服务器用于数据存储，管理及同步PLC中的数据，所述故障诊断服务器用于故障诊断模型建立、故障诊断、故障诊断结果数据的存储和传输，所述人机交互监控界面服务器用于监控界面中的空调系统状态参数数据监控、趋势、报警、报表界面中数据的查询调用和返回存储，所述节能优化服务器用于智能运行和节能降耗；
所述下位机中对于空调系统自带的传感检测参数，直接在PLC存储单元中调用，需要将采集的输入数据进行运算后得到空调系统状态参数经过逻辑运算后得出。
优选地，所述采集数据变量表实现空调系统中各部分通过变量符号对监控变量的规范化调用，采集数据变量表中的信息包括变量名称、变量符号、数据类型和数值范围；
所述监控变量分表中的变量是根据邮轮空调系统的工作原理和系统结构，确定需要监视和控制的子系统和部件，进而确定需要监控的系统参数，再将这些系统参数定义为监控变量形成的；
所述监控变量包括监视变量和控制变量，监视变量为只能在所述人机交互空调系统状态监控界面中监视的空调系统状态参数，控制变量为除了能在上位机中进行监视外，还能在上位机上进行修改的变量，控制变量对应着下位机PLC中的输出控制变量。
优选地，所述服务器采用冗余配置，每种服务器包含一台主服务器和至少备用服务器，当主服务器发生故障后优先级最高的备用服务器转为主服务器，等到主服务器恢复正常后，停止使用备用服务器，将运行权限交回给主服务器；
所述数据库服务器中的数据库软件为SQL Sever，实现对空调系统所有历史数据和实时数据的存储管理，通过将将该软件和上位机中的工业组态软件建立连接，在人机交互空调系统状态监控界面中实现对数据的增、删、改、查等功能；
所述节能优化服务器依据舱室信息和空调系统状态参数，进行决策，将决策指令结合变频技术，使空调系统运行在最优系统参数下。
优选地，所述传感检测器件与下位机PLC的通讯为：下位机中的温度传感器、压力传感器、流量传感器、电能表采集的信号通过数据采集模块进行信号处理后接入PLC I/O模块的输入接口，采集的模拟信号接PLC的模拟信号输入接口，数字信号接PLC的数字信号输入接口。
优选地，PLC与服务器之间的通讯，服务器之间的通讯及服务器与上位机的通讯均采用以太网通讯的方式，通讯协议采用TCP/IP，现场总线选用开放性、抗干扰性较好的以太网，协议采用TCP/IP。
优选地，故障诊断是对空调系统中的故障，进行实时在线故障诊断，如果检测到空调系统出现故障，将故障信息发送到上位机的人机交互空调系统状态监控界面中的报警界面中，发送到报警界面的故障信息包括故障类型、故障位置、可信度和危害程度。
优选地，所述节能优化服务器中的决策包括但闲置策略、气密性策略和系统参数优化策略：
所述闲置策略为：根据获取的舱室信息判断此时舱室是否有人，无人状态下，弱化舱室温度设定要求，具体为：房卡取出时间超过t1后，空调末端转为节能模式；在房卡取出时间超过t2(t2>t1)后，空调末端停止工作；
所述节能模式为：调整舱室温度设定值大于或小于2℃的实际设定值，在制冷模式下大于设定值，在制热模式下小于设定值。
所述气密性策略为：当空调系统处于正常工作模式时，检测到房门处于开启状态，提醒乘客关闭房门，若未采取相应措施则经过t3时长后空调末端的工作模式转为节能模式；
所述系统参数优化策略：建立能耗目标函数，用优化算法找到不同实际工作负荷下的最优系统参数，再利用变频技术对空调系统的执行机构进行控制，使得空调系统在不同的工作负荷下都能以最优系统参数运行，结合智能优化调度的方法，对多台冷水机组和AHU进行调度分配，让空调系统的工作负荷等于实际需要的负荷。
优选地，人机交互空调系统状态监控界面呈树状层次结构，包括首页、系统页、甲板总览、设备总览、舱室空调末端监控界面、空调冷水机组监控界面、空气处理单元监控界面、舱室趋势界面、系统报警界面、房卡状态列表、阳台门状态列表和日志报表界面；
所有监控界面由标题区、数据区和功能键区组成，标题区和功能键区位于页面的上下两端，数据区介于两者中间，标题区包括界面名称、用户登录、用户信息查看、当前系统时间和舱室空调末端监控界面查询；
