CN220555967U - 一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，设置在地铁车站中央空调系统上，是中央空调系统的附加系统，所述多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统包括中央总控制器、信号集中模块、负荷预测模块、设备控制模块和设备模块，所述负荷预测模块对多源数据进行收集，形成负荷预测结果并传入所述中央总控制器，所述信号集中模块集中来自设备的运行情况信号并将其传递至所述中央总控制器，中央总控制器基于负荷预测结果与当前设备运行状况给出实时控制策略，并将控制策略传递给所述设备控制模块，由设备控制模块给出指令控制所述设备模块的运行状态。这样形成前馈控制系统，可实现空调系统的无人化、智慧化运维管理。

Description

一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统

技术领域

本实用新型涉及空调运维技术领域，尤其涉及一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统。

背景技术

大型交通枢纽环控系统能耗较高，常年运行于较低能效水平工况，且运行维护方式多为基于现场运维人员经验的非智能控制，导致其需求供给匹配失调及能源浪费等问题。提升大型交通枢纽环控系统的运行维护水平对提升系统能效、降低运行碳排放，具有重要意义。

目前地铁车站空调系统运维上存在的问题，一是传统的空气温度监测不能真实反映交通建筑的人员热环境需求。现行的交通站点建筑热环境设计参数沿用于常规办公建筑设计体系，但与办公建筑的长期停留不同，交通站点是非常典型的短暂过渡空间，乘员对于热环境的需求不同于办公建筑。二是交通站点负荷分布具有分布不均匀且阶跃变动的特征。大型交通枢纽的人流量具有峰值高，变化大的特点，人流分布具有明显的不确定性。现有环控系统供应侧按照是基于峰值人流量和极端天气来进行设计和设备容量选型，末端侧按照“均匀热环境空间”进行设计。由于缺乏对实际负荷需求的有效感知及相应的运行策略指导，环控机组的核心部件及输配系统绝大多数时间处于低负荷低效运行工况。三是交通枢纽环控系统属于典型的大时滞系统，传统的基于温湿度监测的反馈控制存在明显的响应延迟特性，严重限制了空调系统的节能。如何精确感知室内人员需求变化并落实到空调系统运维，是亟待解决的问题。

实用新型内容

为此，需要提供一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，解决现有空调无法根据环境进行智能控制的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，所述多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统设置在地铁车站中央空调系统上，为所述地铁车站中央空调系统的附加系统，所述地铁车站空调智慧运维系统包括中央总控制器、信号集中模块、负荷预测模块、设备控制模块和设备模块，所述负荷预测模块对多源数据进行收集并输出预测结果，所述负荷预测模块的输出端与所述中央总控制器连接，所述信号集中模块的数据采集端与设备模块连接用于采集设备模块的运行情况，所述信号集中模块的数据输出端与所述中央总控制器连接，所述中央总控制器的控制信号端与所述设备控制模块连接，所述设备控制模块的控制端与所述设备模块连接并用于控制所述设备模块的运行状态，所述信号集中模块获取来自设备的运行情况信号并将其集中传递至所述中央总控制器，所述中央总控制器基于所述负荷预测模块的结果与设备的运行情况给出实时控制指令，并将控制指令传递给所述设备控制模块，由设备控制模块给出指令控制所述设备模块的运行状态。

进一步地，所述多源数据包括：闸机数据记录单元、人流分布视频记录单元、行车数据记录单元反应的人流数据及车站运行情况、地铁车站人员活动区及车站外部设有的温度传感器和湿度传感器反应的环境热湿参数。

进一步地，所述信号集中模块收集设备运行中的信号，信号来源包括：空气处理机组送风口、分水器、集水器回水管、冷水机组冷冻水进出水管或者冷却塔上设有的温度传感器，分水器、冷水机组冷冻水进出水管上设有的压力传感器，空气处理机组送风口上设有的湿度传感器，所述温度传感器、湿度传感器及压力传感器收集设备运行中的信号，并将所述信号传入信号集中模块，信号集中模块实时地将所有的传感器信号进行采集、转换，通过网络传入所述的中央总控制器。

