一种中央空调集成智能数字化控制节能系统的制作方法

1.本发明涉及中央空调控制系统技术领域，具体为一种中央空调集成智能数字化控制节能系统。


背景技术：

2.自上世纪70年代中东石油危机以来，节能已日益成为当今世界共同关注的话题。在能源消耗中，建筑业是个大户。据美国能源部统计：其商业和住宅建筑的能耗约占全国总能耗的40％；我国的建筑能耗约占全国总能耗的25％，而在建筑物的使用耗能比例中，采暖、通风和空调占65％，在商业建筑中，集中空调系统的能耗约占整个建筑总能耗的50％以上，有些地区甚至达到70％以上。因此，节约空调系统的能耗已成为节能研究不可缺少的篇章，随着楼宇自动化系统和变频技术的应用与发展，自动控制技术逐渐在暖通空调领域推广开来，整个空调系统能否很好地运作，很大程度依赖于自动控制系统，暖通空调控制技术和策略的优化，对空调系统的节能有着很大推动力。但是中央空调系统是一个具有时滞、时变、非线性和大惰性的复杂系统，其复杂性导致中央空调系统难以用精确的数学模型或方法来描述，这给控制系统实现精确控制带来不小的困难，在实际工程中很大程度上依赖于人工管理；同时由于缺乏先进的控制技术手段和装备，中央空调系统大多仍采用传统的人工管理方式和简易的开关控制设备，不能实现空调制冷(热)跟随末端负荷的变化而动态调节，在部分负荷运行时造成能源浪费很大，使建筑用能效率低下，空调系统自动化程度不高，直接影响到暖通空调系统的管理水平。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，解决了背景技术中所提出的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，包括设备工况、室内外环境数据采集系统、智能工况运算控制处理系统、数据通信桥接交换系统、数据运算输出系统、控制执行系统组成、集散式计算机控制系统、智能监控平台、中央空调制冷系统。
5.优选的，所述智能工况运算控制处理系统由室内(外)温湿度传感器，冷水机组动态运行的温度、压力、流量实时工况分析与仿真运算校正模块，室内末端空调用能设备(风机盘管)的换热工况采集处理模块以及ado动态数据联接、odbc/opc动态数据交换、vb/c++数据处理运算以及集成组态的交互运算数据库组成。
6.优选的，所述集散式计算机控制系统采用分布式控制系统，所述分布式控制系统为三层网络结构管理层、集成及现场控制层、传感/执行层。
7.优选的，所述管理层主要由中央空调集成智能控制软件操作站、系统服务器、实时通讯服务器、sql云数据库、人工智能、视音频监控、客户端、人机交互上位机、操作员工作站、工程师工作站等组成，完全基于tcp/ip，采用客户/服务器结构，可连接多个客户端，使
用与服务端相同的界面，各个客户端均可以对设备进行监视和控制，同时管理层也支持web数据访问操作方式；其主要作用是对中央空调集成智能控制系统进行集中管理、监视、控制，并实现不同区域间的数据联网，是节能的监控管理平台，同时也是售后服务的管理平台。
8.优选的，所述集成层网络是基于tcp/ip，设置plc控制站控制现场设备，由管理层控制运行，主要由全局控制器、大型ddc控制器、集成器、路由器、空调器智能工况分析器、水泵智能控制柜、阀门智能控制箱、冷却塔智能控制柜、主机通信网关、变流量控制柜、其他应用系统中央站组成，现场控制层是由ddc控制器及集成器与全局网络控制器支持的现场控制总线组成。
9.优选的，传感及执行层包括各受控设备和各类自控元器件，完成向ddc提供现场环境的测量和信号的采集、接收ddc发出的动作执行指令并实施。
10.优选的，所述智能监控平台由上位机、智能监控软件、打印机及ups设备组成，提供多项管理功能，对中央空调系统的运行跟踪、人员管理、设备管理提供参考数据，监控软件对室内外环境参数和暖通设备进行实时监控，包括设备的运行状态、故障状态、能耗数据、监测数值、调节设定值等运行参数。
11.优选的，中央空调制冷系统包括三个子系统，即制冷机系统、冷却水系统和冷冻水系统，所述制冷系统的控制策略为流量控制和温度控制，其中流量控制策略为：压差控制、温差控制，水系统温度控制包括冷却水进冷机水温和冷冻水出冷机水温控制。
