CN113739371B - 一种基于云端协同的中央空调***及其控制方法 - Google Patents

一种基于云端协同的中央空调***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于云端协同的中央空调***及其控制方法，该***包括：中央空调设备、本地传感控制装置和云端分析管控装置；本地传感控制装置包括多个，多个本地传感控制装置分别用于获取对应的中央空调设备的运行数据和能耗数据，并且均发送至云端分析管控装置；云端分析管控装置用于对中央空调设备的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制。本发明通过监测各个中央空调设备的运行数据和能耗数据，然后上传至云端分析管控装置，云端分析管控装置对运行数据和能耗数据进行分析，然后基于***能效最优的原则提供实时优化的运行策略，对各个中央空调设备进行调节控制，不仅确保了中央空调的舒适性，又提高了整体节能率。

Description

一种基于云端协同的中央空调***及其控制方法
技术领域
本发明涉及建筑节能和智能控制技术领域，特别是涉及一种基于云端协同的中央空调***及其控制方法、计算机可读存储介质。
背景技术
目前中央空调***的控制技术包括集中控制，集中控制通过把冷水机组、冷冻泵、冷却塔等集中控制，实现联锁启停控制。然而，集中控制技术存在以下缺点：
集中控制：需要进行本地自控组网的方式，将中央空调***的各个设备以组网的方式连接，组网中的下级设备分别将其运行数据发送至中级设备，然后由中级设备进行上传和数据至更高一级的控制中心，然后由控制中心根据下级设备的运行数据，下发相应的调控命令至中级设备，然后由中级设备转发至下级设备，最后由下级设备执行调控命令，每次运行需要较长的***部署时间，并且本地组网也需要对下级设备配备相关的采集硬件、通讯硬件和配置相关的软件，配置成本高。
因此，亟需一种更优的中央空调***控制技术来实现节能控制。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种基于云端协同的中央空调***及其控制方法、计算机可读存储介质，通过对各个中央空调设备的运行数据和能耗数据进行监测，然后上传至云端分析管控装置，云端分析管控装置对中央空调设备的整体运行数据和能耗数据进行分析，然后基于***能效最优和确保末端温湿度舒适度的原则提供实时优化的运行策略，对各个中央空调设备进行调节控制，解决了现有的中央空调***的集中控制技术***部署时间长和配置成本高的问题。
本发明第一方面提供了一种基于云端协同的中央空调***，包括：中央空调设备、本地传感控制装置和云端分析管控装置；
所述中央空调设备包括冷热源设备、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、组合式空调箱、新风机组和风机盘管中的一种或多种；
所述本地传感控制装置包括多个，多个所述本地传感控制装置分别用于获取对应的所述中央空调设备的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置；
所述云端分析管控装置用于对所述中央空调设备的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制。
优选地，所述本地传感控制装置包括多个，多个所述本地传感控制装置分别用于获取对应的所述中央空调设备的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置；多个所述本地传感控制装置包括室内温湿度监测模块、冷却塔智控模块、冷却泵智控模块、冷热源设备智控模块、冷冻泵智控模块、空调箱智控模块、新风机组智控模块、风机盘管智控模块和能耗计量模块。
优选地，多个所述本地传感控制装置通过物联网与所述云端分析管控装置通讯连接。
优选地，所述物联网包括蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、NB-IoT和Lora中的一种或多种。
优选地，所述控制指令包括单独控制指令和协同控制指令，所述云端分析管控装置用于根据末端温湿度超限情况和冷热源设备的实际运行能效比，确定下发所述单独控制指令或者所述协同控制指令。
优选地，所述云端分析管控装置用于在下发所述单独控制指令后，单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种运行；
所述云端分析管控装置用于在下发所述协同控制指令后，协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行。
优选地，所述云端分析管控装置用于在下发所述单独控制指令后，根据如下控制方式单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种运行：