标题区中的舱室空调末端监控界面查询方法为：输入舱室编号进行检索，确定后跳转到相应舱室的舱室空调末端监控界面，舱室空调末端监控界面的数据包括只能监视的监视数据和既可监视也可进行参数整定的可控数据，监视数据包括舱室实际温度、舱室湿度、阳台门状态、房卡状态、风机转速和空调末端系统运行状态，可控数据包括节能模式、温度设定方式、温度设定、加热盘管阀门开度和冷却盘管阀门开度；
功能区包括快捷导航菜单及页面打印、帮助和软件退出按钮，快捷菜单包括首页、系统总览、设备总览、冷水机组、空气处理单元；
所述空调末端系统运行状态包括风机盘管系统—工作模式、舱室设定温度、温度设定方式、加热盘管阀门开度、加热盘管能耗和冷却盘管阀门开度报警；
人机交互空调系统状态监控界面具有对数据的安全保护功能，具体为：将用户用角色进行分类，包括管理员、操作员和工程师，对不同的角色赋予相应的权力，不同的功能区、监控界面也进行权限设定，保证特定的用户只能查看自己角色所允许的区域，以及进行相应的功能操作；
人机交互空调系统状态监控界面包括具有空调系统的状态监视功能和远程控制功能，状态监视功能包括空调系统状态参数的实时显示、报警信息、数据趋势和报表日志；
系统总览为邮轮的侧视图，每层甲板根据消防需求被垂直划分为若干个主要防火区，邮轮上的设备被相应的划分为若干个独立区域，每层甲板的一个甲板区的编号至少包含甲板层数和防火区号，点击甲板编号区域后，界面跳转到该甲板区的俯视界面，即甲板总览界面，该甲板总览界面包括该甲板区的所有舱室，每个舱室被明显的边界所包围，在边界内包含着：房间编号、该舱室的房卡状态、该舱室的阳台门状态、空调末端系统参数趋势和空调末端的工作模式；
舱室的空调末端系统参数趋势的查看需要点击甲板总览中相应舱室中的趋势图标，然后跳转到该房间的趋势界面，舱室空调末端系统参数趋势中包含的系统状态参数包括实际供风流量、舱室设定温度和舱室实际温度；
设备总览界面为所有舱室根据其在甲板布局和防火区的位置布置，包含所有可监控的舱室，每个舱室用其唯一的房间编号表示，点击后可跳转到该舱室的空调末端监控界面。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、能实时地获取HVAC的重要系统参数，对这些数据进行存储管理，通过上位机和各种终端上对系统进行监视，包括系统参数监视，舱室信息监视，报警，趋势，报表等；
2、其次，上位机能发送控制指令，对HVAC实现在线远程控制；
3、能利用采集的HVAC系统数据进行故障诊断，也能利用部分数据进行节能决策，将决策指令送回到HVAC的现场控制器，使HVAC高效节能运行。
附图说明
图1为本发明基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统的结构示意图；
图2为本发明中的服务器配置示意图；
图3为本发明以太网总线配置示意图；
图4为本发明中服务器的数据流组织示意图；
图5为本发明中基于数据驱动的故障诊断流程图；
图6为本发明中系统参数优化优化节能原理流程图；
图7为数据可视化人机交互空调系统监控界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，包括上位机、服务器、下位机、数据通讯网络和采集数据变量表：
上位机为空调系统状态控制客户端，上位机设有人机交互空调系统状态监控界面，上位机的监控信息包括空调系统状态参数和舱室信息；
服务器包括数据库服务器、故障诊断服务器、人机交互监控界面服务器和节能优化服务器；
下位机为空调系统，通过传感检测器件，将监视空调系统状态需要的空调系统状态参数采集到PLC中，PLC接受上位机经由服务器返回的控制参数数据，并更新PLC中相应空调系统状态参数的值，控制空调系统中的执行机构，实现上位机对空调系统的实时在线控制；
数据通讯网络包括传感检测器件与下位机PLC和之间的通信，PLC与服务器之间的通讯，服务器之间的通讯及服务器与上位机之间的通讯；
采集数据变量表包括监控变量分表和智能运行管理变量分表，采集数据变量表中的变量来源于空调系统状态参数和舱室信息，监控变量分表用于上位机的人机交互空调系统状态监控界面实现对空调系统的状态监视和远程控制，智能运行管理变量分表中的变量用于故障诊断和节能优化决策。