12.优选的，制冷系统进行优化控制的任务或步骤包括以下几点：
13.(1).确定建筑物冷负荷及相关外部环境；
14.(2).确定制冷系统各设备组(冷水机组、冷却泵组和冷冻泵组等)的性能曲线；
15.(3).识别和确定控制变量的最优设定值，这些最优设定值应使整个系统的能耗最小；
16.(4).控制系统和子系统运行在优化设定值的调节。
17.优选的，所述中央空调制冷系统的优化控制功能可以分为5组，包括对三个子系统的优化控制(制冷机、冷却水系统、冷冻水系统)和对两个子系统之间的系统优化(制冷机和冷冻水之间及制冷机和冷却水系统之间)，其中，对三个子系统的优化属于局部优化，而考虑两个子系统之间相互影响的优化属于系统优化。
18.本发明提供了一种中央空调集成智能数字化控制节能系统。具备以下有益效果：
19.该一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，该系统实现了对暖通空调系统能源站制冷、制热的控制功能，以及系统监控信息的传递功能；实现了监测数据的准确性及控制的迅速响应，并保证系统较低的故障率，预测故障的发生以便及时维护系统；通过实施优化控制策略，对空调系统实时动态的运行工况进行数字量化的精确、前馈控制，实现系统能效优化，体现节能节省运行费用。
附图说明
20.图1为本发明中央空调制冷系统示意图；
21.图2为本发明中央空调制冷系统的优化控制功能示意图。
具体实施方式
22.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、完整的描述，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。
23.请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，包括设备工况、室内外环境数据采集系统、智能工况运算控制处理系统、数据通信桥接交换系统、数据运算输出系统、控制执行系统组成、集散式计算机控制系统、智能监控平台、中央空调制冷系统。
24.所述智能工况运算控制处理系统由室内(外)温湿度传感器，冷水机组动态运行的温度、压力、流量实时工况分析与仿真运算校正模块，室内末端空调用能设备(风机盘管)的换热工况采集处理模块以及ado动态数据联接、odbc/opc动态数据交换、vb/c++数据处理运算以及集成组态的交互运算数据库组成。
25.所述集散式计算机控制系统采用分布式控制系统，所述分布式控制系统为三层网络结构管理层、集成及现场控制层、传感/执行层。
26.所述管理层主要由中央空调集成智能控制软件操作站、系统服务器、实时通讯服务器、sql云数据库、人工智能、视音频监控、客户端、人机交互上位机、操作员工作站、工程师工作站等组成，完全基于tcp/ip，采用客户/服务器结构，可连接多个客户端，使用与服务端相同的界面，各个客户端均可以对设备进行监视和控制，同时管理层也支持web数据访问操作方式；其主要作用是对中央空调集成智能控制系统进行集中管理、监视、控制，并实现不同区域间的数据联网，是节能的监控管理平台，同时也是售后服务的管理平台。
27.所述集成层网络是基于tcp/ip，设置plc控制站控制现场设备，由管理层控制运行，主要由全局控制器、大型ddc控制器、集成器、路由器、空调器智能工况分析器、水泵智能控制柜、阀门智能控制箱、冷却塔智能控制柜、主机通信网关、变流量控制柜、其他应用系统中央站组成，现场控制层是由ddc控制器及集成器与全局网络控制器支持的现场控制总线组成。
28.传感及执行层包括各受控设备和各类自控元器件，完成向ddc提供现场环境的测量和信号的采集、接收ddc发出的动作执行指令并实施。
29.所述智能监控平台由上位机、智能监控软件、打印机及ups设备组成，提供多项管理功能，对中央空调系统的运行跟踪、人员管理、设备管理提供参考数据，监控软件对室内外环境参数和暖通设备进行实时监控，包括设备的运行状态、故障状态、能耗数据、监测数值、调节设定值等运行参数。
