CN209744640U - 一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及中央空调系统节能技术领域，具体涉及一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，旨在解决现有技术中监测数据受外界温度因素的影响导致与被测对象的温度不一致的问题，其技术要点在于包括现场信息采集组件、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔风机控制柜及中央空调管控平台，其中现场信息采集组件包括：计量装置，设置于中央空调设备的电源输入端或被计量参数的输出接口上，用于对中央空调能耗参数、环境参数及设备运行参数进行计量；数据采集单元，通过电缆与所述计量装置相连；现场工作站，通过以太网与数据采集单元连接；其中，中央空调管控平台与现场工作站通信连接，对接收到的现场数据进行存储、管理和分析。

Description

一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统

技术领域

本实用新型涉及中央空调系统节能技术领域，具体涉及一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统。

背景技术

据统计表明，中央空调的能耗占公共建筑能耗40％－60％左右，在高能耗建筑逐步实现节能改造的过程中，中央空调系统的节能改造最具潜力。中央空调的高能耗原因主要来自3个方面：1.设计问题，包含设备的选型偏大、系统结构设计不合理；2.施工问题，由于在施工过程中对某些设备的误安装或随意改动而无法保证设计意图；3.运行管理问题，大型建筑一般装有楼宇自控系统，根据监测到的数据对系统内的设备进行启停集中控制，却缺乏对复杂多变的中央空调系统进行协调优化控制。

目前针对中央空调的节能优化控制系统，以单个主控制器(工控机)集中控制冷冻水泵控制子系统、冷却水泵控制子系统和冷却塔风机控制子系统，然后各个子系统分别对冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机进行变频或启停控制。

在控制策略上，冷冻水泵控制子系统根据冷冻回水总管的温度值与预设值相比计算冷冻水流量的调节量；冷却水泵控制子系统根据冷却水供回水总管的温差值与预设值相比计算冷却水流量的调节量；冷却塔风机控制子系统根据冷却水进塔温度值与预设值相比计算冷却塔风机启停数目。

但是实际上冷冻回水总管的温度值、冷却水供回水总管的温差值及冷却水进塔温度值会受外界温度因素的影响而产生变化，例如当环境温度低时就会有热损失，致使监测数据与被测对象的温度不一致，从而中央空调的节能效果会出现不稳定或节能效益衰减的情况。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中监测数据受外界温度因素的影响导致与被测对象的温度不一致的缺陷，从而提供一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，包括现场信息采集组件、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔风机控制柜及中央空调管控平台，所述现场信息采集组件、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔风机控制柜分别通过信号线与所述中央空调管控平台双向连接，其特征在于，所述现场信息采集组件包括：

计量装置，设置于中央空调设备的电源输入端或被计量参数的输出接口上，用于对中央空调能耗参数、环境参数及设备运行参数进行计量；

数据采集单元，设置于中央空调的被计量设备的现场，通过电缆与所述计量装置相连，用于按照预设的采样周期从所述计量装置的计量参数中采集现场数据；

现场工作站，通过以太网与所述数据采集单元连接，用于对所述现场数据进行标识、加密和打包后发送；

其中，所述中央空调管控平台与现场工作站通信连接，对接收到的所述现场数据进行存储、管理和分析。

可选地，所述冷冻水泵控制柜和冷却水泵控制柜内均设有与所述中央空调管控平台通信连接的水泵控制器，所述水泵控制器上设有输入端和输出端，所述输入端连接有与冷冻水泵相连的水泵变频器，所述输出端输出频率控制信号或启停控制信号至所述水泵变频器。

可选地，所述冷却塔风机控制柜内设有与所述中央空调管控平台通信连接的冷却塔风机控制器，所述冷却塔风机控制器上设有输入端和输出端，所述输入端连接有冷却塔风机及其旁通管路上的电动调节阀，所述输出端输出风机启停控制信号、电动调节阀开度控制信号至所述冷却塔风机和电动调节阀。