进一步地，所述中央总控制器包括1台或多台可编程控制器。

进一步地，所述设备控制模块包括末端控制单元、冷冻水泵控制单元、冷水机组控制单元、冷却水泵控制单元和冷却塔控制单元，所述末端控制单元、冷冻水泵控制单元、冷水机组控制单元、冷却水泵控制单元、冷却塔控制单元分别对末端单元、冷冻水泵单元、冷水机组单元、冷却水泵单元、冷却塔单元进行控制。

进一步地，所述设备模块包括末端单元、冷冻水泵单元、冷水机组单元、冷却水泵单元和冷却塔单元。

进一步地，所述末端单元包括分水器、空气处理机组和集水器，所述分水器一端连接分水器进水管，分水器另一端连接所述空气处理机组，空气处理机组通过集水器回水管连接集水器。

进一步地，所述冷冻水泵单元包括冷冻水泵，所述冷水机组单元包括冷水机组，所述冷却水泵单元包括冷却水泵，所述冷却塔单元包括冷却塔，各设备单元通过管路互相连接。

进一步地，所述中央总控制器、负荷预测模块、信号集中模块、设备控制模块和设备模块彼此之间通过网络进行数据通信；

负荷预测模块接收到的多源数据由网络进行传输，信号集中模块接收到的设备运行信号为有线方式传输或无线方式传输。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下有益效果：

1、本实用新型通过中央总控制器、信号集中模块、设备控制模块和设备模块能够基于多源数据对地铁车站中央空调系统进行全面智能控制，而非单纯的针对地铁车站温湿度进行机械调控，使中央空调系统真正成为一个有机的整体。

2、本实用新型通过收集多源数据并输出预测结果，基于预测结果与现有设备信号进行预先控制，相比于传统的空调系统基于室内温湿度情况的滞后运行策略，可以更好地切合实际负荷需求，减轻由空调系统调节滞后带来的不舒适影响。

3、本实用新型是原有地铁车站中央空调控制系统的附加控制系统，仅需额外安装外置原件即可完成系统设置，它不改变原有中央空调的控制系统，也不破坏任何原有电力线路和水路管道，可方便地切换工作状态。

附图说明

图1为本实用新型的地铁车站空调智慧运维系统的一实施例的结构图；

图2为本实用新型的地铁车站空调智慧运维系统的另一实施例的结构图。

附图标记说明：

1、中央总控制器；2、信号集中模块；3、设备控制模块；4、设备模块；5、负荷预测模块；6、末端单元；7、冷冻水泵单元；8、冷水机组单元；9、冷却水泵单元；10、冷却塔单元；11、末端控制单元；12、冷冻水泵控制单元；13、冷水机组控制单元；14、冷却水泵控制单元；15、冷却塔控制单元；16、分水器；17、空气处理机组；18、集水器；19、冷冻水泵；20、冷水机组；21、冷却水泵；22、冷却塔；23、负荷预测单元；24、闸机数据记录单元；25、人流分布视频记录单元；26、行车数据记录单元；27、人员活动区；28、车站外部；29、温度传感器；30、湿度传感器；31、压力传感器；32、比例调节阀。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种地铁车站中央空调智慧运维系统的实施例，所述的一种地铁车站中央空调智慧运维系统设置在中央空调系统上，中央空调系统设置在地铁车站内，中央空调智慧运维系统是中央空调系统的附加系统，使用者可以在中央空调智慧运维系统和原有中央空调控制系统之间随时切换。

