專利名稱：中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置及其控制方法，屬于能效智能控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為大型公共建筑內(nèi)部重點(diǎn)耗能設(shè)備，中央空調(diào)系統(tǒng)的耗電一般要占整座建筑耗電的40%以上。而中央空調(diào)機(jī)組是以滿足使用場(chǎng)所的最大冷熱量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而在實(shí)際應(yīng)用中，消耗的冷熱負(fù)荷是變化的，一般與最大設(shè)計(jì)供冷熱量存在著很大的差異，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行約90%以上時(shí)間運(yùn)行在非滿載額定狀態(tài)。傳統(tǒng)的中央空調(diào)水、風(fēng)系統(tǒng)均一般采用調(diào)節(jié)閥門(mén)或風(fēng)門(mén)開(kāi)度的方式來(lái)調(diào)節(jié)水量和風(fēng)量，這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)不僅消耗大量能源，而且、調(diào)節(jié)品質(zhì)難以達(dá)到理想狀態(tài)而導(dǎo)致空調(diào)的舒適度不良；即使現(xiàn)有的部分中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻器調(diào)節(jié)泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式來(lái)調(diào)節(jié)水量和風(fēng)量，由于中央空調(diào)負(fù)荷的隨動(dòng)性和控制系統(tǒng)工作模式單一、控制算法簡(jiǎn)單、控制策略不能實(shí)時(shí)更新，也不能最大限度的節(jié)約能源，同時(shí)不同程度的造成空調(diào)的舒適度不良。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置及其控制方法，通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行效率，能夠達(dá)到高效節(jié)能、智能控制的目的。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，包括模糊控制器、數(shù)據(jù)采集裝置、觸摸顯示屏和上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集裝置、觸摸顯示屏和上位機(jī)分別與模糊控制器連接，所述模糊控制器與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置連接，其特征是，還包括遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與模糊控制器連接；所述數(shù)據(jù)采集裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器和冷熱量表；所述中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置包括冷溫泵、冷卻泵、風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥和中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)；所述模糊控制器包括工藝參數(shù)采集濾波處理模塊、協(xié)調(diào)解析控制模塊、中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊、邏輯信號(hào)輸出模塊、調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊和反饋信號(hào)采集處理模塊；所述協(xié)調(diào)解析控制模塊分別與工藝參數(shù)采集濾波處理模塊、中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊和反饋信號(hào)采集處理模塊連接，所述邏輯信號(hào)輸出模塊和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊分別與中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊連接；所述工藝參數(shù)采集濾波處理模塊與數(shù)據(jù)采集裝置連接，用以實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給協(xié)調(diào)解析控制模塊；所述反饋信號(hào)采集處理模塊與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置連接，用于實(shí)時(shí)采集中央空調(diào)系統(tǒng)的溫度、壓力、流量和開(kāi)關(guān)量信號(hào)并發(fā)送給所述協(xié)調(diào)解析控制模塊，所述協(xié)調(diào)解析控制模塊與觸摸顯示屏、上位機(jī)和遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接，用以接收數(shù)據(jù)和控制指令，并根據(jù)控制指令向中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊發(fā)送工作指令并轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)采集信息，所述中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集信息進(jìn)行尋優(yōu)數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)邏輯信號(hào)輸出模塊和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊向中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置發(fā)送相關(guān)操作指令。