CN204043126U - 一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，所述控制装置内部设有室外温度传感器、室外相对湿度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷冻水流量计、冷冻水送水压力传感器、冷冻水回水压力传感器、冷却水出口压力传感器、冷却水入口温度传感器、冷却水出口温度传感器、冷冻机负荷传感器、通信接口电路、冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、通信PLC控制器和微计算机；所述通信PLC控制器同时还与冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、冷冻机负荷传感器和微计算机相连。通过上述方式，本实用新型基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置节能效果明显。

Description

一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及中央空调节能控制装置领域，特别是涉及一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置。

背景技术

全球能源日益短缺，中央空调能耗大，其节能控制装置的创新和应用，得到了社会广泛的支持。仿生学控制技术是一种基于大规模并行结构、信息的分布式和并行处理等机制建立的一种数学模型，其对信息并行处理及并行推理的能力比传统的方法要快得多，并且具有高度的非线性、模拟并行性、高度容错性、自联想自学习和自适应等许多特点。随着近年来对仿生学研究的进一步加深，仿生学已经逐步应用到工程技术的各个领域，如模式识别、自动控制、信号处理、辅助决策、人工智能等方面有较好的应用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种运行稳定性好、节能效果明显、调控精度高、经济效益好的于仿生学的自优化中央空调节能控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，所述控制装置内部设有室外温度传感器、室外相对湿度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷冻水流量计、冷冻水送水压力传感器、冷冻水回水压力传感器、冷却水出口压力传感器、冷却水入口温度传感器、冷却水出口温度传感器、冷冻机负荷传感器、通信接口电路、冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、通信PLC控制器和微计算机；所述室外温度传感器、室外相对湿度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷冻水流量计、冷冻水送水压力传感器、冷冻水回水压力传感器、冷却水出口压力传感器、冷却水入口温度传感器、冷却水出口温度传感器、冷冻机负荷传感器、通信接口电路、冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器与所述通信PLC控制器相连，所述通信PLC控制器同时还与冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、冷冻机负荷传感器和微计算机相连。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述室外温度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷却水入口温度传感器和冷却水出口温度传感器为PT100型或贴片电阻传感器。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述室外相对湿度传感器为湿敏电阻或湿敏电容式传感器。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述冷冻水流量计为外夹式超声波流量计或涡街流量计。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述冷冻水送水压力计、冷冻水回水压力计为数字电容压差计。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述冷冻机负荷传感器为电力仪表型的传感器。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述控制器为PLC控制器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置运行稳定性好、节能效果明显、调控精度高、经济效益好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本实用新型的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、室外温度传感器；2、室外相对湿度传感器；3、冷冻水送水温度传感器；4、冷冻水回水温度传感器；5、冷冻水流量计；6、冷冻水送水压力传感器；7、冷冻水回水压力传感器；8、冷却水出口压力传感器；9、冷却水入口温度传感器；10、冷却水出口温度传感器；11、冷冻机负荷传感器；12、通信接口电路；13、冷冻水泵变频器；14、冷却水泵变频器；15、冷却塔风机变频器；16、通信PLC控制器；17、微计算机。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例包括：

一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，所述控制装置内部设有室外温度传感器1、室外相对湿度传感器2、冷冻水送水温度传感器3、冷冻水回水温度传感器4、冷冻水流量计5、冷冻水送水压力传感器6、冷冻水回水压力传感器7、冷却水出口压力传感器8、冷却水入口温度传感器9、冷却水出口温度传感器10、冷冻机负荷传感器11、通信接口电路12、冷冻水泵变频器13、冷却水泵变频器14、冷却塔风机变频器15、通信PLC控制器16和微计算机17；所述微计算机17内固化有控制程序、主机通讯卡和水泵数学模型以及数据库，所述室外温度传感器1、室外相对湿度传感器2、冷冻水送水温度传感器3、冷冻水回水温度传感器4、冷冻水流量计5、冷冻水送水压力传感器6、冷冻水回水压力传感器7、冷却水出口压力传感器8、冷却水入口温度传感器9、冷却水出口温度传感器10、冷冻机负荷传感器11、通信接口电路12、冷冻水泵变频器13、冷却水泵变频器14、冷却塔风机变频器15与所述通信PLC控制器16相连，所述通信PLC控制器16同时还与冷冻水泵变频器13、冷却水泵变频器14、冷却塔风机变频器15、冷冻机负荷传感器11和微计算机17相连。

微计算机17在接受传输过来的各种信息后，经过其仿生学系统自动预测出冷冻水泵变频器13、冷却水泵变频器14、冷却塔风机变频器15的运行频率，并由微计算机17发出指令通信PLC控制器16对变频器和冷冻机运行参数进行调整，实现中央空调系统各设备能跟随负荷自动进行调整，从而达到节约能耗的目的。随着系统的运行，微计算机17内的数据库会自主存储历史数据，在对历史数据进行比较后，会自动选择最优解，从而达到了自学习自优化的功能。因此，本实用新型所述的控制装置在自动检测室外温度传感器1、室外相对湿度传感器2、中央空调系统中冷冻水送水温度传感器3、冷冻水回水温度传感器4、冷冻水流量计5、冷冻水送水压力传感器6、冷冻水回水压力传感器7、冷却水出口压力传感器8、冷却水入口温度传感器9、冷却水出口温度传感器10和冷冻机负荷传感器11等各种传感器的信号后，由微计算机17及固化在微计算机17中的控制程序在满足系统正常运行的情况下自动预测出冷冻水泵变频器13、冷却水泵变频器14和冷却塔风机变频器15的运行频率以及冷冻机的运行参数，并由微计算机17发出指令通过通信PLC控制器16变频器进行调整，实现中央空调系统各设备能跟随负荷自动进行调整，从而达到节约能耗的目的。