根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；
根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；
根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；
根据冷却泵的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷却泵的冷却水流量；
根据冷热源设备的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷热源设备的供水或回水温度设定值；
根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；
根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
优选地，所述云端分析管控装置用于在下发所述协同控制指令后，根据如下控制方式协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行：
根据预设的协同控制调节参数，分别调节冷热源设备和冷却塔的出水温度；其中，协同控制调节参数包括冷热源设备出水温度设定值和冷却塔冷却水出水温度设定值；
根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；
根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；
根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；
根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；
根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
优选地，所述云端分析管控装置还用于：
首先根据末端温湿度超限情况，确定新的冷热源设备出水温度设定值；
在根据更新后的所述冷热源设备出水温度设定值对所述冷热源设备进行一段预设时间的节能控制后，获取并分析所述中央空调***调整前后的总能耗，确定新的冷却塔冷却水出水温度设定值。
本发明第二方面提供了一种基于云端协同的中央空调***控制方法，应用于如上述任一项所述的基于云端协同的中央空调***，所述控制方法包括：
多个所述本地传感控制装置分别用于获取对应的所述中央空调设备的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置；
所述云端分析管控装置对所述中央空调设备的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制。
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现上述所述的一种基于云端协同的中央空调***控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：
通过对各个中央空调设备的运行数据和能耗数据进行监测，然后上传至云端分析管控装置，云端分析管控装置对中央空调设备的整体运行数据和能耗数据进行分析，然后基于***能效最优和确保末端温湿度舒适度的原则提供实时优化的运行策略，对各个中央空调设备进行调节控制，不仅确保了中央空调的舒适性，又提高了整体节能率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的一种基于云端协同的中央空调***的结构示意图；
图2是本发明某一实施例提供的冷机与末端设备对应关系的结构示意图；
图3是本发明某一实施例提供的一种基于云端协同的中央空调***控制方法的流程示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，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作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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
第一方面。
本发明提供了一种基于云端协同的中央空调***100，包括：中央空调设备110、本地传感控制装置120和云端分析管控装置130。