進(jìn)一步地，所述工藝參數(shù)采集濾波處理模塊包括微處理器、信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、濾波器和第一 CAN通信模塊，所述信號(hào)調(diào)理單元與溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器和冷熱量表連接，用以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，并依此經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和濾波后發(fā)送給微處理器，所述微處理器通過(guò)第一 CAN通信模塊將處理后的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給協(xié)調(diào)解析控制模塊。進(jìn)一步地，所述協(xié)調(diào)解析控制模塊包括ARM微處理器以及分別與ARM微處理器連接的第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、第一 FLASH存儲(chǔ)器、RS485通信模塊、以太網(wǎng)單元、無(wú)線監(jiān)控模塊和第二 CAN通信模塊；所述ARM微處理器通過(guò)SPI總線分別與第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和第一 FLASH存儲(chǔ)器連接；所述ARM微處理器通過(guò)RS485通信模塊與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接；所述ARM微處理器通過(guò)以太網(wǎng)單元分別與上位機(jī)和觸摸顯示屏連接；所述ARM微處理器通過(guò)無(wú)線監(jiān)控模塊與無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)連接；所述ARM微處理器通過(guò)第二 CAN通信模塊與工藝參數(shù)采集濾波處理模塊連接。
進(jìn)一步地，所述中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器以及分別與數(shù)字信號(hào)處理器連接的第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、第二 FLASH存儲(chǔ)器、第三CAN通信模塊、雙口 RAM模塊和時(shí)鐘模塊；所述數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)SPI總線分別與第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和第二FLASH存儲(chǔ)器接；所述數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)雙口 RAM模塊與協(xié)調(diào)解析控制模塊連接；所述數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)第三CAN通信模塊分別與邏輯信號(hào)輸出模塊和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊連接；所述時(shí)鐘模塊通過(guò)IIC總線與數(shù)字信號(hào)處理器連接。進(jìn)一步地，所述邏輯信號(hào)輸出模塊包括微處理器、信號(hào)隔離單元、驅(qū)動(dòng)單元、繼電器和并行緩沖器，所述微處理器通過(guò)并行緩沖器與中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊連接；所述微處理器通過(guò)信號(hào)隔離單元與驅(qū)動(dòng)單元連接，所述驅(qū)動(dòng)單元與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置的繼電器連接。進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊包括微處理器、信號(hào)隔離單元、電流輸出單元、并行緩沖器，所述微處理器通過(guò)并行緩沖器與中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊連接；所述微處理器通過(guò)信號(hào)隔離單元與電流輸出單元連接，所述電流輸出單元與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置連接。進(jìn)一步地，所述反饋信號(hào)采集處理模塊包括信號(hào)隔離單元、微處理器和CAN通信模塊，所述微處理器通過(guò)信號(hào)隔離單元分別與設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置上的溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器連接，微處理器通過(guò)CAN通信模塊與協(xié)調(diào)解析控制模塊連接。一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制方法，用以中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器裝置對(duì)中央空調(diào)的冷溫水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)和主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行全面控制，所述中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置通過(guò)以太網(wǎng)單元接受遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令與數(shù)據(jù)或通過(guò)通信模塊接受現(xiàn)場(chǎng)上位機(jī)和觸摸屏發(fā)出的控制指令與數(shù)據(jù)進(jìn)行自尋優(yōu)智能模糊控制工作，其特征是，所述中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制方法包括工頻模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程和節(jié)能模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程，所述節(jié)能模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程包括舒適度模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程和自動(dòng)模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程;