其中，舱室信息包括舱室设定温度、供风温度、加热盘管阀门开度、舱室实际温度、舱室房卡状态和舱室阳台门状态；
数据库服务器用于数据存储，管理及同步PLC中的数据，故障诊断服务器用于故障诊断模型建立、故障诊断、故障诊断结果数据的存储和传输，人机交互监控界面服务器用于监控界面中的空调系统状态参数数据监控、趋势、报警、报表界面中数据的查询调用和返回存储，节能优化服务器用于智能运行和节能降耗；
下位机中对于空调系统自带的传感检测参数，直接在PLC存储单元中调用，需要将采集的输入数据进行运算后得到空调系统状态参数经过逻辑运算后得出。
另外，采集数据变量表实现空调系统中各部分通过变量符号对监控变量的规范化调用，采集数据变量表中的信息包括变量名称、变量符号、数据类型和数值范围；
监控变量分表中的变量是根据邮轮空调系统的工作原理和系统结构，确定需要监视和控制的子系统和部件，进而确定需要监控的系统参数，再将这些系统参数定义为监控变量形成的；
监控变量包括监视变量和控制变量，监视变量为只能在人机交互空调系统状态监控界面中监视的空调系统状态参数，控制变量为除了能在上位机中进行监视外，还能在上位机上进行修改的变量，控制变量对应着下位机PLC中的输出控制变量，表1和表2分别为本发明的部分空调末端风机盘管的监控变量和本发明的部分空调冷水机组的监控变量：
表1本发明的部分空调末端风机盘管的监控变量
表2本发明的部分空调冷水机组的监控变量
| 序号 | 变量名称 | 监视变量 | 控制变量 |
| 1 | 蒸发温度 | 是 | 否 |
| 2 | 蒸发压力 | 是 | 否 |
| 3 | 冷凝温度 | 是 | 否 |
| 4 | 冷凝压力 | 是 | 否 |
| 5 | 压缩机功率 | 是 | 否 |
| 6 | Cop | 是 | 否 |
| 7 | 冷冻水出水温度 | 是 | 否 |
| 8 | 冷冻水回水温度 | 是 | 否 |
| 9 | 冷却水出水温度 | 是 | 否 |
| 10 | 冷却水回水温度 | 是 | 否 |
| 11 | 冷却水泵功率 | 是 | 是 |
| 12 | 冷冻水泵功率 | 是 | 是 |
| 13 | 冷却塔风机 | 是 | 是 |
如图2所示，本实施例中，服务器采用冗余配置，每种服务器包含一台主服务器和至少备用服务器，当主服务器发生故障后优先级最高的备用服务器转为主服务器，等到主服务器恢复正常后，停止使用备用服务器，将运行权限交回给主服务器；
数据库服务器中的数据库软件为SQL Sever，实现对空调系统所有历史数据和实时数据的存储管理，通过将将该软件和上位机中的工业组态软件建立连接，在人机交互空调系统状态监控界面中实现对数据的增、删、改、查等功能；
节能优化服务器依据舱室信息和空调系统状态参数，进行决策，将决策指令结合变频技术，使空调系统运行在最优系统参数下。
如图4所示，本实施例中，空调系统状态监控和智能运行管理系统的服务器部分的数据流组织结构具体为：上位机和数据库服务器，数据库服务器和上位机，以及数据库服务器和其他服务器之间的数据流向均为双向的，数据库服务器中的采集数据变量的值始终保持和下位机和上位机同步，以实现上位机对空调系统状态的实时监视和对下位机中的控制变量进行整定，进而控制空调系统。除数据库服务器外的其他服务器彼此间只有故障诊断服务器和报警服务器间存在直接的数据交换，其余均通过数据库服务器进行间接数据交换。
本实施例中，传感检测器件与下位机PLC的通讯为：下位机中的温度传感器、压力传感器、流量传感器、电能表采集的信号通过数据采集模块进行信号处理后接入PLC I/O模块的输入接口，采集的模拟信号接PLC的模拟信号输入接口，数字信号接PLC的数字信号输入接口。如图3所示，PLC与服务器之间的通讯，服务器之间的通讯及服务器与上位机的通讯均采用以太网通讯的方式，通讯协议采用TCP/IP，现场总线选用开放性、抗干扰性较好的以太网，协议采用TCP/IP，此外以太网还具有高宽带，实时性好等优点，响应时间可以小于3ms，这对于数据的实时监视和上位机的实时控制尤为重要。