所述中央空调设备110包括冷热源设备、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、组合式空调箱、新风机组和风机盘管中的一种或多种。所述本地传感控制装置120包括多个，多个所述本地传感控制装置120分别用于获取对应的所述中央空调设备110的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置130。所述云端分析管控装置130用于对所述中央空调设备110的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制。
本发明实施例以节约能耗为目的，寻求中央空调***100中的冷热源设备、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、组合式空调箱、新风机组和风机盘管之间协同工作的最优控制方案。
具体地，冷热源设备包括冷水机组、水地源热泵机组、空气源热泵机组、直燃机组、电锅炉、电蓄热锅炉、燃气锅炉和燃油锅炉等。
进一步地，多个所述本地传感控制装置120包括室内温湿度监测模块、冷却塔智控模块、冷却泵智控模块、冷热源设备智控模块、冷冻泵智控模块、空调箱智控模块、新风机组智控模块、风机盘管智控模块和能耗计量模块。
室内温湿度监测模块用于获取本地楼宇的室内温度和湿度。
冷却塔智控模块用于获取冷却塔的运行参数，例如室外湿球温度(即环境温湿度)、冷却水进水温度和冷却水出水温度等，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整冷却塔组中投入的冷却塔数量、冷却塔风机的运行数量，从而调节进入冷却塔的空气量，进而影响冷却塔的冷却水出水温度。
冷却泵智控模块用于获取冷却泵的运行参数，例如冷却泵的冷却水进水温度和冷却水出水温度，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整冷却泵的运行频率，从而调节冷却水流量。
冷热源设备智控模块用于获取冷机的运行参数，例如冷热源设备的冷冻水出水温度、冷机冷冻水流量、冷冻水进水温度等，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整冷机的运行数量、供水或回水温度设定值。
冷冻泵智控模块用于获取冷冻泵的运行参数，例如冷冻泵的类型、冷冻水供回水温差等，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整冷冻泵的运行数量或者进行变频控制。
空调箱智控模块用于获取组合式空调箱的运行数据，例如冷冻水的进口温度和出口温度、回风温湿度等，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整空调箱的送风温度、送风相对湿度、二氧化碳(CO2)浓度等。
新风机组智控模块用于获取新风机组的运行参数，例如实时采集到的室内外温度，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整新风机组的送风温度、送风相对湿度、二氧化碳(CO2)浓度、新风量等。
风机盘管智控模块用于获取风机盘管的运行参数，例如风机盘管的进水冷水温度、出水冷水温度等，以及用于根据云端分析管控装置130下发的指令调整风机盘管的送风温度、送风相对湿度、送风量等。
能耗计量模块用于获取各个中央空调设备110的耗电量，计算对应的运行能效比，然后将计算结果发送至云端分析管控装置130，云端分析管控装置130基于***能效最优和确保末端温湿度舒适度的原则，下发相应的控制指令至本地传感控制装置120，以使本地传感控制装置120对对应的中央空调设备110进行调节控制。
通过对各个中央空调设备110的运行数据和能耗数据进行监测，然后上传至云端分析管控装置130，云端分析管控装置130对中央空调设备110的整体运行数据和能耗数据进行分析，然后基于***能效最优和确保末端温湿度舒适度的原则提供实时优化的运行策略，对各个中央空调设备110进行调节控制，不仅确保了中央空调的舒适性，又提高了整体节能率。
在某一个具体实施方式中，多个所述本地传感控制装置120通过物联网与所述云端分析管控装置130通讯连接。
不同于传统的楼宇自控***需要进行本地***组网，本发明实例中本地无需组网，直接将本地智控装置的数据直接通过物联网上传至云端分析管控装置130，大幅减少了***部署时间，而又不影响中央空调的运行效果。
举例说明，如图2所示，以多台冷机和多台风机盘管为例，第一冷机210、第二冷机220、第三冷机230、第四冷机240和第五冷机250分别设置有冷热源设备智控模块，第一风机盘管、第二风机盘管、第三风机盘管、第四风机盘管分别设置有风机盘管智控模块。每隔预设时间段，冷热源设备智控模块获取对应冷机的运行数据，分别为第一冷机210的运行数据、第二冷机220的运行数据、第三冷机230的运行数据、第四冷机240的运行数据和第五冷机250的运行数据，风机盘管智控模块获取对应风机盘管的运行数据，分别为第一风机盘管的运行数据、第二风机盘管的运行数据、第三风机盘管的运行数据和第四风机盘管的运行数据。其中，预设时间段为人工预先设置的时间段，可以是30s、1min、5min、10min等；且该预设时间段可以根据需要随时调整。