所述工頻模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程包括以下過(guò)程采集中央空調(diào)系統(tǒng)的冷溫水的供、回水溫度、壓力、流量和冷熱量，采集中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水的供、回水溫度、壓力、流量和冷熱量，米集中央空調(diào)系統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)王機(jī)運(yùn)彳丁參數(shù)、栗的運(yùn)彳丁狀態(tài)和能耗彳目息，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器裝置對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，并將分析處理結(jié)果進(jìn)行顯示，以便進(jìn)行監(jiān)視；所述舒適度模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程需要進(jìn)行確認(rèn)中央空調(diào)系統(tǒng)所需的實(shí)際負(fù)荷、分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出特性、采集工藝數(shù)據(jù)和內(nèi)外環(huán)境參數(shù)、遺傳計(jì)算、尋優(yōu)處理、輸出并采集反饋信息并形成歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，最后調(diào)整運(yùn)行工作策略，具體包括以下過(guò)程I)確認(rèn)系統(tǒng)所需的實(shí)際負(fù)荷
將舒適度的感念引入到對(duì)中央空調(diào)的控制中，選用的三個(gè)參數(shù)為溫度，相對(duì)濕度和風(fēng)速；根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，利用長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，如式(I)F-- I ^/-0.55(1.8/- 26)(1-rA)-3.2Vv-i 32 ⑴式中，F(xiàn)為舒適度指數(shù)；t為被控房間內(nèi)溫度；rh為被控房間內(nèi)相對(duì)濕度；v為被控房間內(nèi)風(fēng)速；一般舒適環(huán)境的F值在51-78之間，最佳舒適度值在60 ;在影響舒適度的溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速三個(gè)參數(shù)中，最重要的是溫度，其次是濕度，最后是風(fēng)速；一般在室內(nèi)開(kāi)啟空調(diào)時(shí)的風(fēng)速為lm/s-2m/s,取均值I. 5m/s,簡(jiǎn)化后得到式(2)F = I. 8t-0. 55(1. 8t-26) (l-rh)+28. 08 (2)通過(guò)式(2)得出系統(tǒng)控制舒適溫度和舒適濕度，再根據(jù)建筑物的有效面積和室外溫濕度計(jì)算出系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷量需求；2)分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行系統(tǒng)輸出特性在中央空調(diào)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要為水泵和風(fēng)機(jī)，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器對(duì)水泵和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行分析，以工藝參數(shù)采集模塊識(shí)別的泵信息和用戶輸入信息做為基礎(chǔ)，用下列式(3)、式(4)和式(5)三個(gè)公式為計(jì)算依據(jù)
r β -7Γ~~
"ο( 3)
f \2 H1 ( I—L=—
KnOj(4)
N1 ( H1 丫—
0(u>式(3) 式(5)中Q0，HO, n0, NO分別為水泵在額定工況下的流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、功率，Ql, HI, nl, NI分別為水泵在實(shí)際工況下的流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、功率；由式(3) 式(5)可得出式(6)
!=⑷2=⑷2眷込卩一…具)]瓦-m-⑵⑷因此，所有的相似工況點(diǎn)必須滿足式(7):
f含………含常量 ⑴根據(jù)上述的控制方法，實(shí)時(shí)計(jì)算泵的高效率轉(zhuǎn)速區(qū)間的工作范圍為35HZ 45HZ ；3)采集工藝數(shù)據(jù)和內(nèi)外環(huán)境參數(shù)、遺傳計(jì)算、尋優(yōu)處理由上述步驟I)和步驟2)的計(jì)算，得出在維持舒適度情況下的高效率的轉(zhuǎn)速區(qū)間，對(duì)采集的工藝數(shù)據(jù)、內(nèi)外環(huán)境參數(shù)以及計(jì)算得到的需求量進(jìn)行模糊處理，從而快速得到最優(yōu)解；4)輸出并采集反饋信息，形成歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)整運(yùn)行工作策略 通過(guò)上述步驟I)至步驟3)計(jì)算得出冷溫泵、冷卻泵、風(fēng)機(jī)、主機(jī)的運(yùn)行要求頻率和運(yùn)行狀態(tài)，然后經(jīng)信號(hào)輸出單元進(jìn)行輸出到中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，并采集中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置的反饋信息；最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，形成歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；如果發(fā)現(xiàn)信號(hào)輸出與反饋信息不相符時(shí)及時(shí)調(diào)整工作策略滿足運(yùn)行條件；當(dāng)選擇關(guān)機(jī)或掉電后，系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；所述自動(dòng)模