一种地铁站空调多模式智慧控制系统的制作方法

1.本发明属于地铁车站通风空调系统技术领域，具体的讲涉及一种地铁站空调多模式智慧控制系统。


背景技术：

2.当前普遍现行的地铁bas系统虽能够实现bas终端对地铁空调系统参数的监视和控制，进而通过程序管理实现定时启停与模式协控，却难以对系统进行更高级的能源管控。按照《地铁设计规范》gb50157-2013的要求，地铁车站需要有节能系统作为子系统存在，而现行的节能系统其系统构架过于简单，不能满足各种复杂情况下的节能需求。实际上，由于目前疫情的影响，节能相关的因素变得更为复杂。如某地区防疫出现警示，再按照原有的内循环式通风节能方式即已经不合时宜。而一直采用全新风的通风模式运行又使得基本的节能要求被束之高阁。即使在无疫情的一般运行条件下，原有的模式切换方案也有着诸多缺陷。旧有的模式切换方案忽视了人的影响，单纯以温度为第一需求，过度强调了水系统的作用而忽视了环境与人之间相互的影响。这些都是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种地铁站空调多模式智慧控制系统，能够进行多种侧重于不同环境条件的自动切换，可以分别侧重于节能因素优先、舒适度效果优先、防疫效果优先进行切换，以满足更多应用场景。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种地铁站空调多模式智慧控制系统，包括核心控制模块、数据采集模块、设备控制模块、上位机模块；
6.所述核心控制模块：可以通过大数据历史记录收集数据模块提供的历史信息，根据外界环境预测的天气情况和室内预期的温湿度变化对模式进行自动切换。该模块即整个自动控制系统的核心；
7.所述数据采集模块，可将设备运行信息、实时气象信息、站厅/站台/设备区等区域环境温湿度信息等写入核心控制模块并进行大数据处理。另外，数据采集系统还需要采集单独服务于某些特殊模式的人流量(区域二氧化碳浓度)、出风口湿度/风速、气象预报信息等；
8.所述设备控制模块，用于分项控制风系统和水系统，对机组、水泵、阀门等进行对应的控制；
9.所述上位机模块，可将核心控制模块处理好的数据进行图形化展示，让现场运营人员能够更为直观地掌握现场情况。如发生特殊情况也可以更安全方便地切入人工控制。可视化的工业控制设备可以让运营方准确预测系统在当日每个小时消耗的电量。这就为精细化、指标性、有目标性的节能管控提供了可行性基础，能够通过可视化的方式展示出潜在的能耗挖掘空间，给地铁车站的空调系统管理提供了进一步改善的人机交互条件。
10.在工作时，本方案将提供应对不同选择的系统模式，具体如下：
11.节能因素优先模式：该模式侧重于气候环境因子的影响，使用风水联动的控制方案，以水系统和大系统两者整体能效最佳为控制目标，建立中央空调系统整体模型，采用遗传算法对模型变量因素权重进行迭代、更新，在系统运行过程中不断优化和自学习，提高控制精度；
12.舒适度因素优先模式：该模式用于人流量大且无大幅度波动的时段，侧重于新风与站厅/站台区域温湿度的影响，按照中华人民共和国国家标准gb/t 18049-2017提供的方式对pmv指数进行计算，沿用下述公式：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018]
式中：
[0019]
pmv：预计平均热感觉指数；
[0020]
m：代谢率，单位为瓦每平方米(w/m2)；
[0021]
w：有效机械功率，单位为瓦每平方米(w/m2)；
[0022]icl
：服装热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m2·
k/w)；
[0023]fcl
：服装表面积系数；
[0024]
ta：空气温度，单位为摄氏度(℃)；
[0025]
平均辐射温度，单位为摄氏度(℃)；
[0026]var
：相对风速，单位为米每秒(m/s)；
[0027]
pa：水蒸气分压，单位为帕(pa)；
[0028]
hc：对流换热系统参数，单位为瓦每平方米开尔文[w/(m2·
k)]；
[0029]
t
cl
：服装表面温度，单位为摄氏度(℃)。
[0030]
在本模式中依据pmv指数分析不满意度。不满意度依据不满意者的百分数(ppd,predicted percent of dissatisfied)进行控制。注：ppd指数为预计处于热环境中的群体对于热环境不满意的投票平均值。ppd指数为可预计群体中根据七级热感觉投票表示感觉过暖或过冷的人的百分数。此项参数有赖于前项标准中的pmv指数。自动程序中将此项百分数作为反馈控制的参数，计算公式如下：
[0031][0031]
[0032]
本发明独创性地使用一种模糊控制算法，将新风阀门开度作为控制新风比的设备，控制风机转速以调整站厅/站台的区域风量。以保持ppd范围在负荷条件的范围内，对站内环境进行基于人的影响与节能效果平衡的控制。
[0033]
防疫效果优先模式：该模式将尽可能追求在全新风条件下的节能效果，同时尽可能保持站内环境气体的流通，以满足防疫的要求与区域节能效果的平衡。
[0034]
本发明的工作原理和有益效果如下：
[0035]
本方案基本的节能功能基础上，提供了一个多种模式智能切换的方案，在软硬件结合的系统上进行了实现。能够保证地铁车站的通风空调系统在疫情条件或人流量密集的情况下在保证空调效果的基础上能够进一步挖掘节能空间。
附图说明
[0036]
图1是本发明一种地铁站空调多模式智慧控制系统实施例1的架构图；
[0037]
图2为本发明多模式智能控制示意图。
具体实施方式
[0038]
