本發(fā)明涉及暖通空調(diào)節(jié)能控制領(lǐng)域，特別是針對(duì)地鐵車站通風(fēng)空調(diào)使用的節(jié)能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

地鐵的快捷和方便，使其成為我國(guó)大型城市解決日益緊張的交通問題的主要方式。目前，我國(guó)北京、上海、天津、廣州、深圳、武漢、成都、寧波等38個(gè)城市都在積極發(fā)展地鐵，為城市的迅速發(fā)展解決交通問題。與此同時(shí)地鐵能源消耗總量過大且運(yùn)營(yíng)成本居高不下的問題也日益突出。在地鐵系統(tǒng)的日常運(yùn)行需要消耗大量的能源，而通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在地鐵日常運(yùn)行中，其能源消耗占到地鐵系統(tǒng)總能源消耗的40%以上。因此，如何在保證地鐵室內(nèi)環(huán)境滿足舒適性、不影響行車安全的前提下，降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗，減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，成為研究地鐵通風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中，地鐵通風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行還存在諸多問題和缺陷，例如：風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式單一，缺乏全生命周期的控制運(yùn)行策略；風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行控制；風(fēng)機(jī)定頻率運(yùn)行，不能根據(jù)站內(nèi)負(fù)荷變化實(shí)時(shí)調(diào)頻；冷凍水系統(tǒng)運(yùn)行方式缺乏對(duì)冷機(jī)、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔的統(tǒng)一優(yōu)化控制。上述問題均會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服并有效解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于地鐵通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能控制系統(tǒng)。它能在保證原系統(tǒng)功能完整、安全穩(wěn)定以及滿足室內(nèi)環(huán)境需求的前提下，達(dá)到節(jié)能減排的目的，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)的在線遠(yuǎn)程管理。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)：

一種適用于地鐵通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能控制系統(tǒng)，它包括管理層和控制層。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述管理層包括人機(jī)界面和內(nèi)嵌節(jié)能控制算法的主控制模塊。所述控制層包括車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊和三臺(tái)交換機(jī)。人機(jī)界面通過主控制模塊和三臺(tái)交換機(jī)相連接，主控制模塊通過它的工業(yè)云接口與云平臺(tái)互通。三臺(tái)交換機(jī)分別與車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊和冷水全局效率優(yōu)化控制模塊一一對(duì)應(yīng)連接。車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊和冷水全局效率優(yōu)化控制模塊還分別與各自的通信接口模塊、io接口模塊相連接。所述通信接口模塊和io接口模塊與地鐵車站原控制系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、儀表進(jìn)行連接。

本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，管理層與控制層通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)管理層與控制層控制模塊數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互；通信接口模塊與io接口模塊負(fù)責(zé)完成對(duì)被控地鐵車站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)儀表的接口工作，完成與地鐵車站原控制系統(tǒng)權(quán)限無(wú)擾切換及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)共享。管理層主控制模塊內(nèi)嵌入節(jié)能控制算法，優(yōu)化后的控制指令下發(fā)給控制層各個(gè)控制模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制，節(jié)能降耗。同時(shí)，本發(fā)明在滿足信息安全防護(hù)的要求下，通過主控制模塊上的工業(yè)云接口可接入上一級(jí)的管理平臺(tái)，解決了“端”問題。以工業(yè)云為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程對(duì)車站級(jí)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、節(jié)能監(jiān)測(cè)、能耗診斷、系統(tǒng)報(bào)警、預(yù)測(cè)性維護(hù)、維修管理等功能，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)全系統(tǒng)效率優(yōu)化，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，節(jié)約通風(fēng)空調(diào)電能能耗30%以上，減少碳排放，有效降低現(xiàn)有地鐵車站的運(yùn)營(yíng)成本，獲得良好社會(huì)效益的同時(shí)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，本發(fā)明節(jié)能控制系統(tǒng)還具備高度的容錯(cuò)能力，當(dāng)管理層設(shè)備出現(xiàn)故障后，控制層控制模塊具有分布式控制器的功能，可以獨(dú)立完成對(duì)地鐵車站風(fēng)機(jī)、空調(diào)的控制，保障地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明節(jié)能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變頻及風(fēng)機(jī)模式多樣化運(yùn)行、風(fēng)系統(tǒng)與水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行、冷凍水系統(tǒng)集中優(yōu)化控制運(yùn)行，并且該系統(tǒng)可以自動(dòng)跟蹤和學(xué)習(xí)車站的運(yùn)行規(guī)律和負(fù)荷變化特點(diǎn)，實(shí)時(shí)調(diào)整通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行模式和設(shè)備出力。同時(shí)，有效解決了本發(fā)明系統(tǒng)與原控制系統(tǒng)之間因控制權(quán)限切換導(dǎo)致的原控制系統(tǒng)安全性降低和功能缺失等問題，本節(jié)能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與原控制系統(tǒng)之間無(wú)擾切換，保證原控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及功能的完整性。