如图5所示，在本实施例中，故障诊断是对空调系统中如表3所示的故障，进行实时在线故障诊断，如果检测到空调系统出现故障，将故障信息发送到上位机的人机交互空调系统状态监控界面中的报警界面中，同时还会以短信的方法通知管理员，以便及时对故障进行核实处理，表4为一些常见的典型报警，送到报警界面的故障信息包括故障类型、故障位置、可信度和危害程度。
表3本发明的空调系统的重要常见故障
表4本发明的部分空调末端风机盘管的常见报警
在本实施例中，节能优化服务器中的决策包括但闲置策略、气密性策略和系统参数优化策略：
闲置策略为：根据获取的舱室信息判断此时舱室是否有人，无人状态下，弱化舱室温度设定要求，具体为：房卡取出时间超过t1后，空调末端转为节能模式；在房卡取出时间超过t2(t2>t1)后，空调末端停止工作，本实施例中，t1＝5分钟，t2＝15分钟；
节能模式为：调整舱室温度设定值大于或小于2℃的实际设定值，在制冷模式下大于设定值，在制热模式下小于设定值。
气密性策略为：当空调系统处于正常工作模式时，检测到房门处于开启状态，提醒乘客关闭房门，若未采取相应措施则经过t3时长后空调末端的工作模式转为节能模式；
系统参数优化策略：如图6所示，建立能耗目标函数，用遗传算法、粒子群算法等优化算法找到不同实际工作负荷下的最优系统参数，再利用变频技术对空调系统的执行机构如风阀，风机，水泵进行控制，使得空调系统在不同的工作负荷下都能以最优系统参数运行，结合智能优化调度的方法，对多台冷水机组和AHU进行调度分配，让空调系统的工作负荷等于实际需要的负荷，优化模型如下：
其中P为系统能耗，单位为kw；x1,x2,...xk为空调系统中的待优化系统参数；Qneed为空调系统的时间负荷需求，不同的实际负荷需求对应着不同的最优待优化系统参数；函数后面的的系统参数约束条件保证最优参数解为可行解，包括等式约束条件和不等式约束条件。
本实施例中，根据邮轮的建筑结构图和不同甲板的防火区划分，基于组态软件设计空调系统的人机交互空调系统状态监控界面，组态软件的选择需要尽可能与空调系统所用下位机PLC的类型相匹配，优选施耐德的Vijeocitect和西门子博图的Winncc。人机交互空调系统状态监控界面呈树状层次结构，如图7所示，包括首页、系统页、甲板总览、设备总览、舱室空调末端监控界面、空调冷水机组监控界面、空气处理单元监控界面、舱室趋势界面、系统报警界面、房卡状态列表、阳台门状态列表和日志报表界面；
所有监控界面由标题区、数据区和功能键区组成，标题区和功能键区位于页面的上下两端，数据区介于两者中间，标题区包括界面名称、用户登录、用户信息查看、当前系统时间和舱室空调末端监控界面查询；
标题区中的舱室空调末端监控界面查询方法为：输入舱室编号进行检索，确定后跳转到相应舱室的舱室空调末端监控界面，舱室空调末端监控界面的数据包括只能监视的监视数据和既可监视也可进行参数整定的可控数据，监视数据包括舱室实际温度、舱室湿度、阳台门状态、房卡状态、风机转速和空调末端系统运行状态，可控数据包括节能模式、温度设定方式、温度设定、加热盘管阀门开度和冷却盘管阀门开度；
功能区包括快捷导航菜单及页面打印、帮助和软件退出按钮，快捷菜单包括首页、系统总览、设备总览、冷水机组、空气处理单元；
空调末端系统运行状态包括风机盘管系统—工作模式、舱室设定温度、温度设定方式、加热盘管阀门开度、加热盘管能耗和冷却盘管阀门开度报警；
人机交互空调系统状态监控界面具有对数据的安全保护功能，具体为：将用户用角色进行分类，包括管理员、操作员和工程师，对不同的角色赋予相应的权力，不同的功能区、监控界面也进行权限设定，保证特定的用户只能查看自己角色所允许的区域，以及进行相应的功能操作；
人机交互空调系统状态监控界面包括具有空调系统的状态监视功能和远程控制功能，状态监视功能包括空调系统状态参数的实时显示、报警信息、数据趋势和报表日志；