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
[0039]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0040]
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。
[0041]
实施例1
[0042]
如图1-2所示，一种地铁站空调多模式智慧控制系统，包括核心控制模块、数据采集模块、设备控制模块、上位机模块；应用在城市地铁线站内，所述核心控制模块通过大数据历史记录收集数据模块提供的历史信息，根据外界环境预测的天气情况和室内预期的温湿度变化对模式进行自动切换；
[0043]
所述数据采集模块，将设备运行信息、实时气象信息、站厅/站台/设备区等区域环境温湿度信息等写入核心控制模块并进行大数据处理；还需要采集单独服务于某些特殊模式的人流量即区域二氧化碳浓度、出风口湿度/风速、气象预报信息。
[0044]
所述设备控制模块，用于分项控制风系统和水系统，对机组、水泵、阀门等进行对应的控制；
[0045]
所述上位机模块，可将核心控制模块处理好的数据进行图形化展示，让现场运营
人员能够更为直观地掌握现场情况。
[0046]
还包括核心数据库，所述核心数据库位于数据采集模块和核心控制模块之间，用于数据储存和读取。
[0047]
本方案核心控制模块包括以下模式：节能因素优先模式、舒适度因素优先模式、防疫效果优先模式、空调效果优先模式、安全因素优先模式；其中节能因素优先模式侧重于气候环境因子的影响，使用风水联动的控制方案，以水系统和通风大系统两者整体能效最佳为控制目标，建立中央空调系统整体模型，采用遗传算法对模型变量因素权重进行迭代、更新，在系统运行过程中不断优化和自学习，提高控制精度。
[0048]
舒适度因素优先模式用于人流量大且无大幅度波动的时段，侧重于新风与站厅/站台区域温湿度的影响，依据pmv指数分析不满意度，将新风阀门开度作为控制新风比的设备，控制风机转速以调整站厅/站台的区域风量。
[0049]
防疫效果优先模式，再满足节能效果前提下，保持站内环境气体的流通。
[0050]
具体的：
[0051]
本方案中可应用在地铁线站内，利用站内安装的站厅/站台/风管温湿度传感器、水管温度/压力传感器与流量计、风管风速计、室外小型气象站、风阀/水阀/水泵电机/冷却塔电机/冷水机组的控制设备等构造了本发明中所需的设备控制模块和数据采集模块，同时在中央控制室中安装了带有本发明中核心控制模块和上位机模块的中央服务器。在ba控制的基础上，满足了设备联动的安全控制规程和节能系统的自动控制要求，同时能够实现在满足人体最佳舒适度的前提下，对温湿度与风量进行自动调节，实现以人体最佳舒适度为目标的空调效果控制策略。既实现了多模式协同的智能动态调整与地铁车站通风空调节能系统的全面自动控制，又保证了运营方在意外状况下能够能够保证系统的安全有效运行。
[0052]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种地铁站空调多模式智慧控制系统，其特征在于，包括核心控制模块、数据采集模块、设备控制模块、上位机模块；所述核心控制模块通过大数据历史记录收集数据模块提供的历史信息，根据外界环境预测的天气情况和室内预期的温湿度变化对模式进行自动切换；所述数据采集模块，将设备运行信息、实时气象信息、站厅/站台/设备区等区域环境温湿度信息等写入核心控制模块并进行大数据处理；所述设备控制模块，用于分项控制风系统和水系统，对机组、水泵、阀门等进行对应的控制；所述上位机模块，可将核心控制模块处理好的数据进行图形化展示，让现场运营人员能够更为直观地掌握现场情况。2.根据权利要求1所述的地铁站空调多模式智慧控制系统，其特征在于，所述数据采集模块，采集单独服务于某些特殊模式的人流量即区域二氧化碳浓度、出风口湿度/风速、气象预报信息。3.根据权利要求2所述的地铁站空调多模式智慧控制系统，其特征在于，还包括核心数据库，所述核心数据库位于数据采集模块和核心控制模块之间，用于数据储存和读取。4.根据权利要求3所述的地铁站空调多模式智慧控制系统，其特征在于，所述核心控制模块包括以下模式：节能因素优先模式、舒适度因素优先模式、防疫效果优先模式、空调效果优先模式、安全因素优先模式；其中节能因素优先模式侧重于气候环境因子的影响，使用风水联动的控制方案，以水系统和通风大系统两者整体能效最佳为控制目标，建立中央空调系统整体模型，采用遗传算法对模型变量因素权重进行迭代、更新，在系统运行过程中不断优化和自学习，提高控制精度。5.根据权利要求4所述的地铁站空调多模式智慧控制系统，其特征在于，所述舒适度因素优先模式用于人流量大且无大幅度波动的时段，侧重于新风与站厅/站台区域温湿度的影响，依据pmv指数分析不满意度，将新风阀门开度作为控制新风比的设备，控制风机转速以调整站厅/站台的区域风量。6.根据权利要求5所述的地铁站空调多模式智慧控制系统，其特征在于,所述防疫效果优先模式，在满足节能效果前提下，需要保持站内环境气体的流通。

技术总结
本发明提出了一种地铁站空调多模式智慧控制系统包括核心控制模块、数据采集模块、设备控制模块、上位机模块。本方案能够保证地铁车站的通风空调系统在疫情条件或人流量密集的情况下在保证空调效果的基础上能够进一步挖掘节能空间。挖掘节能空间。


技术研发人员：姜干清 徐海 蔡文超 王聪聪 刘忠良
受保护的技术使用者：浙江大冲能源科技有限公司
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2023/9/20