可选地，所述数据采集单元包括至少一个用于提供不同协议以供现场数据采集使用的协议采集器。

可选地，所述现场工作站包括：

采集参数配置单元，对采集终端进行参数配置，所述参数包括：现场数据种类、采样周期和采集协议；

采集状态监测单元，用于记录操作步骤和错误日志，发布现场数据当前的采集状态；

数据处理单元，用于对所述现场数据进行处理，所述处理包括标识、加密、打包；

数据发送单元，用于发送标识、加密、打包后的现场数据。

可选地，所述中央空调管控平台：

前置服务器，用于接收标识、加密、打包后的现场数据，并对所述标识、加密、打包后的现场数据进行拆包、解密和预处理；

数据服务器，用于对所述现场数据进行存储和管理；

应用服务器，对所述数据服务器存储的现场数据进行统计和分析。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，通过数据采集单元采集计量装置的监测数据，不仅可以实时监测冷冻回水总管的温度值、冷却水供回水总管的温差值及冷却水进塔温度值，而且能够同步测量外界温度参数，进而基于神经网络的自组织模糊控制算法以得出指标实时数据，再经标识、加密和打包后发送给中央空调管控平台，进行长期持续的存储和管理，并通过指标实时数据分析、能耗统计、横纵对比、百分比分析、趋势预测来实现冷冻站综合电单耗最优控制，不受外界环境热损失的干扰，保证中央空调的节能效果，另外，根据数据采集单元上报的现场数据进行分析处理，还可对中央空调运行状况进行在线监测，提供实时故障报警，有效保证系统长期安全稳定地运行。

2.本实用新型的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，冷冻水泵控制柜和冷却水泵控制柜内均设有与中央空调管控平台通信连接的水泵控制器，水泵控制器上设有输入端和输出端，输入端连接有与冷冻水泵相连的水泵变频器，从而根据中央空调管控平台的控制指令，输出端输出频率控制信号或启停控制信号至所述水泵变频器，实现对冷冻水泵、冷却水泵的变频或启停控制。

3.本实用新型的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，冷却塔风机控制柜内设有与中央空调管控平台通信连接的冷却塔风机控制器，冷却塔风机控制器上设有输入端和输出端，输入端连接有冷却塔风机及其旁通管路上的电动调节阀，从而根据中央空调管控平台的控制指令，输出端输出风机启停控制信号、电动调节阀开度控制信号至冷却塔风机和电动调节阀，实现对冷却塔风机的变频或启停控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的一种实施方式的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统的模块连接示意图；

图2为本实用新型的一种实施方式的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统的部分模块连接示意图。

附图标记说明：

1、现场信息采集组件；11、计量装置；12、数据采集单元；121、协议采集器；13、现场工作站；131、采集参数配置单元；132、采集状态监测单元；133、数据处理单元；134、数据发送单元；2、冷冻水泵控制柜；21、水泵控制器；22、水泵变频器；3、冷却水泵控制柜；4、冷却塔风机控制柜；41、冷却塔风机控制器；42、冷却塔风机；43、电动调节阀；5、中央空调管控平台；51、前置服务器；52、数据服务器；53、应用服务器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，如图1所示，包括现场信息采集组件1、冷冻水泵控制柜2、冷却水泵控制柜3、冷却塔风机控制柜4及中央空调管控平台5，并使得现场信息采集组件1、冷冻水泵控制柜2、冷却水泵控制柜3、冷却塔风机控制柜4分别通过信号线与中央空调管控平台双向连接，在控制策略上，冷冻水泵控制柜2根据冷冻回水总管的温度值与预设值相比计算冷冻水流量的调节量；冷却水泵控制柜3根据冷却水供回水总管的温差值与预设值相比计算冷却水流量的调节量；冷却塔风机控制柜4根据冷却水进塔温度值与预设值相比计算冷却塔风机启停数目。但是在实际监测过程中，冷冻回水总管的温度值、冷却水供回水总管的温差值及冷却水进塔温度值会受外界温度因素的影响而产生变化，当环境温度低时就会有热损失，致使监测数据与被测对象的温度不一致，从而中央空调的节能效果会出现不稳定或节能效益衰减的情况。