系统总览为邮轮的侧视图，每层甲板根据消防需求被垂直划分为若干个主要防火区，邮轮上的设备被相应的划分为若干个独立区域，每层甲板的一个甲板区的编号至少包含甲板层数和防火区号，点击甲板编号区域后，界面跳转到该甲板区的俯视界面，即甲板总览界面，该甲板总览界面包括该甲板区的所有舱室，每个舱室被明显的边界所包围，在边界内包含着：房间编号、该舱室的房卡状态、该舱室的阳台门状态、空调末端系统参数趋势和空调末端的工作模式；
舱室的空调末端系统参数趋势的查看需要点击甲板总览中相应舱室中的趋势图标，然后跳转到该房间的趋势界面，舱室空调末端系统参数趋势中包含的系统状态参数包括实际供风流量、舱室设定温度和舱室实际温度；
设备总览界面为所有舱室根据其在甲板布局和防火区的位置布置，包含所有可监控的舱室，每个舱室用其唯一的房间编号表示，点击后可跳转到该舱室的空调末端监控界面。
本实施例中，系统搭建好后，需要进行现场实验，主要有以下几点：a)检查系统的网络连通性和系统响应时间，数据的传输延迟应控制在1s内，以便系统及时发现故障并进行报警，根据空调系统的实际负荷需求调整空调系统的运行参数，以及上位机能实时的对空调系统进行监控；b)对PLC、服务器、及上位机中的程序进行调试，修复程序漏洞和完善程序功能算法；c)检查传感检测器件、PLC、服务器、上位机、通讯连接介质等硬件设施是否存在缺陷。
本发明基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，能实时地获取HVAC的重要系统参数，对这些数据进行存储管理，通过上位机和各种终端上对系统进行监视，包括系统参数监视，舱室信息监视，报警，趋势，报表等；其次，上位机能发送控制指令，对HVAC实现在线远程控制；能利用采集的HVAC系统数据进行故障诊断，也能利用部分数据进行节能决策，将决策指令送回到HVAC的现场控制器，使HVAC高效节能运行。
Claims (9)
1.一种基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：包括上位机、服务器、下位机、数据通讯网络和采集数据变量表：
所述上位机为空调系统状态控制客户端，所述上位机设有人机交互空调系统状态监控界面，所述上位机的监控信息包括空调系统状态参数和舱室信息；
所述服务器包括数据库服务器、故障诊断服务器、人机交互监控界面服务器和节能优化服务器；
所述下位机为空调系统，通过传感检测器件，将监视空调系统状态需要的空调系统状态参数采集到PLC中，PLC接受上位机经由服务器返回的控制参数数据，并更新PLC中相应空调系统状态参数的值，控制空调系统中的执行机构，实现上位机对空调系统的实时在线控制；
所述数据通讯网络包括传感检测器件与下位机PLC和之间的通信，PLC与服务器之间的通讯，服务器之间的通讯及服务器与上位机之间的通讯；
所述采集数据变量表包括监控变量分表和智能运行管理变量分表，所述采集数据变量表中的变量来源于空调系统状态参数和舱室信息，所述监控变量分表用于所述上位机的人机交互空调系统状态监控界面实现对空调系统的状态监视和远程控制，所述智能运行管理变量分表中的变量用于故障诊断和节能优化决策。
2.如权利要求1所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：所述舱室信息包括舱室设定温度、供风温度、加热盘管阀门开度、舱室实际温度、舱室房卡状态和舱室阳台门状态；
所述数据库服务器用于数据存储，管理及同步PLC中的数据，所述故障诊断服务器用于故障诊断模型建立、故障诊断、故障诊断结果数据的存储和传输，所述人机交互监控界面服务器用于监控界面中的空调系统状态参数数据监控、趋势、报警、报表界面中数据的查询调用和返回存储，所述节能优化服务器用于智能运行和节能降耗；
所述下位机中对于空调系统自带的传感检测参数，直接在PLC存储单元中调用，需要将采集的输入数据进行运算后得到空调系统状态参数经过逻辑运算后得出。
3.如权利要求1所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：所述采集数据变量表实现空调系统中各部分通过变量符号对监控变量的规范化调用，采集数据变量表中的信息包括变量名称、变量符号、数据类型和数值范围；