本实施例提供一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，所述多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统设置在地铁车站中央空调系统上，为所述地铁车站中央空调系统的附加系统，所述地铁车站空调智慧运维系统包括中央总控制器1、信号集中模块2、负荷预测模块5、设备控制模块3和设备模块4，所述负荷预测模块5对多源数据进行收集并输出预测结果，所述负荷预测模块5的输出端与所述中央总控制器1连接，所述信号集中模块2的数据采集端与设备模块4连接用于采集设备模块4的运行情况，所述信号集中模块2的数据输出端与所述中央总控制器1连接，所述中央总控制器1的控制信号端与所述设备控制模块3连接，所述设备控制模块3的控制端与所述设备模块4连接并用于控制所述设备模块4的运行状态，所述负荷预测模块5的输出端与所述中央总控制器1连接，所述信号集中模块2获取来自设备的运行情况信号并将其集中传递至所述中央总控制器1，所述中央总控制器1基于所述负荷预测模块5的结果与设备的运行情况给出实时控制指令，并将控制指令传递给所述设备控制模块3，由设备控制模块3给出指令控制所述设备模块4的运行状态。

需要说明的是，其中中央总控制器1可以为单片机(STM32系列)或者PLC控制器(西门子系列)，这些都可以实现对设备控制模块3的控制。设备模块4为具体的空调设备。信号集中模块2用于获取到设备模块4数据后统一发送到中央总控制器1，信号集中模块可以采用现有的信号集中采集模块PFSK164。负荷预测模块5用于对多源数据进行收集并输出预测结果，本实用新型可以采用现有的负荷预测模块，如可以采用中国授权发明专利：申请号为：201811559333.2，名称为“一种基于负荷动态变化的冷库温度前馈-模糊控制系统及控制方法”中的负荷预测模块，或者中国授权发明，申请号为201911298025，名称为“基于大数据的中央空调负荷预测系统及方法”中的负荷预测模块。都可以实现数据的获取和输出预测结果。预测结果可以是简单的大或者小，则中央总控制器1可以将该大或者小转换为控制设备控制模块3的功率加大或者减小。即在简单的实施例中，直接采用现有的负载预测模块和控制逻辑即可以实现智能化控制，在软件层面无需对现有技术进行改进。综上所述，本实用新型通过中央总控制器、信号集中模块、设备控制模块和设备模块能够基于多源数据对地铁车站中央空调系统进行全面智能控制，解决现有的地铁车站中央空调无法智能化控制的问题。

进一步地，所述信号集中模块收集设备运行中的信号，信号来源包括：空气处理机组17送风口、分水器16进水管、集水器18回水管、冷水机组20冷冻水进出水管或者冷却塔22上设有的温度传感器29，分水器16、冷水机组20冷冻水进出水管上设有的压力传感器31，空气处理机组17送风口上设有的湿度传感器，所述温度传感器29、湿度传感器30及压力传感器31收集设备运行中的信号，并将所述信号传入信号集中模块2，信号集中模块2实时地将所有的传感器信号进行采集、转换，通过网络传入所述的中央总控制器1。

在本实施例中，地铁车站中央空调智慧运维系统包括中央总控制器1、信号集中模块2、负荷预测单元23、末端控制单元11、冷冻水泵控制单元12、冷水机组控制单元13、冷却水泵控制单元14、冷却塔控制单元15，空调系统包括两台空气处理机组17、两台冷冻水泵19、两台冷水机组20、两台冷却水泵21、两台冷却塔22以及一个分水器16、一个集水器18和若干输水管，所述空气处理机组17及比例调节阀32、冷冻水泵19、冷水机组20、冷却水泵21、冷却塔22分别由末端控制单元11、冷冻水泵控制单元12、冷水机组控制单元13、冷却水泵控制单元14、冷却塔控制单元15进行控制。上述的数量仅仅为了举例说明，并不限定一定为该数量。通过部署具体的空调控制设备，可以实现对特定设备的控制。

