CN116255728A - 一种室内环境控制系统、控制软件及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于暖通空调技术领域，涉及一种室内环境控制系统、控制软件及控制方法，适用于对恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静系统的精准控制，每个房间可根据建筑负荷和使用特点选择地面辐射、顶棚辐射、风机盘管的组合来满足室内恒温设定值；空气处理部分控制房间空气湿度、二氧化碳、PM2.5参数达到设定要求，很好地保证室内热湿舒适度，以达到更加舒适的用户体验。

Description

一种室内环境控制系统、控制软件及控制方法

技术领域

本发明属于暖通空调技术领域，涉及一种室内环境控制系统、控制软件及控制方法。

背景技术

随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，暖通空调使用量越来越大，但现有暖通空调系统难以满足使用者的更高要求。传统暖通空调使用工控系统，系统中由空调设备、空气处理设备、传感器、控制器和执行器组成，形成逻辑性和时序性关系，并依次对相关设备等做可编程控制，采用PLC控制主机，其难以达到复杂、精准和节能控制要求。

因此，亟需一种室内环境控制系统、控制软件及控制方法，解决既要保证室内环境的稳定，又要相关设备运行高效的问题，让建筑室内环境达到恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静效果。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，从三个方面进行，一方面，提供一种室内环境控制系统，包括控制主机，控制主机分别连接设备侧和页面侧；

设备侧包含水力回路系统、空气处理系统和房间末端系统；

页面侧包含控制界面、显示界面、设置界面和报警界面。

进一步的，水力回路系统包括冷热源和水力回路模块，冷热源用于控制水力回路开关、模式选择和第一出水温度控制，水力回路模块用于控制水泵阀门和第二出水温度控制。

进一步的，空气处理系统包括空气处理设备和空气传感器，空气处理设备用于控制空气处理设备开关、模式选择和出风温度控制，空气传感器用于获取温度、湿度、二氧化碳和PM2.5的数据。

进一步的，房间末端包括末端组合、房间温度设置和各末端开关控制。

进一步的，控制主机包括处理器、存储器、控制软件、触摸屏幕和通讯接口。

第二个方面，提供一种室内环境控制软件，包括数字模型、数据采集、参数设置、智能算法、故障解析和通讯管理，

数字模型包括：数字编码表，通过数字编码表将空调设备、空气处理设备、传感器、控制器和执行器与系统特征相结合，使软件可以识别项目中的元素，确定拓扑关系；

数据采集包括：设备运行数据、环境和房间数据、系统数据、电表水表燃气表数据和通讯连接状态，展示系统运行实时情况；

参数设置包括：设定的温度、房间最大允许露点温度和热泵主机的频率控制范围；

智能算法包括：控制界面功能、设置参数与实际参数对比及对应设备和系统、超限控制；

故障解析包括：将设备故障代码转为故障名称和处理对策；

通讯管理控制智能主机与云服务器保持连接状态，实现双向数据传输。

第三个方面，提供一种室内环境控制方法，包括：

步骤S1：根据数字模型确定设备侧和界面侧的对应关系；

步骤S2：根据控制界面、设置界面获取的系统和设备状态参数和设定数值，开启系统；

步骤S3：系统运行后，水力回路、空气处理、房间末端将数据显示到显示页面；

步骤S4：通过智能算法模块，对比S2和S3的数据，得到被控硬件的新控制参数，实现控制；

步骤S5：通过故障解析模块，把设备侧发出的故障代码转为报警文字和处理对策显示出来。

进一步的，步骤S2工作过程如下：

S21:控制界面关机则所有被控设备都处于关机状态，数据采集功能不停止；

S22：控制界面运行模式：夏季对应水力回路开供冷，空气处理开新风除湿；冬季对应水力回路开供热，空气处理开新风加湿；单通风对应水力系统关闭，空气处理系统开新风；单除湿模式对应水力系统关闭，空气系统新风除湿。

进一步的，步骤S3工作过程如下：

S31：依据步骤S1的数字模型，获取所有被控硬件的产品清单，对每个硬件都建立一个显示页面模板；

S32：当处于供电状态下，软件处于运行模式，间隔时间获取每个硬件的工作状态和参数数值，显示在硬件页面中。

进一步的，步骤S4工作过程如下：

S41：设置界面中房间设置温度，与显示界面对应参数比较，当达到设置温度后，房间末端对应的末端关闭，未达到时开启末端；

S42：设置界面中的湿度设置对应空气传感器湿度值比较，达到设定湿度后，除湿或加湿功能关闭，空气处理设备只保留新风功能，之后未达到时开启除湿或加湿功能；

S43：供热、加湿采用正回差值控制，供冷、除湿采用负回差值控制；

S44：使用连续时间t的数据平均值作为实测值进行S43计算。

有益效果：

本发明的控制系统、控制软件和控制方法具有较强的实用性和可操作性，适用于对恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静系统的精准控制，每个房间可根据建筑负荷和使用特点选择地面辐射、顶棚辐射、风机盘管的组合来满足室内恒温设定值；空气处理部分控制房间空气湿度、二氧化碳、PM2.5参数达到设定要求，很好地保证室内热湿舒适度，以达到更加舒适的用户体验。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1室内环境控制系统模块示意图；