对应的冷热源设备智控模块分别通过物联网将第一冷机210的运行数据、第二冷机220的运行数据、第三冷机230的运行数据、第四冷机240的运行数据和第五冷机250的运行数据直接上传至云端分析管控装置130，对应的风机盘管智控模块分别通过物联网将第一风机盘管的运行数据、第二风机盘管的运行数据、第三风机盘管的运行数据和第四风机盘管的运行数据直接上传至云端分析管控装置130，而无需经过本地***组网的方式来上传中央空调设备110的运行数据和能耗数据，减少数据传输时间。
可选地，所述物联网包括蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、NB-IoT和Lora中的一种或多种。
在某一个具体实施方式中，所述云端分析管控装置130用于根据专家规则库和数据模型分析库，对各个所述中央空调设备110的运行数据和能耗数据进行分析，然后根据分析结果下发相应的控制指令至所述中央空调设备110，以使所述中央空调设备110根据相应的控制指令运行或关闭。
本发明实施例的云端分析管控装置130存储有专家规则库和数据模型分析库。
其中，专家规则库存储有根据先验知识所确定的不同中央空调设备110的经验运行范围。
以冷机为例，冷机的运行数据包括冷机蒸发压力(温度)、冷凝压力(温度)以及吸排气温度数据。对于采用一定冷媒类型的冷机而言，该冷机正常运行时，蒸发压力、冷凝压力等存在特定的经验运行范围，此经验运行范围可以根据先验知识确定。若冷机的运行数据超出对应的合理范围，代表冷机运行存在风险；例如，蒸发压力过低会带来蒸发器冻结风险，部分负荷下冷凝压力过高易于引起离心机喘振，同理吸排气温度也可依赖先验知识判断是否在合理范围。诸如此类，形成专家规则。以针对不同类型冷机的专家规则库为基础，云端分析管控装置130对上传的冷机运行数据按上述原则进行判断，分析结果体现了当前冷机运行参数是否合理，是否会影响冷机的正常稳定运行。
数据模型分析库为存储有本地中央空调设备110的模型参数，例如本地中央空调设备110的数量及位置分布、设备之间的相互对应关系、设备的额定运行范围等。
继续以冷机为例，如图2所示，本地冷机的数量为10台，分别为第一冷机210、第二冷机220、第三冷机230、第四冷机240、第五冷机250、第一备用冷机310、第二备用冷机320、第三备用冷机330、第四备用冷机340和第五备用冷机350。其中，冷机的额定冷冻水出水温度为7℃，额定冷冻水回水温度为12℃，供回水温差为5℃。
中央空调设备中的末端设备就是能通过与冷冻水或冷媒换热以获取冷风的装置，主要是指风机盘管、空气处理机、温控开关、水流控制阀(二通阀)。示例性地，末端设备的数量为5台，分别为第一末端设备410、第二末端设备420、第三末端设备430、第四末端设备440和第五末端设备450。如图2所示，则冷机与末端设备的对应关系包括：第一末端设备410由第一冷机210、第二冷机220及第一备用冷机310控制；第二末端设备420由第二冷机220、第三冷机230及第二备用冷机320控制；第三末端设备430由第一冷机210、第四冷机240及第三备用冷机330控制；第四末端设备440由第四冷机240、第五冷机250及第四备用冷机340控制；第五末端设备450由第五冷机250、第三冷机230及第五备用冷机350控制。
当云端分析管控装置130获取到冷机和末端设备的运行数据和能耗数据后，云端分析管控装置130根据专家规则库和数据模型分析库，对冷机和末端设备的运行数据和能耗数据进行分析，然后根据分析结果下发相应的控制指令至冷热源设备智控模块和末端设备对应的智控模块，以使冷机和末端设备根据相应的控制指令运行或关闭。
在某一个具体实施方式中，所述控制指令包括单独控制指令和协同控制指令。
所述云端分析管控装置130用于在下发所述单独控制指令后，单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种运行。
所述云端分析管控装置130用于在下发所述协同控制指令后，协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行。
在某一个具体实施方式中，所述云端分析管控装置130用于根据末端温湿度超限情况和冷热源设备的实际运行能效比，确定下发所述单独控制指令或者所述协同控制指令。
具体地，在其中一个例子中，所述云端分析管控装置130根据最大末端温度的超限情况和冷热源设备的实际运行能效比，确定下发所述单独控制指令或者所述协同控制指令。
首先获取所有末端温度测量值T末端(T末端1、T末端2、T末端3、……T末端n，n为正整数)。对所有末端温度测量值T末端进行大小排序，获得最大末端温度测量值T末端max。