30.中央空调制冷系统包括三个子系统，即制冷机系统、冷却水系统和冷冻水系统，所述制冷系统的控制策略为流量控制和温度控制，其中流量控制策略为：压差控制、温差控制，水系统温度控制包括冷却水进冷机水温和冷冻水出冷机水温控制。
31.制冷系统进行优化控制的任务或步骤包括以下几点：
32.(1).确定建筑物冷负荷及相关外部环境；
33.(2).确定制冷系统各设备组(冷水机组、冷却泵组和冷冻泵组等)的性能曲线；
34.(3).识别和确定控制变量的最优设定值，这些最优设定值应使整个系统的能耗最
小；
35.(4).控制系统和子系统运行在优化设定值的调节。
36.所述中央空调制冷系统的优化控制功能可以分为5组，包括对三个子系统的优化控制(制冷机、冷却水系统、冷冻水系统)和对两个子系统之间的系统优化(制冷机和冷冻水之间及制冷机和冷却水系统之间)，其中，对三个子系统的优化属于局部优化，而考虑两个子系统之间相互影响的优化属于系统优化。
37.通过实时监测空调设备的运行状态、能耗数据、各类环境参数、故障预警及维护保养提示。友好的人机界面展示出直观、实时、准确的运行数据及报表，配合精准的时间标志，将监测计量数据自动反映到计算机系统，并可通过无线远程查看，更好地让客户了解设备的使用状况，通过内嵌程序优化运算后，对暖通空调系统各受控设备进行远程控制，使其均能高效、安全、稳定地运行，全面采集暖通空调系统的各种运行参数，通过实时数据与设定参数、实时曲线与自然曲线、实时数据与历史记录的对比分析，经内嵌程序优化运算后，利用各类控制技术，实现设备的顺序启停、故障诊断、时间管理、工况自动切换、寿命周期管理、设定值优化等功能，将监测、控制和优化功能融合在一起，结合自动化控制技术、网络技术和信息技术，简化操作难度，实现无人值守目标，自动操作，同时支持无线移动终端的应用，真正体现“智能”与“物联”化，设备自带详尽的各类故障报警与保护功能，系统自动跟踪采集来的状态数据和测量数据，实现机房内设备智能节能控制与安防系统相结合，提供全方位的报警功能，确保暖通空调系统的安全运行，系统通过智能化、互联化的管理平台，对能耗数据收集整理，进行能源供需计划和能源消耗预测分析，以能耗在线监测技术为基础，采用核心节能控制技术，综合考虑各种环境因素对耗能设备的影响，实现对暖通空调系统的节能控制，综合节能率可达到20％以上，在不影响空调效果，并确保空调末端服务质量和机组设备安全运行的前提下，根据对中央空调系统负荷变化的跟踪，系统自动调节各水泵的转速、台数；冷却塔风机的台数；并动态调节冷水机组的运行参数与台数，达到变水温与变水流的结合控制，智能动态变量调节，从而达到制冷主机节约能源，冷冻水泵、冷却水泵节约电能(与原运行状态进行比较)的效果。
38.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
39.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：包括设备工况、室内外环境数据采集系统、智能工况运算控制处理系统、数据通信桥接交换系统、数据运算输出系统、控制执行系统组成、集散式计算机控制系统、智能监控平台、中央空调制冷系统。2.根据权利要求1所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：所述智能工况运算控制处理系统由室内(外)温湿度传感器，冷水机组动态运行的温度、压力、流量实时工况分析与仿真运算校正模块，室内末端空调用能设备(风机盘管)的换热工况采集处理模块以及ado动态数据联接、odbc/opc动态数据交换、vb/c++数据处理运算以及集成组态的交互运算数据库组成。3.根据权利要求1所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：所述集散式计算机控制系统采用分布式控制系统，所述分布式控制系统为三层网络结构管理层、集成及现场控制层、传感/执行层。4.