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程需要進(jìn)行確認(rèn)系統(tǒng)所需的實(shí)際負(fù)荷、分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出特性、采集工藝數(shù)據(jù)和內(nèi)外環(huán)境參數(shù)、遺傳計(jì)算、尋優(yōu)處理、輸出并采集反饋信息并形成歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，最后調(diào)整運(yùn)行工作策略，具體包括以下過(guò)程I)確認(rèn)系統(tǒng)所需的實(shí)際負(fù)荷該模式適用于人員流動(dòng)比較大的場(chǎng)合，該模式采用分段調(diào)節(jié)，該模式用戶輸入人員高峰信息，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；在人員高峰階段采用舒適度模式，其處理方法如下將舒適度的感念引入到對(duì)中央空調(diào)的控制中，選用的三個(gè)參數(shù)為溫度，相對(duì)濕度和風(fēng)速；根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，利用長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，如式(I)F =1.8 -0.55(1 ·8 — 26)(1 — rh) -3.2>/v + 32 ⑴式中，F(xiàn)為舒適度指數(shù)；t為被控房間內(nèi)溫度；rh為被控房間內(nèi)相對(duì)濕度；v為被控房間內(nèi)風(fēng)速；—般舒適環(huán)境的F值在51-78之間,最佳舒適度值在60 ;在影響舒適度的溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速三個(gè)參數(shù)中，最重要的是溫度，其次是濕度，最后是風(fēng)速；一般在室內(nèi)開(kāi)啟空調(diào)時(shí)的風(fēng)速為lm/s-2m/s,取均值I. 5m/s,簡(jiǎn)化后得到式(2)F = I. 8t-0. 55(1. 8t-26) (l-rh)+28. 08 (2)通過(guò)式(2)得出系統(tǒng)控制舒適溫度和舒適濕度，再根據(jù)建筑物的有效面積和室外溫濕度計(jì)算出系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷量需求；當(dāng)人員未處于高峰時(shí)期，采用氣象參數(shù)決定系統(tǒng)的負(fù)荷，定義滿負(fù)荷量為100%，當(dāng)制冷季節(jié)，溫度越高、濕度越低，中央空調(diào)所需的負(fù)荷較大，反之較小；當(dāng)制熱季節(jié)，溫度越高、濕度越高，中央空調(diào)所需的負(fù)荷較小，反之較大；采集的空氣質(zhì)量參數(shù)，作為偏差，計(jì)算出系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷量需求；2 )分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行系統(tǒng)輸出特性在中央空調(diào)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要為水泵和風(fēng)機(jī)，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器對(duì)水泵和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行分析，以工藝參數(shù)采集模塊識(shí)別的泵信息和用戶輸入信息做為基礎(chǔ)，用下列式(3)、式(4)和式(5)三個(gè)公式為計(jì)算依據(jù)
權(quán)利要求
1.一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，包括模糊控制器、數(shù)據(jù)采集裝置、觸摸顯示屏(12)和上位機(jī)(13)，所述數(shù)據(jù)采集裝置、觸摸顯示屏(12)和上位機(jī)(13)分別與模糊控制器連接，所述模糊控制器與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置連接，其特征是，還包括遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)(14)，所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)(14)與模糊控制器連接； 所述數(shù)據(jù)采集裝置包括溫度傳感器(15)、濕度傳感器(16)、壓力傳感器(17)和冷熱量表(18)； 所述中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置包括冷溫泵(7)、冷卻泵(8)、風(fēng)機(jī)(9)、調(diào)節(jié)閥(10)和中央空調(diào)系統(tǒng)王機(jī)(11); 所述模糊控制器包括工藝參數(shù)采集濾波處理模塊(I)、協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)、中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)、邏輯信號(hào)輸出模塊(4)、調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊(5)和反饋信號(hào)采集處理模塊出)；所述協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)分別與工藝參數(shù)采集濾波處理模塊(I)、中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)和反饋信號(hào)采集處理模塊(6)連接，所述邏輯信號(hào)輸出模塊(4)和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊(5)分別與中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)連接；所述工藝參數(shù)采集濾波處理模塊(1)與數(shù)據(jù)采集裝置連接，用以實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給協(xié)調(diào)解析控制模塊(2);所述反饋信號(hào)采集處理模塊(6)與