获取所有冷热源设备的制冷量和耗电量，则冷热源设备的运行能效比可通过以下公式计算：
Figure BDA0003239567470000121
其中，COP为冷热源设备的运行能效比，Q为冷热源设备的制冷量，W为冷热源设备的耗电量。
判断T末端max是否大于预设末端温度阈值T0，并判断冷热源设备的实际运行能效比是否小于预设运行能效比。
在所述云端分析管控装置130判断最大末端温度测量值未超限且冷热源设备的实际运行能效比小于预设运行能效比时，即T末端max≤T0，且COP实际＜COP预设，下发所述单独控制指令。其中，冷热源设备预设运行能效比可以为[70％，80％]中的任意一个值。例如，冷热源设备预设运行能效比COP预设为70％，若COP实际＜70％，则表明冷热源设备的实际运行能效比未达标。如此，在满足各个末端舒适度要求的基础上，通过单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种按照设定的运行参数运行，能够进一步减小中央空调***100的总能耗。
由于中央空调***100各设备间具有较强的耦合关系，即单一设备运行参数的变化会引起其他设备的运行状态变化。在所述云端分析管控装置130判断最大末端温度测量值超限时，即T末端max＞T0，就下发所述协同控制指令，以使末端温度满足舒适度的要求，同时通过协同控制指令控制中央空调设备110运行，以使中央空调***100的总能耗最小。
在另外一个例子中，根据目标区域的末端温度超限情况和冷热源设备的预设运行能效比，确定下发所述单独控制指令或者所述协同控制指令。
本实施例与上述实施例的区别在于，不是用最大末端温度测量值T末端max来判断末端温度的超限情况，而是用目标区域的末端温度测量值来判断超限情况，例如冷负荷需求大的区域，如办公区域、商场、厨房等。判断目标区域的末端温度测量值T目标区域是否大于预设末端温度阈值T0，并判断冷热源设备的实际运行能效比是否小于预设运行能效比。在所述云端分析管控装置130判断目标区域的末端温度测量值T目标区域未超限且冷热源设备的实际运行能效比小于预设运行能效比时，即T目标区域≤T0且COP实际＜COP预设，下发所述单独控制指令。在云端分析管控装置130判断目标区域的末端温度测量值T目标区域超限时，即T目标区域＞T0，就下发所述协同控制指令，以使末端温度满足舒适度的要求，同时通过协同控制指令控制中央空调设备110运行，以使中央空调***100的总能耗最小。
请参阅图1，在某一个具体实施方式中，所述云端分析管控装置130用于在下发所述单独控制指令后，根据如下控制方式单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种运行：
根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；
根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；
根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；
根据冷却泵的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷却泵的冷却水流量；
根据冷热源设备的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷热源设备的供水或回水温度设定值；
根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；
根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
在本发明实施例中，对新风机组控制采用的控制策略为：根据实时采集的室内外温度，对新风机组的新风量进行判定调节。具体地，当室外温度高于室内温度时，新风机组调节设定至最小新风量要求。当室外温度低于室内温度一定值时，云端分析管控装置130对新风机组下发调节命令，增大新风量，从而能充分利用外部新风降低中央空调***100的调节负荷。特别地，此控制策略调节不存在判定先决条件，而是基于数据采集周期，每次都进行实时运算，从而判断是否调节新风机组的新风量。
冷冻泵的类型包括定频冷冻泵和变频冷冻泵，对冷冻泵采用的控制策略分成两个方面：当冷冻泵为定频时，主要进行启停控制，根据开启的冷机台数决定开启的水泵数目。当冷冻泵为变频水泵时，特别地，工程中应用较多的为一次泵定流量、二次泵变流量***，对此二次泵进行变频控制主要分为两种方式：基于二次侧供回水温差，或基于末端最不利环路压差进行控制。此控制策略根据实际的项目需求设定，例如采用不同的控制模式及各相关控制参数，从而进行相应控制。