以下给出本实用新型的一个工程实例，在原有的中央空调系统中使用以下设备，并且将其电性连接成一套完整的控制装置。

所述室外温度传感器1、冷冻水送水温度传感器3、冷冻水回水温度传感器4、冷却水入口温度传感器9和冷却水出口温度传感器10为PT100型或贴片电阻传感器。冷冻水送水温度传感器3和冷冻水回水温度传感器4皆使用上海韩感电子科技有限公司生产的BW1000TB/0200型号的温度传感器。冷却水入口温度传感器9和冷却水出口温度传感器10使用上海韩感电子科技有限公司生产的型号为BW1000TB/0200的温度传感器。

另外，所述室外相对湿度传感器2为湿敏电阻或湿敏电容式传感器。所述室外温度传感器1和室外相对湿度传感器2两者皆采用西门子公司生产的型号为QFA317+AQF3100的温湿度传感器。

另外，所述冷冻水流量计5为外夹式超声波流量计或涡街流量计。所述冷冻水流量计5使用德国科隆公司生产的DWM2000型号的流量计。

另外，所述冷冻水送水压力传感器6、冷冻水回水压力传感器7为数字电容压差计。其皆使用瑞士HUBA公司生产的型号为HUBA501的压差计。

另外，所述冷冻机负荷传感器11为电力仪表型的传感器。冷冻机负荷传感器11采用法国溯高美多功能电力仪表公司生产的型号为DIRIS A10的传感器。

另外，所述通信控制器为通信PLC控制器16，该通信PLC控制器16使用西门子公司生产的PLCs7-300系列6ES7312-1AE13-0AB0的控制器。

微计算机17固化在微计算机17制程序接受各种信息，经过其人仿生学控制系统自动预测出冷冻水泵变频器14、冷却水泵变频器15和冷却塔风机变频器15的运行频率以及冷冻机通讯卡的各个参数，并由微计算机17出指令通过PLC控制器对其进行调整，实现中央空调格设备能跟随负荷自动进行调整，从而达到节约能源的目的。其中，微计算机17使用戴尔计算机，所述冷冻水泵变频器13、冷却水泵变频器14、冷却塔风机变频器15皆使用ABB公司生产的ACS510型变频器。

仿生学控制系统可采用计算机语言编制而成，模型分为3层，分别为输入层、隐含层和输出层。利用通用BP算法，其输入层为9个，分别为室外温度传感器1、室外相对湿度传感器2、冷冻水送水温度传感器3、冷冻水回水温度传感器4、冷冻水流量计5、冷冻水送水压力传感器6、冷冻水回水压力传感器7、冷却水出口压力传感器8、冷却水入口温度传感器9、冷却水出口温度传感器10和冷冻机负荷传感器11。输出层为4个，分别为冷冻水泵运行频率、冷却水泵运行频率和冷却塔风机运行频率和主机运行参数。训练样本采用专家根据经验和计算所得的数据库，训练完成后，仿生学控制系统可根据可自动记录运行数据，并进行不断的自我优化，记录最优数据。通过仿生学控制系统和数据库微计算机17动预测出中央空调系统各设备（冷冻机冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机）最低总能耗的最佳解的近似解，输出一组经过优化组合后的冷冻水运行频率、冷却水运行频率和冷却塔风机运行频率以及主机运行参数，实现中央空调系统各设备嫩而过跟随负荷自动进行调整，从而达到节约能源的目的。

该控制装置经过安装调试完成后，运行稳定，节能效果明显，满足工厂车间所需的空调参数的控制精度。采用对比测试节能率，即在外界大气参数基本一致和工厂生产车间产量不变的情况下，原传统工况运行24H与节能工况运行24H，根据所记录的有功电表读数来进行分析计算，实现中央空调系统整体节能23%，每年约为客户节省电量370万KWH，创造了良好的经济效益和社会环境效益。

区别于现有技术，本实用新型基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置运行稳定性好、节能效果明显、调控精度高、经济效益好。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述控制装置内部设有室外温度传感器、室外相对湿度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷冻水流量计、冷冻水送水压力传感器、冷冻水回水压力传感器、冷却水出口压力传感器、冷却水入口温度传感器、冷却水出口温度传感器、冷冻机负荷传感器、通信接口电路、冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、通信PLC控制器和微计算机；所述室外温度传感器、室外相对湿度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷冻水流量计、冷冻水送水压力传感器、冷冻水回水压力传感器、冷却水出口压力传感器、冷却水入口温度传感器、冷却水出口温度传感器、冷冻机负荷传感器、通信接口电路、冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器与所述通信PLC控制器相连，所述通信PLC控制器同时还与冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、冷冻机负荷传感器和微计算机相连。

2.根据权利要求1所述的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述室外温度传感器、冷冻水送水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷却水入口温度传感器和冷却水出口温度传感器为PT100型或贴片电阻传感器。

3.根据权利要求1所述的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述室外相对湿度传感器为湿敏电阻或湿敏电容式传感器。

4.根据权利要求1所述的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述冷冻水流量计为外夹式超声波流量计或涡街流量计。

5.根据权利要求1所述的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述冷冻水送水压力计、冷冻水回水压力计为数字电容压差计。

6.根据权利要求1所述的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述冷冻机负荷传感器为电力仪表型的传感器。

7.根据权利要求1所述的基于仿生学的自优化中央空调节能控制装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。