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置連接，用于實(shí)時(shí)采集中央空調(diào)系統(tǒng)的溫度、壓力、流量和開(kāi)關(guān)量信號(hào)并發(fā)送給所述協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)，所述協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)與觸摸顯示屏、上位機(jī)和遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接，用以接收數(shù)據(jù)和控制指令，并根據(jù)控制指令向中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)發(fā)送工作指令并轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)采集信息，所述中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)根據(jù)數(shù)據(jù)采集信息進(jìn)行尋優(yōu)數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)邏輯信號(hào)輸出模塊(4)和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊(5)向中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置發(fā)送相關(guān)操作指令。
2.如權(quán)利要求I所述的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，其特征是，所述的工藝參數(shù)采集濾波處理模塊(I)包括微處理器(101)、信號(hào)調(diào)理單元(102)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(103)、濾波器(104)和第一 CAN通信模塊(105)，所述信號(hào)調(diào)理單元(102)與溫度傳感器(15)、濕度傳感器(16)、壓力傳感器(17)和冷熱量表(18)連接，用以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，并依此經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(103)和濾波器(104)對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和濾波后發(fā)送給微處理器(101)，所述微處理器(101)通過(guò)第一 CAN通信模塊(105)將處理后的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，其特征是，所述協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)包括ARM微處理器(201)以及分別與ARM微處理器(201)連接的第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(202)、第一 FLASH存儲(chǔ)器(203)、RS485通信模塊(204)、以太網(wǎng)單元(205)、無(wú)線監(jiān)控模塊(206)和第二 CAN通信模塊(207);所述ARM微處理器(201)通過(guò)SPI總線分別與第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(202)和第一 FLASH存儲(chǔ)器(203)連接；所述ARM微處理器(201)通過(guò)通信模塊(204)與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接；所述ARM微處理器(201)通過(guò)以太網(wǎng)單元(205)分別與上位機(jī)和觸摸顯示屏(12)連接；所述ARM微處理器(201)通過(guò)無(wú)線監(jiān)控模塊(206)與無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)連接；所述ARM微處理器(201)通過(guò)第二 CAN通信模塊(207)與工藝參數(shù)采集濾波處理模塊(I)連接。
4.如權(quán)利要求I所述的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，其特征是，所述中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)包括數(shù)字信號(hào)處理器(301)以及分別與數(shù)字信號(hào)處理器(301)連接的第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(302)、第二 FLASH存儲(chǔ)器(303)、第三CAN通信模塊(304)、雙口 RAM模塊(305)和時(shí)鐘模塊(306);所述數(shù)字信號(hào)處理器(301)通過(guò)SPI總線分別與第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(302)和第二 FLASH存儲(chǔ)器(303)連接；所述數(shù)字信號(hào)處理器(301)通過(guò)雙口 RAM模塊(305)與協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)連接；所述數(shù)字信號(hào)處理器(301)通過(guò)第三CAN通信模塊(304)分別與邏輯信號(hào)輸出模塊(4)和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊(5)連接；所述時(shí)鐘模塊(306)通過(guò)IIC總線與數(shù)字信號(hào)處理器(301)連接。
5.如權(quán)利要求I所述的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，其特征是，所述邏輯信號(hào)輸出模塊(4)包括微處理器、信號(hào)隔離單元、驅(qū)動(dòng)單元、繼電器和并行緩沖器，所述微處理器通過(guò)并行緩沖器與中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)連接；所述微處理器(22)通過(guò)信號(hào)隔離單元與驅(qū)動(dòng)單元連接，所述驅(qū)動(dòng)單元與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置的繼電器連接。