下面結(jié)合副圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，本發(fā)明適用于地鐵通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能控制系統(tǒng)包括管理層和控制層。管理層包括人機(jī)界面1和內(nèi)嵌節(jié)能控制算法的主控制模塊2?？刂茖影ㄜ囌綼端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6和三臺(tái)交換機(jī)3。人機(jī)界面1通過主控制模塊2和三臺(tái)交換機(jī)3相連接，主控制模塊2通過它的工業(yè)云接口與云平臺(tái)9互通。三臺(tái)交換機(jī)3分別與車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5和冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6一一對(duì)應(yīng)連接，車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5和冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6還分別與各自的通信接口模塊7、io接口模塊8相連接。通信接口模塊7和io接口模塊8與地鐵車站原控制系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、儀表進(jìn)行連接。

本發(fā)明對(duì)已開通運(yùn)營(yíng)地鐵車站的改造是增加了一套節(jié)能控制系統(tǒng)，被控對(duì)象是車站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備。本發(fā)明中的通信接口模塊7接現(xiàn)場(chǎng)變頻風(fēng)機(jī)、水泵和原控制系統(tǒng)與該風(fēng)機(jī)/水泵的通信模塊、智能電表。接風(fēng)機(jī)和原系統(tǒng)通信模塊是為了實(shí)現(xiàn)本節(jié)能控制系統(tǒng)與車站原控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)的控制權(quán)限切換及風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的共享。接智能電表是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分項(xiàng)計(jì)量，以便核算節(jié)能量。本發(fā)明中的io接口模塊8接現(xiàn)場(chǎng)組合風(fēng)閥、電動(dòng)閥門和原控制系統(tǒng)與所控閥門的io模塊，以及現(xiàn)場(chǎng)傳感器。接閥門和原系統(tǒng)io模塊是為了實(shí)現(xiàn)本節(jié)能控制系統(tǒng)與車站原控制系統(tǒng)對(duì)閥門的控制權(quán)限切換及閥門狀態(tài)數(shù)據(jù)的共享。本發(fā)明中的io接口模塊8還要連接車站公共區(qū)溫濕度傳感器、設(shè)備房間溫濕度傳感器、送回風(fēng)溫濕度傳感器、公共區(qū)二氧化碳傳感器、水管壓力、溫度和流量傳感器。

當(dāng)本發(fā)明系統(tǒng)運(yùn)行模式通過上位機(jī)人機(jī)界面1切換到節(jié)能工況時(shí)，車站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的控制由本節(jié)能控制系統(tǒng)完成，保留原控制系統(tǒng)監(jiān)視功能，通信接口模塊7通過rs-485通訊方式把風(fēng)機(jī)的參數(shù)、電表數(shù)據(jù)分別傳至車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6。io接口模塊8通過硬線方式把風(fēng)閥、傳感器數(shù)據(jù)分別傳至車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6。由于車站a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6具備分布式控制器的功能，可獨(dú)立主控制模塊2工作，分別對(duì)車站送回排風(fēng)機(jī)、組合風(fēng)閥、冷水系統(tǒng)設(shè)備完成簡(jiǎn)單的控制功能。正常節(jié)能工況下需要完成車站通風(fēng)空調(diào)全系統(tǒng)優(yōu)化控制功能，a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6通過modbustcp通訊方式把采集上來(lái)的設(shè)備層數(shù)據(jù)，如地鐵車站送回排風(fēng)機(jī)、組合風(fēng)閥、兩通閥、冷水機(jī)組、水泵、冷塔風(fēng)機(jī)、各種傳感器、智能電表數(shù)據(jù)上傳至主控制模塊2，主控模塊2作為核心專用控制器，完成該車站通風(fēng)空調(diào)全系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，指導(dǎo)a端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊4、車站b端風(fēng)機(jī)變頻控制模塊5、冷水全局效率優(yōu)化控制模塊6自動(dòng)跟蹤和學(xué)習(xí)車站的運(yùn)行規(guī)律和負(fù)荷變化特點(diǎn)，實(shí)時(shí)調(diào)整通風(fēng)空調(diào)全系統(tǒng)的運(yùn)行模式和設(shè)備出力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。本發(fā)明中的上位機(jī)人機(jī)界面1具備友好的人機(jī)交互功能，便于運(yùn)營(yíng)人員實(shí)時(shí)掌握車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境指標(biāo)和能耗數(shù)據(jù)。主控制模塊2把所采集的數(shù)據(jù)通過gprs或以太網(wǎng)接入云平臺(tái)9，將數(shù)據(jù)存于云平臺(tái)9數(shù)據(jù)庫(kù)中，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程專家式節(jié)能監(jiān)測(cè)、能耗診斷、故障預(yù)警等功能。

當(dāng)本發(fā)明節(jié)能控制系統(tǒng)接收到車站災(zāi)害信號(hào)或人為操作，可迅速退出對(duì)該車站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的控制，控制權(quán)限可無(wú)擾交還原控制系統(tǒng)，保證原控制系統(tǒng)按照車站火災(zāi)聯(lián)動(dòng)策略執(zhí)行火災(zāi)模式或人工操作模式，不降低原控制系統(tǒng)的安全性。