本实施例中，在地铁车站外部安装一组温度传感器29和湿度传感器30，在地铁车站内部选择典型区域(依据面积及分区)各安装一组温度传感器29和湿度传感器30。以及在某些实施例中，从闸机数据记录单元24收集闸机数据、从人流分布视频记录单元25获取人员分布信息、行车数据记录单元26收集行车对数信息，上述收集的数据通过网络方式传入负荷预测单元23，负荷预测单元23依据历史数据形成负荷预测结果，并通过网络方式传入中央总控制器1。通过网络的方式可以采用现有成熟的网络通信设备，提高传输稳定性，降低传输难度。通过采集上述信息，可以实现对不同类型的数据进行收集，以及进行预测和控制。

本实施例中，在冷水机组20的冷冻水(冷却水)进出水管各安装一组温度传感器29和压力传感器31，在空气处理机组17送风口上安装若干温度传感器29及湿度传感器30，在分水器进水管上安装一个温度传感器29，同时在集水器18上安装一个压力传感器31，上述传感器通过有线方式或网络传输方式接入信号集中模块2，信号集中模块2内置多个模拟量、数字量等的转换装置，实时地将所有的传感器信号进行采集、转换，然后通过网络传入中央总控制器1。信号集中模块2接收到的设备运行信号为有线方式传输或无线方式传输，无线或者有线方式可以根据实际需要选择，提高布线灵活性。通过各类传感器，可以实现多更多空调设备的数据的获取。

本实施例的中央总控制器1采用1台或多台高性能可编程控制器，对负荷预测单元23传输来的负荷模拟数据及信号集中模块2传输的设备运行数据进行整理、分析和存储，同时将当前的数据作为参数，进行运算和求解，进而得到不同设备的控制数据。此运算求解过程，除根据空调制冷的基本原理和方法外，还引入了人员需求信息及运维策略等参数，由此运算得到的控制数据是最适合当前系统运行状况的。需要说明的是，本实施例的实现的具体方式仅仅为了举例说明，并不限制本实用新型必须由该方式实现。

上述控制数据由中央总控制器通过网络发送给对应设备的设备控制模块，对设备运行状况进行实时调整。根据设备性质的不同，设备控制模块实现的控制功能也不同。末端控制单元11可控制末端空气处理机组17的空气处理操作并针对其工作状况监视报警，同时也可通过安装在分水器进水管上的比例调节阀32对地铁车站不同区域实现针对性控制；冷冻水泵控制单元12可以调整实现冷冻水泵19的启停操作、转速调整、监视报警以及轮换运行；冷水机组控制单元13可以对冷水机组20进行启停操作、监视报警以及多台机组间的轮换运行等；冷却水泵控制单元14同理对冷却水泵21进行调整；冷却塔控制单元15可对冷却塔22进行水流控制。

图2实施例的工作原理如下：该中央空调智慧运维系统通过网络接收闸机数据记录单元24、人流分布视频记录单元25、行车数据记录单元26的人流及地铁运行信息，通过温度传感器29、湿度传感器30收集地铁车站内部的人员活动区27、车站外部28的热湿参数，接着将信息传入负荷预测单元23结合历史数据形成负荷预测数据，负荷预测数据通过网络传入中央总控制器，通过温度传感器29、湿度传感器30、压力传感器31和比例调节阀32收集末端单元6、冷冻水泵单元7、冷水机组单元8、冷却水泵单元9和冷却塔单元10运行过程中的信号，接着将信号传入信号集中模块2作为设备运行信号，然后信号集中模块2通过内置的转换装置实时的将所有传感器发来的信号进行采集、转换得到实时的动态数据并通过网络传入中央总控制器1，中央总控制器1根据预设的运维策略对负荷预测数据与设备运行数据进行整理、分析、存储，运算出最优化的运行逻辑，形成实时的控制数据，然后将这些实时控制数据通过网络发送给设备控制模块3，再通过设备控制模块3中的各设备控制单元分别控制各个设备单元，这样形成一个前馈的控制系统，从而实现中央空调各个设备的集中化、无人化、智慧化运维管理。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，所述多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统设置在地铁车站中央空调系统上，为所述地铁车站中央空调系统的附加系统，其特征在于：所述地铁车站空调智慧运维系统包括中央总控制器(1)、信号集中模块(2)、负荷预测模块(5)、设备控制模块(3)和设备模块(4)，所述负荷预测模块(5)对多源数据进行收集并输出预测结果，所述负荷预测模块(5)的输出端与所述中央总控制器(1)连接，所述信号集中模块(2)的数据采集端与设备模块(4)连接用于采集设备模块(4)的运行情况，所述信号集中模块(2)的数据输出端与所述中央总控制器(1)连接，所述中央总控制器(1)的控制信号端与所述设备控制模块(3)连接，所述设备控制模块(3)的控制端与所述设备模块(4)连接并用于控制所述设备模块(4)的运行状态，所述信号集中模块(2)获取来自设备的运行情况信号并将其集中传递至所述中央总控制器(1)，所述中央总控制器(1)基于所述负荷预测模块(5)的结果与设备的运行情况给出实时控制指令，并将控制指令传递给所述设备控制模块(3)，由设备控制模块(3)给出指令控制所述设备模块(4)的运行状态。