6.如權(quán)利要求I所述的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，其特征是，所述調(diào)節(jié)信號(hào)輸出模塊(5)包括微處理器、信號(hào)隔離單元、電流輸出單元、并行緩沖器，所述微處理器通過(guò)并行緩沖器與中央空調(diào)尋優(yōu)算法模塊(3)連接；所述微處理器通過(guò)信號(hào)隔離單元與電流輸出單元連接，所述電流輸出單元與中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置連接。
7.如權(quán)利要求I所述的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，其特征是，所述反饋信號(hào)采集處理模塊(6)包括信號(hào)隔離單元、微處理器和CAN通信模塊，所述微處理器通過(guò)信號(hào)隔離單元分別與設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置上的溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器連接，微處理器通過(guò)CAN通信模塊與協(xié)調(diào)解析控制模塊(2)連接。
8.—種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制方法，用以中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器裝置對(duì)中央空調(diào)的冷溫水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)和主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行全面控制，所述中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置通過(guò)以太網(wǎng)單元接受遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令與數(shù)據(jù)或通過(guò)通信模塊接受現(xiàn)場(chǎng)上位機(jī)和觸摸屏發(fā)出的控制指令與數(shù)據(jù)進(jìn)行自尋優(yōu)智能模糊控制工作，其特征是，所述中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制方法包括工頻模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程和節(jié)能模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程，所述節(jié)能模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程包括舒適度模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程和自動(dòng)模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程; 所述工頻模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程包括以下過(guò)程 采集中央空調(diào)系統(tǒng)的冷溫水的供、回水溫度、壓力、流量和冷熱量， 采集中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水的供、回水溫度、壓力、流量和冷熱量， 采集中央空調(diào)系統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)運(yùn)行參數(shù)、泵的運(yùn)行狀態(tài)和能耗信息，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器裝置對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，并將分析處理結(jié)果進(jìn)行顯示，以便進(jìn)行監(jiān)視； 所述舒適度模式下自尋優(yōu)智能模糊控制過(guò)程需要進(jìn)行確認(rèn)中央空調(diào)系統(tǒng)所需的實(shí)際負(fù)荷、分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出特性、采集工藝數(shù)據(jù)和內(nèi)外環(huán)境參數(shù)、遺傳計(jì)算、尋優(yōu)處理、輸出并采集反饋信息并形成歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，最后調(diào)整運(yùn)行工作策略，具體包括以下過(guò)程 I)確認(rèn)系統(tǒng)所需的實(shí)際負(fù)荷 將舒適度的感念引入到對(duì)中央空調(diào)的控制中，選用的三個(gè)參數(shù)為溫度，相對(duì)濕度和風(fēng)速；根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，利用長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，如式(I)F = 1.8/ - 0.55(1.8/ - 26)(1 - rh) -3.2^ + 32 ⑴式中，F(xiàn)為舒適度指數(shù)；t為被控房間內(nèi)溫度；rh為被控房間內(nèi)相對(duì)濕度；v為被控房間內(nèi)風(fēng)速； 一般舒適環(huán)境的F值在51-78之間，最佳舒適度值在60 ;在影響舒適度的溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速三個(gè)參數(shù)中，最重要的是溫度，其次是濕度，最后是風(fēng)速；一般在室內(nèi)開(kāi)啟空調(diào)時(shí)的風(fēng)速為lm/s-2m/s,取均值I. 5m/s,簡(jiǎn)化后得到式(2)F=L 8t-0. 55(1. 8t-26) (l-rh) +28. 08 (2) 通過(guò)式(2)得出系統(tǒng)控制舒適溫度和舒適濕度，再根據(jù)建筑物的有效面積和室外溫濕度計(jì)算出系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷量需求； 2)分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行系統(tǒng)輸出特性 在中央空調(diào)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要為水泵和風(fēng)機(jī)，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器對(duì)水泵和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行分析，以工藝參數(shù)采集模塊識(shí)別的泵信息和用戶輸入信息做為基礎(chǔ)，用下列式(3)、式(4)和式(5)三個(gè)公式為計(jì)算依據(jù)