根据权利要求3所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：所述管理层主要由中央空调集成智能控制软件操作站、系统服务器、实时通讯服务器、sql云数据库、人工智能、视音频监控、客户端、人机交互上位机、操作员工作站、工程师工作站等组成，完全基于tcp/ip，采用客户/服务器结构，可连接多个客户端，使用与服务端相同的界面，各个客户端均可以对设备进行监视和控制，同时管理层也支持web数据访问操作方式；其主要作用是对中央空调集成智能控制系统进行集中管理、监视、控制，并实现不同区域间的数据联网，是节能的监控管理平台，同时也是售后服务的管理平台。5.根据权利要求3所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：所述集成层网络是基于tcp/ip，设置plc控制站控制现场设备，由管理层控制运行，主要由全局控制器、大型ddc控制器、集成器、路由器、空调器智能工况分析器、水泵智能控制柜、阀门智能控制箱、冷却塔智能控制柜、主机通信网关、变流量控制柜、其他应用系统中央站组成，现场控制层是由ddc控制器及集成器与全局网络控制器支持的现场控制总线组成。6.根据权利要求3所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：传感及执行层包括各受控设备和各类自控元器件，完成向ddc提供现场环境的测量和信号的采集、接收ddc发出的动作执行指令并实施。7.根据权利要求3所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：所述智能监控平台由上位机、智能监控软件、打印机及ups设备组成，提供多项管理功能，对中央空调系统的运行跟踪、人员管理、设备管理提供参考数据，监控软件对室内外环境参数和暖通设备进行实时监控，包括设备的运行状态、故障状态、能耗数据、监测数值、调节设定值等运行参数。8.根据权利要求1所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：中央空调制冷系统包括三个子系统，即制冷机系统、冷却水系统和冷冻水系统，所述制冷系统的控制策略为流量控制和温度控制，其中流量控制策略为：压差控制、温差控制，水系统温度控制包括冷却水进冷机水温和冷冻水出冷机水温控制。9.根据权利要求1所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：制冷系统进行优化控制的任务或步骤包括以下几点：(1).确定建筑物冷负荷及相关外部环境；(2).确定制冷系统各设备组(冷水机组、冷却泵组和冷冻泵组等)的性能曲线；
(3).识别和确定控制变量的最优设定值，这些最优设定值应使整个系统的能耗最小；(4).控制系统和子系统运行在优化设定值的调节。10.根据权利要求8所述一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，其特征在于：所述中央空调制冷系统的优化控制功能可以分为5组，包括对三个子系统的优化控制(制冷机、冷却水系统、冷冻水系统)和对两个子系统之间的系统优化(制冷机和冷冻水之间及制冷机和冷却水系统之间)，其中，对三个子系统的优化属于局部优化，而考虑两个子系统之间相互影响的优化属于系统优化。

技术总结
本发明公开了一种中央空调集成智能数字化控制节能系统，涉及中央空调控制系统技术领域，由设备工况、室内外环境数据采集系统、智能工况运算控制处理系统、数据通信桥接交换系统、数据运算输出系统、控制执行系统组成、集散式计算机控制系统、智能监控平台组成，该系统实现了对暖通空调系统能源站制冷、制热的控制功能，以及系统监控信息的传递功能；实现了监测数据的准确性及控制的迅速响应，并保证系统较低的故障率，预测故障的发生以便及时维护系统；通过实施优化控制策略，对空调系统实时动态的运行工况进行数字量化的精确、前馈控制，实现系统能效优化。实现系统能效优化。实现系统能效优化。


技术研发人员：秦祥熙 张朝 刘晔 王迪明 覃志忠 江海洋
受保护的技术使用者：百合花集团股份有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/8/24