图2室内环境控制软件功能示意图；

图3触摸屏幕界面内容示意图；

图4控制模型示意图；

图5室内环境控制方法流程图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文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。本文中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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/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。

控制系统如图1所示，包括设备侧和界面侧两部分，设备侧是设备和回路的控制参数，数字模型中所涉及的所有硬件都在控制之下；界面侧包括控制界面、显示界面、设置页面和报警页面，控制界面是使用者操作的界面，显示页面显示各被控硬件的数据，设置界面包含所有设备、环境和房间所有可设置参数，报警界面显示设备的报警文字内容。

控制系统由智能主机和多个被控硬件(冷热源、水力回路、末端设备、空气处理设备、传感器、房间面板、执行器、网络通讯等)组成，其中各个硬件在实际系统的数量是可以变化的，但每个硬件都通过通讯线连接到智能主机，这样可以让智能主机与相关硬件之间数据相连，智能主机可以读取相关设备的数据，也可以改变相关设备中的可修改数据，这些数据被修改后，相关设备的状态或设置参数值也会发生变化，也就是被控制。

控制软件功能模块如图2所示，控制软件包括数字模型、参数设置、数据采集、智能算法、故障解析、通讯管理等模块，这些软件模块在只要不断电就保持运行，控制硬件设备改变工作状态和改变参数设置，并显示硬件的实施数据及故障信息。控制软件实现图1中界面侧和设备侧的对应控制关系，而控制软件是通过调用图2中的各个功能模块来实现这个功能的。控制软件还可以通过云服务器实现通讯功能，并在此基础上实现软件升级和手机APP功能等。

如图3所示，控制系统中的数据、信息和指示参数(模式选择、房间数据、设备数据、维护设置、信息中心、用户服务等)被显示在智能主机的触摸屏幕界面上，使用者和维护者可以通过触摸相关按键了解系统和相关部件的工作状态、运行参数、设置参数、报警信息和提示参数，并做相应的控制和设置操作。触摸屏幕界面，是人-机交互的介质。

用户服务包含提示信息和故障报警功能；信息中心包含网络设置、用户信息、日期时间、亮度设置、软件升级和智能电表功能；用户设置包含设备设置、系统设置、回试运行和故障信息功能；设备数据包含空调设备、空气处理机、滤网、房间参数、连接状态和运行状态数据。

如图4所示，控制系统中的数据分为环境参数(温湿度、空气质量等)、运行数据、设定参数、报警信息及指示数据，以空调主机为例：状态为：开/关，供冷/供热；设定参数为：状态设置、出水(或回水)温度；运行参数为各种温度、压力、部件状态、电力参数等；报警信息为：故障编号、报警时间等。在系统编码表基础上关联了每个末端、房间面板(末端组合)、回路、空气处理机和执行器的相关性，下一步就是要根据控制算法，确定这些数据的对应关系。

如图4所示，控制系统的智能算法，把触摸屏幕界面中的控制和参数设置与系统中的实时环境数据、运行数据、设置数据和报警信息形成一个逻辑和函数关系，自变量数据发生改变后因变量也会发生变化，其中一些因变量是相关部件(冷热源、空气处理、控制器、传感器、执行器)的控制参数，因此改变部件的工作状态。控制系统的控制算法有多个，每隔一个时间，软件会做循环读取系统中的自变量数据，根据控制算法把因变量算出来，改变后的因变量被写入相关部件的数据库，这些部件的工作状态会发生变化，实现控制调整。这些算法会根据实际使用反馈进行修改，也就是软件升级。要保证系统运行的稳定性和高效性，往往需要更复杂的算法。

控制系统中智能主机主要存储短期数据，各种实时数据可以通过智能主机的网络接口上传到云平台，在云平台上实现数据分析处理和用户服务。云平台还可以支持移动端APP、修改系统配置编码表、对智能主机软件进行升级等服务。

控制方法如图5所示，步骤S1，根据数字模型确定设备侧和界面侧的对应关系；步骤S2，根据控制界面、设置界面获取的系统和设备状态参数和设定数值，开启系统；步骤S3，系统运行后，水力回路、空气处理、房间末端将数据显示到显示页面；步骤S4，通过智能算法模块，对比S2和S3的数据，得到被控硬件的新控制参数，实现控制；步骤S5，通过故障解析模块，把设备侧发出的故障代码转为报警文字和处理对策显示出来。

第二步的具体工作过程如下：S21、控制界面关机则所有被控设备都处于关机状态，数据采集功能不停止；S22、控制界面运行模式：夏季对应水力回路开供冷，空气处理开新风除湿；冬季对应水力回路开供热，空气处理开新风加湿；单通风对应水力系统关闭，空气处理系统开新风；单除湿模式对应水力系统关闭，空气系统新风除湿。