所述监控变量分表中的变量是根据邮轮空调系统的工作原理和系统结构，确定需要监视和控制的子系统和部件，进而确定需要监控的系统参数，再将这些系统参数定义为监控变量形成的；
所述监控变量包括监视变量和控制变量，监视变量为只能在所述人机交互空调系统状态监控界面中监视的空调系统状态参数，控制变量为除了能在上位机中进行监视外，还能在上位机上进行修改的变量，控制变量对应着下位机PLC中的输出控制变量。
4.如权利要求1所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：所述服务器采用冗余配置，每种服务器包含一台主服务器和至少备用服务器，当主服务器发生故障后优先级最高的备用服务器转为主服务器，等到主服务器恢复正常后，停止使用备用服务器，将运行权限交回给主服务器；
所述数据库服务器中的数据库软件为SQL Sever，实现对空调系统所有历史数据和实时数据的存储管理，通过将将该软件和上位机中的工业组态软件建立连接，在人机交互空调系统状态监控界面中实现对数据的增、删、改、查等功能；
所述节能优化服务器依据舱室信息和空调系统状态参数，进行决策，将决策指令结合变频技术，使空调系统运行在最优系统参数下。
5.如权利要求1所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：所述传感检测器件与下位机PLC的通讯为：下位机中的温度传感器、压力传感器、流量传感器、电能表采集的信号通过数据采集模块进行信号处理后接入PLC I/O模块的输入接口，采集的模拟信号接PLC的模拟信号输入接口，数字信号接PLC的数字信号输入接口。
6.如权利要求1所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：PLC与服务器之间的通讯，服务器之间的通讯及服务器与上位机的通讯均采用以太网通讯的方式，通讯协议采用TCP/IP，现场总线选用开放性、抗干扰性较好的以太网，协议采用TCP/IP。
7.如权利要求2所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：故障诊断是对空调系统中的故障，进行实时在线故障诊断，如果检测到空调系统出现故障，将故障信息发送到上位机的人机交互空调系统状态监控界面中的报警界面中，发送到报警界面的故障信息包括故障类型、故障位置、可信度和危害程度。
8.如权利要求2所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：所述节能优化服务器中的决策包括但闲置策略、气密性策略和系统参数优化策略：
所述闲置策略为：根据获取的舱室信息判断此时舱室是否有人，无人状态下，弱化舱室温度设定要求，具体为：房卡取出时间超过t1后，空调末端转为节能模式；在房卡取出时间超过t2(t2>t1)后，空调末端停止工作；
所述节能模式为：调整舱室温度设定值大于或小于2℃的实际设定值，在制冷模式下大于设定值，在制热模式下小于设定值。
所述气密性策略为：当空调系统处于正常工作模式时，检测到房门处于开启状态，提醒乘客关闭房门，若未采取相应措施则经过t3时长后空调末端的工作模式转为节能模式；
所述系统参数优化策略：建立能耗目标函数，用优化算法找到不同实际工作负荷下的最优系统参数，再利用变频技术对空调系统的执行机构进行控制，使得空调系统在不同的工作负荷下都能以最优系统参数运行，结合智能优化调度的方法，对多台冷水机组和AHU进行调度分配，让空调系统的工作负荷等于实际需要的负荷。
9.如权利要求1所述基于SCADA的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统，其特征在于：人机交互空调系统状态监控界面呈树状层次结构，包括首页、系统页、甲板总览、设备总览、舱室空调末端监控界面、空调冷水机组监控界面、空气处理单元监控界面、舱室趋势界面、系统报警界面、房卡状态列表、阳台门状态列表和日志报表界面；
所有监控界面由标题区、数据区和功能键区组成，标题区和功能键区位于页面的上下两端，数据区介于两者中间，标题区包括界面名称、用户登录、用户信息查看、当前系统时间和舱室空调末端监控界面查询；
