一種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，所述控制裝置內(nèi)部設有室外溫度傳感器、室外相對濕度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷凍水流量計、冷凍水送水壓力傳感器、冷凍水回水壓力傳感器、冷卻水出口壓力傳感器、冷卻水入口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器、冷凍機負荷傳感器、通信接口電路、冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器、通信PLC控制器和微計算機；所述通信PLC控制器同時還與冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器、冷凍機負荷傳感器和微計算機相連。通過上述方式，本實用新型基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置節(jié)能效果明顯。
【專利說明】 —種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及中央空調(diào)節(jié)能控制裝置領域，特別是涉及一種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]全球能源日益短缺，中央空調(diào)能耗大，其節(jié)能控制裝置的創(chuàng)新和應用，得到了社會廣泛的支持。仿生學控制技術(shù)是一種基于大規(guī)模并行結(jié)構(gòu)、信息的分布式和并行處理等機制建立的一種數(shù)學模型，其對信息并行處理及并行推理的能力比傳統(tǒng)的方法要快得多，并且具有高度的非線性、模擬并行性、高度容錯性、自聯(lián)想自學習和自適應等許多特點。隨著近年來對仿生學研究的進一步加深，仿生學已經(jīng)逐步應用到工程技術(shù)的各個領域，如模式識別、自動控制、信號處理、輔助決策、人工智能等方面有較好的應用。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種運行穩(wěn)定性好、節(jié)能效果明顯、調(diào)控精度高、經(jīng)濟效益好的于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，所述控制裝置內(nèi)部設有室外溫度傳感器、室外相對濕度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷凍水流量計、冷凍水送水壓力傳感器、冷凍水回水壓力傳感器、冷卻水出口壓力傳感器、冷卻水入口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器、冷凍機負荷傳感器、通信接口電路、冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器、通信PLC控制器和微計算機；所述室外溫度傳感器、室外相對濕度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷凍水流量計、冷凍水送水壓力傳感器、冷凍水回水壓力傳感器、冷卻水出口壓力傳感器、冷卻水入口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器、冷凍機負荷傳感器、通信接口電路、冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器與所述通信PLC控制器相連，所述通信PLC控制器同時還與冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器、冷凍機負荷傳感器和微計算機相連。
[0005]在本實用新型一個較佳實施例中，所述室外溫度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷卻水入口溫度傳感器和冷卻水出口溫度傳感器為PT10型或貼片電阻傳感器。
[0006]在本實用新型一個較佳實施例中，所述室外相對濕度傳感器為濕敏電阻或濕敏電容式傳感器。
[0007]在本實用新型一個較佳實施例中，所述冷凍水流量計為外夾式超聲波流量計或渦街流量計。
[0008]在本實用新型一個較佳實施例中，所述冷凍水送水壓力計、冷凍水回水壓力計為數(shù)字電容壓差計。
[0009]在本實用新型一個較佳實施例中，所述冷凍機負荷傳感器為電力儀表型的傳感器。
[0010]在本實用新型一個較佳實施例中，所述控制器為PLC控制器。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置運行穩(wěn)定性好、節(jié)能效果明顯、調(diào)控精度高、經(jīng)濟效益好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0013]圖1是本實用新型的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置一較佳實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]附圖中各部件的標記如下:1、室外溫度傳感器；2、室外相對濕度傳感器；3、冷凍水送水溫度傳感器；4、冷凍水回水溫度傳感器；5、冷凍水流量計；6、冷凍水送水壓力傳感器；7、冷凍水回水壓力傳感器；8、冷卻水出口壓力傳感器；9、冷卻水入口溫度傳感器；10、冷卻水出口溫度傳感器；11、冷凍機負荷傳感器；12、通信接口電路；13、冷凍水泵變頻器；14、冷卻水泵變頻器；15、冷卻塔風機變頻器；16、通信PLC控制器；17、微計算機。

【具體實施方式】