为解决这一问题，如图1和图2所示，现场信息采集组件1包括设置在中央空调设备的电源输入端或被计量参数的输出接口上的计量装置11，可对中央空调能耗参数、环境参数以及设备运行参数进行计量，在本实用新型此实施例中，计量装置11可以是例如电能表、流量计、压差变送器、水温变送器、温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器中一种或多种的组合。另外，计量装置11通过电缆连接有数据采集单元12，其设置在中央空调的被计量设备的现场，可按照预设的采样周期从计量装置11的计量参数中采集现场数据，在本实用新型此实施例中，数据采集单元12采集的现场数据包括泵运行频率、主机冷冻水进回水温度、冷却水进回水温度、冷冻水总管回水温度、冷冻水流量、压差、室内外温湿度、室内二氧化碳浓度、新风温度、回风温度、送风温度、新风湿度、回风湿度、送风湿度中一种或多种的组合。同时，数据采集单元12经以太网连接有现场工作站13，从数据采集单元12获取现场数据，然后对现场数据进行标识、加密和打包后发送，在本实用新型此实施例中，现场工作站13可以是一台小型处理器，或是一台个人计算机，放置于中央空调设备现场或离中央空调设备较近的控制室内。最后，将中央空调管控平台5与现场工作站13通信连接，接受现场工作站13发送的现场数据，并对该现场数据进行存储、管理和分析，提供多种技术手段分析能耗规律。因此，通过数据采集单元12采集计量装置11的监测数据，不仅可以实时监测冷冻回水总管的温度值、冷却水供回水总管的温差值及冷却水进塔温度值，而且能够同步测量外界温度参数，进而基于神经网络的自组织模糊控制算法以得出指标实时数据，再经标识、加密和打包后发送给中央空调管控平台5，进行长期持续的存储和管理，并通过指标实时数据分析、能耗统计、横纵对比、百分比分析、趋势预测来实现冷冻站综合电单耗最优控制，不受外界环境热损失的干扰，保证中央空调的节能效果。另外，根据数据采集单元12上报的现场数据进行分析处理，还可对中央空调运行状况进行在线监测，提供实时故障报警，有效保证系统长期安全稳定地运行。

如图1和图2所示，冷冻水泵控制柜2和冷却水泵控制柜3内均设有与中央空调管控平台5通信连接的水泵控制器21，水泵控制器21上设有输入端和输出端，输入端连接有与冷冻水泵相连的水泵变频器22，从而根据中央空调管控平台5的控制指令，输出端输出频率控制信号或启停控制信号至所述水泵变频器22，实现对冷冻水泵、冷却水泵的变频或启停控制。

如图1和图2所示，冷却塔风机控制柜4内设有与中央空调管控平台5通信连接的冷却塔风机控制器41，冷却塔风机控制器41上设有输入端和输出端，输入端连接有冷却塔风机42及其旁通管路上的电动调节阀43，从而根据中央空调管控平台5的控制指令，输出端输出风机启停控制信号、电动调节阀开度控制信号至冷却塔风机42和电动调节阀43，实现对冷却塔风机的变频或启停控制。

如图2所示，数据采集单元12包括至少一个协议采集器121，如DLT645采集器、MODBUS采集器及扩展协议采集器等，这样可以在不同的协议要求下进行现场数据的采集。其他实施例中，在内置的协议采集器121不能满足协议要求情况下，还可以在计量装置11和数据采集单元12之间加装协议转换装置，通过协议转换装置的协议转换搭建起有效的采集链路。

如图2所示，现场工作站13包括采集参数配置单元131，用于对数据采集单元12进行参数配置，所述参数包括：现场数据种类、采样周期和采集协议。采集参数配置单元131对需采集的现场数据中参数的种类、采集频率等对数据采集单元12进行配置，可根据数据的不同性质，如瞬时量、状态量、累计量，灵活控制数据的采样频率，基本原则如下：状态量：指设备的运行状态、故障报警等信息，这类数据每次的状态变化都很重要需要被记录和及时上传，对于这些数据不能设置固定的采集周期，要求状态变化时立即上传；瞬时量：主要指温度，压力、运行频率等信息，这些数据的实时性要求较高，需要最低5秒种采集一次；累计量：主要指电量、运行时间等数据，这些数据及时性要求最低，但准确性要求最高，可以以相对长的周期进行采集，如30秒。另外，现场工作站13还包括采集状态监测单元132，用于记录系统重要操作步骤和错误日志，并实时发布每个参数当前的采集状态，以便于现场工程师查看数据采集环节是否工作正常、了解所采集数据的数值和更新时间，了解现场数据是否正确，并能进行现场调试；数据处理单元133，用于对采集的数据进行处理，包括计算、标识、加密、按协议对数据进行打包；数据发送单元134，通过内置通讯芯片或外接网络设备(如DTU、路由器等)与数据传输网络相连，负责向外发送数据。