第三步的工作过程如下：S31、依据步骤S1的数字模型，可以获取所有被控硬件的产品清单，对每个硬件都建立一个显示页面模板；S32、当处于供电状态下，软件处于运行模式，间隔时间获取每个硬件的工作状态和参数数值，显示在硬件页面中。

第四步的工作过程如下：S41、设置界面中房间设置温度，与显示界面对应参数比较，当达到设置温度后，房间末端对应的末端关闭，未达到时开启末端；S42、设置界面中的湿度设置对应空气传感器湿度值比较，达到设定湿度后，除湿或加湿功能关闭，空气处理设备只保留新风功能，之后未达到时开启除湿或加湿功能；S43、供热、加湿采用正回差值控制，供冷、除湿采用负回差值控制；S44、使用连续时间t的数据平均值作为实测值进行S43计算。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内环境控制系统，其特征在于，包括控制主机，所述控制主机分别连接设备侧和页面侧；

所述设备侧包含水力回路系统、空气处理系统和房间末端系统；

所述页面侧包含控制界面、显示界面、设置界面和报警界面。

2.根据权利要求1所述的一种室内环境控制系统，其特征在于，所述水力回路系统包括冷热源和水力回路模块，所述冷热源用于控制水力回路开关、模式选择和第一出水温度控制，所述水力回路模块用于控制水泵阀门和第二出水温度控制。

3.根据权利要求1所述的一种室内环境控制系统，其特征在于，所述空气处理系统包括空气处理设备和空气传感器，所述空气处理设备用于控制空气处理设备开关、模式选择和出风温度控制，所述空气传感器用于获取温度、湿度、二氧化碳和PM2.5的数据。

4.根据权利要求1所述的一种室内环境控制系统，其特征在于，所述房间末端系统包括末端组合、房间温度设置和各末端开关控制。

5.根据权利要求1所述的一种室内环境控制系统，其特征在于，所述控制主机包括处理器、存储器、控制软件、触摸屏幕和通讯接口。

6.一种室内环境控制软件，其特征在于，包括数字模型、数据采集、参数设置、智能算法、故障解析和通讯管理；

所述数字模型包括：数字编码表，通过数字编码表将空调设备、空气处理设备、传感器、控制器和执行器与系统特征相结合，使软件可以识别项目中的元素，确定拓扑关系；

所述数据采集包括：设备运行数据、环境和房间数据、系统数据、电表水表燃气表数据和通讯连接状态，展示系统运行实时情况；

所述参数设置包括：设定的温度、房间最大允许露点温度和热泵主机的频率控制范围；

所述智能算法包括：控制界面功能、设置参数与实际参数对比及对应设备和系统、超限控制；

所述故障解析包括：将设备故障代码转为故障名称和处理对策；

所述通讯管理控制智能主机与云服务器保持连接状态，实现双向数据传输。

7.根据权利要求1-5任一项所述的室内环境控制系统进行室内环境控制的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据数字模型确定设备侧和界面侧的对应关系；

步骤S2：根据控制界面、设置界面获取的系统和设备状态参数和设定数值，开启系统；

步骤S3：系统运行后，水力回路、空气处理、房间末端将数据显示到显示页面；

步骤S4：通过智能算法模块，对比S2和S3的数据，得到被控硬件的新控制参数，实现控制；

步骤S5：通过故障解析模块，把设备侧发出的故障代码转为报警文字和处理对策显示出来。

8.根据权利要求7所述的一种室内环境控制方法，其特征在于，所述步骤S2工作过程如下：

S21:控制界面关机则所有被控设备都处于关机状态，数据采集功能不停止；

S22：控制界面运行模式：夏季对应水力回路开供冷，空气处理开新风除湿；冬季对应水力回路开供热，空气处理开新风加湿；单通风对应水力系统关闭，空气处理系统开新风；单除湿模式对应水力系统关闭，空气系统新风除湿。

9.根据权利要求7所述的一种室内环境控制方法，其特征在于，所述步骤S3工作过程如下：

S31：依据步骤S1的数字模型，获取所有被控硬件的产品清单，对每个硬件都建立一个显示页面模板；

S32：当处于供电状态下，软件处于运行模式，间隔时间获取每个硬件的工作状态和参数数值，显示在硬件页面中。

10.根据权利要求7所述的一种室内环境控制方法，其特征在于，所述步骤S4工作过程如下：

S41：设置界面中房间设置温度，与显示界面对应参数比较，当达到设置温度后，房间末端对应的末端关闭，未达到时开启末端；

S42：设置界面中的湿度设置对应空气传感器湿度值比较，达到设定湿度后，除湿或加湿功能关闭，空气处理设备只保留新风功能，之后未达到时开启除湿或加湿功能；

S43：供热、加湿采用正回差值控制，供冷、除湿采用负回差值控制；

S44：使用连续时间t的数据平均值作为实测值进行S43计算。

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