9.根據(jù)權(quán)利要求8所示的一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制方法，其特征是，所述尋優(yōu)處理過(guò)程包括對(duì)冷溫水系統(tǒng)采用自尋優(yōu)能效跟蹤控制過(guò)程、冷卻水系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用最佳轉(zhuǎn)換效率控制過(guò)程和對(duì)主機(jī)采用能效跟蹤控制過(guò)程， 所述對(duì)冷溫水系統(tǒng)采用自尋優(yōu)能效跟蹤控制過(guò)程如下當(dāng)環(huán)境溫度、中央空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，各路冷溫水的供、回水溫度、溫差和流量亦隨之變化，流量計(jì)、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測(cè)到的這些參數(shù)送至中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置，中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)計(jì)算出空調(diào)負(fù)荷所需的制冷量以及各路冷溫水供、回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并以此調(diào)節(jié)各變頻器輸出頻率，控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量使冷凍水系統(tǒng)的供回水溫度、溫差、壓差和流量運(yùn)行在自尋優(yōu)智能模糊控制器給出的最優(yōu)值； 所述對(duì)冷卻水系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用最佳轉(zhuǎn)換效率控制過(guò)程如下當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，中央空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷率將隨之變化，主機(jī)冷凝器的最佳熱轉(zhuǎn)換溫度也隨之變化；自尋優(yōu)智能模糊控制裝置依據(jù)所采集的冷卻水的供、回水溫度、溫差和流量及歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出主機(jī)冷凝器的最佳熱轉(zhuǎn)換溫度及冷卻水最佳出、入口溫度，并以此調(diào)節(jié)冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器的輸出頻率，控制冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水的流量和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，使冷卻水的進(jìn)、出口溫度逼近模糊控制器給出的最優(yōu)值； 所述對(duì)主機(jī)能效跟蹤控制過(guò)程如下對(duì)中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)全面采集中央空調(diào)的各種工藝數(shù)據(jù)和內(nèi)外環(huán)境參數(shù)參數(shù)，利用能效跟蹤控制，對(duì)這些相互關(guān)聯(lián)、相互影響的主機(jī)運(yùn)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制，以滿足中央空調(diào)系統(tǒng)非線性和時(shí)變性的要求，使空調(diào)主機(jī)始終運(yùn)行在最佳工況，以保持最高的能效效率，從而減少主機(jī)的能耗；所述工藝數(shù)據(jù)和內(nèi)外環(huán)境參數(shù)參數(shù)包括環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量，冷溫水的供、回水溫度、壓力、流量、冷熱量，冷卻水的供回水溫度、壓力、流量、冷熱量，主機(jī)運(yùn)行參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制裝置及其控制方法，通過(guò)采集中央空調(diào)系統(tǒng)各控制點(diǎn)工藝參數(shù)和室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷量和末端冷熱源需要，實(shí)時(shí)跟蹤控制末端和循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行效率，優(yōu)化調(diào)整主機(jī)的運(yùn)行周期，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行能效的全面控制，使系統(tǒng)始終保持在高能效比的工況下運(yùn)行。同時(shí)，本發(fā)明把中央空調(diào)系統(tǒng)的工藝數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，形成智能控制庫(kù)，通過(guò)中央空調(diào)自尋優(yōu)智能模糊控制器進(jìn)行分析、運(yùn)算等技術(shù)處理，產(chǎn)生新的控制策略，實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)控制算法，節(jié)能潛力挖掘，優(yōu)化系統(tǒng)能耗，簡(jiǎn)化操作，以此調(diào)整系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行效率，達(dá)到高效節(jié)能、智能控制的目的。
文檔編號(hào)F24F11/02GK102721156SQ20121022466
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月30日
發(fā)明者李鋼 申請(qǐng)人:李鋼