2.根据权利要求1所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述多源数据包括：闸机数据记录单元(23)、人流分布视频记录单元(24)、行车数据记录单元(25)反应的人流数据及车站运行情况、地铁车站人员活动区(27)及车站外部(28)设有的温度传感器(29)和湿度传感器(30)反应的环境热湿参数。

3.根据权利要求1所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述信号集中模块收集设备运行中的信号，信号来源包括：空气处理机组(17)送风口、分水器(16)进水管、集水器(18)回水管、冷水机组(20)冷冻水进出水管或者冷却塔(22)上设有的温度传感器(29)，分水器(16)、冷水机组(20)冷冻水进出水管上设有的压力传感器(31)，空气处理机组(17)送风口上设有的湿度传感器，所述温度传感器(29)、湿度传感器(30)及压力传感器(31)收集设备运行中的信号，并将所述信号传入信号集中模块(2)，信号集中模块(2)实时地将所有的传感器信号进行采集、转换，通过网络传入所述的中央总控制器(1)。

4.根据权利要求1所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述中央总控制器(1)包括1台或多台可编程控制器。

5.根据权利要求1所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述设备控制模块(3)包括末端控制单元(11)、冷冻水泵控制单元(12)、冷水机组控制单元(13)、冷却水泵控制单元(14)和冷却塔控制单元(15)，所述末端控制单元(11)、冷冻水泵控制单元(12)、冷水机组控制单元(13)、冷却水泵控制单元(14)、冷却塔控制单元(15)分别对末端单元(6)、冷冻水泵单元(7)、冷水机组单元(8)、冷却水泵单元(9)、冷却塔单元(10)进行控制。

6.根据权利要求1所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述设备模块(4)包括末端单元(6)、冷冻水泵单元(7)、冷水机组单元(8)、冷却水泵单元(9)和冷却塔单元(10)。

7.根据权利要求5或6所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述末端单元(6)包括分水器(16)、空气处理机组(17)和集水器(18)，所述分水器(16)一端连接分水器进水管，分水器另一端连接所述空气处理机组(17)，空气处理机组(17)通过集水器回水管连接集水器(18)。

8.根据权利要求5或6所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述冷冻水泵单元(7)包括冷冻水泵(19)，所述冷水机组单元(8)包括冷水机组(20)，所述冷却水泵单元(9)包括冷却水泵(21)，所述冷却塔单元(10)包括冷却塔(22)，各设备单元通过管路互相连接。

9.根据权利要求1所述的多源数据融合的地铁车站空调智慧运维系统，其特征在于：所述中央总控制器(1)、负荷预测模块(5)、信号集中模块(2)、设备控制模块(3)和设备模块(4)彼此之间通过网络进行数据通信；

负荷预测模块(5)接收到的多源数据由网络进行传输，信号集中模块(2)接收到的设备运行信号为有线方式传输或无线方式传输。