[0015]下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]請參閱圖1，本實用新型實施例包括:
[0017]一種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，所述控制裝置內(nèi)部設有室外溫度傳感器1、室外相對濕度傳感器2、冷凍水送水溫度傳感器3、冷凍水回水溫度傳感器4、冷凍水流量計5、冷凍水送水壓力傳感器6、冷凍水回水壓力傳感器7、冷卻水出口壓力傳感器
8、冷卻水入口溫度傳感器9、冷卻水出口溫度傳感器10、冷凍機負荷傳感器11、通信接口電路12、冷凍水泵變頻器13、冷卻水泵變頻器14、冷卻塔風機變頻器15、通信PLC控制器16和微計算機17 ;所述微計算機17內(nèi)固化有控制程序、主機通訊卡和水泵數(shù)學模型以及數(shù)據(jù)庫，所述室外溫度傳感器1、室外相對濕度傳感器2、冷凍水送水溫度傳感器3、冷凍水回水溫度傳感器4、冷凍水流量計5、冷凍水送水壓力傳感器6、冷凍水回水壓力傳感器7、冷卻水出口壓力傳感器8、冷卻水入口溫度傳感器9、冷卻水出口溫度傳感器10、冷凍機負荷傳感器11、通信接口電路12、冷凍水泵變頻器13、冷卻水泵變頻器14、冷卻塔風機變頻器15與所述通信PLC控制器16相連，所述通信PLC控制器16同時還與冷凍水泵變頻器13、冷卻水泵變頻器14、冷卻塔風機變頻器15、冷凍機負荷傳感器11和微計算機17相連。
[0018]微計算機17在接受傳輸過來的各種信息后，經(jīng)過其仿生學系統(tǒng)自動預測出冷凍水泵變頻器13、冷卻水泵變頻器14、冷卻塔風機變頻器15的運行頻率，并由微計算機17發(fā)出指令通信PLC控制器16對變頻器和冷凍機運行參數(shù)進行調(diào)整，實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)各設備能跟隨負荷自動進行調(diào)整，從而達到節(jié)約能耗的目的。隨著系統(tǒng)的運行，微計算機17內(nèi)的數(shù)據(jù)庫會自主存儲歷史數(shù)據(jù)，在對歷史數(shù)據(jù)進行比較后，會自動選擇最優(yōu)解，從而達到了自學習自優(yōu)化的功能。因此，本實用新型所述的控制裝置在自動檢測室外溫度傳感器1、室外相對濕度傳感器2、中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水送水溫度傳感器3、冷凍水回水溫度傳感器4、冷凍水流量計5、冷凍水送水壓力傳感器6、冷凍水回水壓力傳感器7、冷卻水出口壓力傳感器
8、冷卻水入口溫度傳感器9、冷卻水出口溫度傳感器10和冷凍機負荷傳感器11等各種傳感器的信號后，由微計算機17及固化在微計算機17中的控制程序在滿足系統(tǒng)正常運行的情況下自動預測出冷凍水泵變頻器13、冷卻水泵變頻器14和冷卻塔風機變頻器15的運行頻率以及冷凍機的運行參數(shù)，并由微計算機17發(fā)出指令通過通信PLC控制器16變頻器進行調(diào)整，實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)各設備能跟隨負荷自動進行調(diào)整，從而達到節(jié)約能耗的目的。
[0019]以下給出本實用新型的一個工程實例，在原有的中央空調(diào)系統(tǒng)中使用以下設備，并且將其電性連接成一套完整的控制裝置。
[0020]所述室外溫度傳感器1、冷凍水送水溫度傳感器3、冷凍水回水溫度傳感器4、冷卻水入口溫度傳感器9和冷卻水出口溫度傳感器10為PT100型或貼片電阻傳感器。冷凍水送水溫度傳感器3和冷凍水回水溫度傳感器4皆使用上海韓感電子科技有限公司生產(chǎn)的BW1000TB/0200型號的溫度傳感器。冷卻水入口溫度傳感器9和冷卻水出口溫度傳感器10使用上海韓感電子科技有限公司生產(chǎn)的型號為BW1000TB/0200的溫度傳感器。
[0021]另外，所述室外相對濕度傳感器2為濕敏電阻或濕敏電容式傳感器。所述室外溫度傳感器I和室外相對濕度傳感器2兩者皆采用西門子公司生產(chǎn)的型號為QFA317+AQF3100的溫濕度傳感器。
[0022]另外，所述冷凍水流量計5為外夾式超聲波流量計或渦街流量計。所述冷凍水流量計5使用德國科隆公司生產(chǎn)的DWM2000型號的流量計。
[0023]另外，所述冷凍水送水壓力傳感器6、冷凍水回水壓力傳感器7為數(shù)字電容壓差計。其皆使用瑞士 HUBA公司生產(chǎn)的型號為HUBA501的壓差計。
[0024]另外，所述冷凍機負荷傳感器11為電力儀表型的傳感器。冷凍機負荷傳感器11采用法國溯高美多功能電力儀表公司生產(chǎn)的型號為DIRIS AlO的傳感器。
[0025]另外，所述通信控制器為通信PLC控制器16，該通信PLC控制器16使用西門子公司生產(chǎn)的PLCs7-300系列6ES7312-1AE13-0AB0的控制器。
[0026]微計算機17固化在微計算機17制程序接受各種信息，經(jīng)過其人仿生學控制系統(tǒng)自動預測出冷凍水泵變頻器14、冷卻水泵變頻器15和冷卻塔風機變頻器15的運行頻率以及冷凍機通訊卡的各個參數(shù)，并由微計算機17出指令通過PLC控制器對其進行調(diào)整，實現(xiàn)中央空調(diào)格設備能跟隨負荷自動進行調(diào)整，從而達到節(jié)約能源的目的。其中，微計算機17使用戴爾計算機，所述冷凍水泵變頻器13、冷卻水泵變頻器14、冷卻塔風機變頻器15皆使用ABB公司生產(chǎn)的ACS510型變頻器。
[0027]仿生學控制系統(tǒng)可采用計算機語言編制而成，模型分為3層，分別為輸入層、隱含層和輸出層。利用通用BP算法，其輸入層為9個，分別為室外溫度傳感器1、室外相對濕度傳感器2、冷凍水送水溫度傳感器3、冷凍水回水溫度傳感器4、冷凍水流量計5、冷凍水送水壓力傳感器6、冷凍水回水壓力傳感器7、冷卻水出口壓力傳感器8、冷卻水入口溫度傳感器