标题区中的舱室空调末端监控界面查询方法为：输入舱室编号进行检索，确定后跳转到相应舱室的舱室空调末端监控界面，舱室空调末端监控界面的数据包括只能监视的监视数据和既可监视也可进行参数整定的可控数据，监视数据包括舱室实际温度、舱室湿度、阳台门状态、房卡状态、风机转速和空调末端系统运行状态，可控数据包括节能模式、温度设定方式、温度设定、加热盘管阀门开度和冷却盘管阀门开度；
功能区包括快捷导航菜单及页面打印、帮助和软件退出按钮，快捷菜单包括首页、系统总览、设备总览、冷水机组、空气处理单元；
所述空调末端系统运行状态包括风机盘管系统—工作模式、舱室设定温度、温度设定方式、加热盘管阀门开度、加热盘管能耗和冷却盘管阀门开度报警；
人机交互空调系统状态监控界面具有对数据的安全保护功能，具体为：将用户用角色进行分类，包括管理员、操作员和工程师，对不同的角色赋予相应的权力，不同的功能区、监控界面也进行权限设定，保证特定的用户只能查看自己角色所允许的区域，以及进行相应的功能操作；
人机交互空调系统状态监控界面包括具有空调系统的状态监视功能和远程控制功能，状态监视功能包括空调系统状态参数的实时显示、报警信息、数据趋势和报表日志；
系统总览为邮轮的侧视图，每层甲板根据消防需求被垂直划分为若干个主要防火区，邮轮上的设备被相应的划分为若干个独立区域，每层甲板的一个甲板区的编号至少包含甲板层数和防火区号，点击甲板编号区域后，界面跳转到该甲板区的俯视界面，即甲板总览界面，该甲板总览界面包括该甲板区的所有舱室，每个舱室被明显的边界所包围，在边界内包含着：房间编号、该舱室的房卡状态、该舱室的阳台门状态、空调末端系统参数趋势和空调末端的工作模式；
舱室的空调末端系统参数趋势的查看需要点击甲板总览中相应舱室中的趋势图标，然后跳转到该房间的趋势界面，舱室空调末端系统参数趋势中包含的系统状态参数包括实际供风流量、舱室设定温度和舱室实际温度；
设备总览界面为所有舱室根据其在甲板布局和防火区的位置布置，包含所有可监控的舱室，每个舱室用其唯一的房间编号表示，点击后可跳转到该舱室的空调末端监控界面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210877121.9A CN115200164B (zh) | 2022-07-25 | 基于scada的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210877121.9A CN115200164B (zh) | 2022-07-25 | 基于scada的邮轮空调系统状态监控和智能运行管理系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115200164A true CN115200164A (zh) | 2022-10-18 |
| CN115200164B CN115200164B (zh) | 2024-05-17 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115743504A (zh) * | 2023-01-07 | 2023-03-07 | 中国海洋大学 | 一种海洋平台多舱室通风多目标优化控制方法 |
| CN117404760A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种空调系统的工控机的部署方法、装置、设备及介质 |
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| CN105025112A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-11-04 | 上海冰点机电工程技术有限公司 | 用于空调设备的远程监控系统及其控制方法 |
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