如图2所示，现场工作站13经路由器接入GPRS网络，再由GPRS发射基站接入ADSL网络与中央空调管控平台5连接。中央空调管控平台5前置服务器51，用于接收标识、加密、打包后的现场数据，并对标识、加密、打包后的现场数据进行拆包、解密和预处理；数据服务器52，用于对现场数据进行存储和管理；应用服务器53，对数据服务器52存储的现场数据进行统计和分析。因此，前置服务器51接收现场工作站13通过数据传输网络传送的现场数据，并对现场数据进行拆包、解密和预处理后存入数据服务器52，凭借数据服务器52对现场数据进行持久存储和管理，最后通过应用服务器53，负责对现场数据按应用要求进行组织、统计和分析。

本中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统的工作原理：通过数据采集单元12采集计量装置11的监测数据，不仅可以实时监测冷冻回水总管的温度值、冷却水供回水总管的温差值及冷却水进塔温度值，而且能够同步测量外界温度参数，进而基于神经网络的自组织模糊控制算法以得出指标实时数据，再经现场工作站13标识、加密和打包后发送给中央空调管控平台5，进行长期持续的存储和管理，并通过指标实时数据分析、能耗统计、横纵对比、百分比分析、趋势预测来实现冷冻站综合电单耗最优控制，从而根据中央空调管控平台5的控制指令，输出端输出频率控制信号或启停控制信号至所述水泵变频器22，实现对冷冻水泵、冷却水泵的变频或启停控制，并且根据中央空调管控平台5的控制指令，输出端输出风机启停控制信号、电动调节阀开度控制信号至冷却塔风机42和电动调节阀43，实现对冷却塔风机的变频或启停控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，包括现场信息采集组件(1)、冷冻水泵控制柜(2)、冷却水泵控制柜(3)、冷却塔风机控制柜(4)及中央空调管控平台(5)，所述现场信息采集组件(1)、冷冻水泵控制柜(2)、冷却水泵控制柜(3)、冷却塔风机控制柜(4)分别通过信号线与所述中央空调管控平台(5)双向连接，其特征在于，所述现场信息采集组件(1)包括：

计量装置(11)，设置于中央空调设备的电源输入端或被计量参数的输出接口上，用于对中央空调能耗参数、环境参数及设备运行参数进行计量；

数据采集单元(12)，设置于中央空调的被计量设备的现场，通过电缆与所述计量装置(11)相连，用于按照预设的采样周期从所述计量装置(11)的计量参数中采集现场数据；

现场工作站(13)，通过以太网与所述数据采集单元(12)连接，用于对所述现场数据进行标识、加密和打包后发送；

其中，所述中央空调管控平台(5)与现场工作站(13)通信连接，对接收到的所述现场数据进行存储、管理和分析。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述冷冻水泵控制柜(2)和冷却水泵控制柜(3)内均设有与所述中央空调管控平台(5)通信连接的水泵控制器(21)，所述水泵控制器(21)上设有输入端和输出端，所述输入端连接有与冷冻水泵相连的水泵变频器(22)，所述输出端输出频率控制信号或启停控制信号至所述水泵变频器(22)。

3.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述冷却塔风机控制柜(4)内设有与所述中央空调管控平台(5)通信连接的冷却塔风机控制器(41)，所述冷却塔风机控制器(41)上设有输入端和输出端，所述输入端连接有冷却塔风机(42)及其旁通管路上的电动调节阀(43)，所述输出端输出风机启停控制信号、电动调节阀开度控制信号至所述冷却塔风机(42)和电动调节阀(43)。

4.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述数据采集单元(12)包括至少一个用于提供不同协议以供现场数据采集使用的协议采集器(121)。

5.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述现场工作站(13)包括：

采集参数配置单元(131)，对采集终端进行参数配置，所述参数包括：现场数据种类、采样周期和采集协议；

采集状态监测单元(132)，用于记录操作步骤和错误日志，发布现场数据当前的采集状态；

数据处理单元(133)，用于对所述现场数据进行处理，所述处理包括标识、加密、打包；

数据发送单元(134)，用于发送标识、加密、打包后的现场数据。

6.根据权利要求5所述的一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述中央空调管控平台(5)：

前置服务器(51)，用于接收标识、加密、打包后的现场数据，并对所述标识、加密、打包后的现场数据进行拆包、解密和预处理；

数据服务器(52)，用于对所述现场数据进行存储和管理；

应用服务器(53)，对所述数据服务器(52)存储的现场数据进行统计和分析。