9、冷卻水出口溫度傳感器10和冷凍機負荷傳感器11。輸出層為4個，分別為冷凍水泵運行頻率、冷卻水泵運行頻率和冷卻塔風機運行頻率和主機運行參數(shù)。訓練樣本采用專家根據(jù)經(jīng)驗和計算所得的數(shù)據(jù)庫，訓練完成后，仿生學控制系統(tǒng)可根據(jù)可自動記錄運行數(shù)據(jù)，并進行不斷的自我優(yōu)化，記錄最優(yōu)數(shù)據(jù)。通過仿生學控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫微計算機17動預測出中央空調(diào)系統(tǒng)各設備(冷凍機冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機)最低總能耗的最佳解的近似解，輸出一組經(jīng)過優(yōu)化組合后的冷凍水運行頻率、冷卻水運行頻率和冷卻塔風機運行頻率以及主機運行參數(shù)，實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)各設備嫩而過跟隨負荷自動進行調(diào)整，從而達到節(jié)約能源的目的。
[0028]該控制裝置經(jīng)過安裝調(diào)試完成后，運行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，滿足工廠車間所需的空調(diào)參數(shù)的控制精度。采用對比測試節(jié)能率，即在外界大氣參數(shù)基本一致和工廠生產(chǎn)車間產(chǎn)量不變的情況下，原傳統(tǒng)工況運行24H與節(jié)能工況運行24H，根據(jù)所記錄的有功電表讀數(shù)來進行分析計算，實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)整體節(jié)能23%，每年約為客戶節(jié)省電量370萬KWH，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會環(huán)境效益。
[0029]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置運行穩(wěn)定性好、節(jié)能效果明顯、調(diào)控精度高、經(jīng)濟效益好。
[0030]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的【技術(shù)領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述控制裝置內(nèi)部設有室外溫度傳感器、室外相對濕度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷凍水流量計、冷凍水送水壓力傳感器、冷凍水回水壓力傳感器、冷卻水出口壓力傳感器、冷卻水入口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器、冷凍機負荷傳感器、通信接口電路、冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器、通信PLC控制器和微計算機；所述室外溫度傳感器、室外相對濕度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷凍水流量計、冷凍水送水壓力傳感器、冷凍水回水壓力傳感器、冷卻水出口壓力傳感器、冷卻水入口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器、冷凍機負荷傳感器、通信接口電路、冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器與所述通信PLC控制器相連，所述通信PLC控制器同時還與冷凍水泵變頻器、冷卻水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器、冷凍機負荷傳感器和微計算機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述室外溫度傳感器、冷凍水送水溫度傳感器、冷凍水回水溫度傳感器、冷卻水入口溫度傳感器和冷卻水出口溫度傳感器為PTlOO型或貼片電阻傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述室外相對濕度傳感器為濕敏電阻或濕敏電容式傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述冷凍水流量計為外夾式超聲波流量計或渦街流量計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述冷凍水送水壓力計、冷凍水回水壓力計為數(shù)字電容壓差計。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述冷凍機負荷傳感器為電力儀表型的傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于仿生學的自優(yōu)化中央空調(diào)節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述控制器為PLC控制器。
【文檔編號】F24F11/00GK204043126SQ201420343725
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】杭威, 葉晶杰, 黃曉東 申請人:上海涵智能源科技有限公司