对冷却塔采用的控制策略如下：在一定的室外湿球温度(即环境温湿度)下，通过改变冷却塔组中投入的冷却塔数量、冷却塔风机的运行频率，从而调节进入冷却塔的空气量，进而影响冷却水出水温度。其中，控制策略分为两种：一种是直接设定冷却水的出水温度控制目标，然后根据此控制目标调节却塔组冷却水的出水温度；另一种是直接设定冷幅值，即设定冷却水出水温度与室外湿球温度的差值，然后根据该差值调节冷却塔组冷却水的出水温度。同样，云端分析管控装置130根据具体的设定模式及参数，对冷却塔进行相应控制。
对冷却泵采用的控制策略如下：根据设定的冷却泵冷却水进出水温度差值，调整冷却泵的运行频率，从而调节冷却水流量。
对冷热源设备采用的控制策略如下：根据冷热源设备的运行数据和对应的冷却目标，调节其冷冻水供水或回水温度设定值。
对组合式空调箱采用的控制策略如下：根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳(CO2)浓度。
对风机盘管采用的控制策略如下：根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
请参阅图1，在某一个具体实施方式中，所述云端分析管控装置130用于在下发所述协同控制指令后，根据如下控制方式协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行：
根据预设的协同控制调节参数，分别调节冷热源设备和冷却塔的出水温度；其中，协同控制调节参数包括冷热源设备出水温度设定值和冷却塔冷却水出水温度设定值。
根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；
根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；
根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；
根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；
根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
在本发明实施例中，云端分析管控装置130所有设备协同控制的策略如下：
由于中央空调***100各设备间具有较强的耦合关系，即单一设备运行参数的变化会引起其他设备的运行状态变化，协同控制时云端分析管控装置130需以整体能耗最小为控制目标。总能耗由采集到的各设备能耗累加得到。
具体而言，协同控制时调节参数包括冷热源设备出水温度设定和冷却塔冷却水出水温度设定。新风机组、冷却泵、冷冻泵等控制逻辑同上述的单一设备控制逻辑(除新风机组以外，新风机组始终运行在动态判定能耗最优模式)。
在一个实施例中，所述云端分析管控装置130根据如下方式设定冷热源设备出水温度设定值和冷却塔冷却水出水温度设定值：
首先根据末端温湿度超限情况，确定新的冷热源设备出水温度设定值；
在根据更新后的所述冷热源设备出水温度设定值对所述冷热源设备进行一段预设时间的节能控制后，获取并分析所述中央空调***100调整前后的总能耗，确定新的冷却塔冷却水出水温度设定值。
在中央空调***100稳定运行阶段，第一优选的，先进行冷热源设备出水温度设定值的调整，根据末端温湿度超限情况，确定冷热源出水温度设定值的调节步长，进而根据调节步长设定新的冷热源设备出水温度设定值。在一个实施例中，当末端温湿度在限值之内时，冷水机组出水温度存在上调空间(冷水机组能耗减小的方向)，据此可以确定水温调节的方向。然后考虑天气数据(环境温度)的变化，可以预测末端负荷的大小变化方向，同时结合末端温度低于限值的裕量，可以确定具体的调节步长。
具体地，计算达标末端设备的温度裕量，取其中最小值。对于夏季供冷工况，末端温度低于当前末端温度设限值，则当前末端温度裕量＝末端温度上设限值-末端温度测量值；对于冬季供热工况，当前末端温度裕量＝末端温度测量值-末端温度下设限值。进一步根据天气数据预测末端负荷的大小变化，得到末端负荷量随时间的变化趋势。冷热源设备出水温度设定值的调节步长的大小由当前末端温度裕量和末端负荷量随时间的变化趋势而定，则冷热源设备出水温度设定值＝原出水温度设定值±调节步长的大小，最终提高或者降低冷热源设备出水温度设定值，达到节能效果。
而后短暂时间***稳定后，进行冷却塔冷却水出水温度设定值的调整。具体根据调整中央空调***100前后总能耗的变化情况，确定冷却塔冷却水出水温度的设定方向。如此循环进行，不断动态地对***总体能耗进行寻优，使得各中央空调设备110向总能耗降低的方向调整。
进一步地，为了确定不同类型的冷热源设备出水温度设定值，在某一个具体实施例中，所述云端分析管控装置130还用于：
当所述冷热源设备为冷水机组、水地源热泵机组或空气源热泵机组时，判断所述冷热源设备的运行模式；
当判断所述冷热源设备的运行模式为制冷模式时，确定所述调节步长为正值，以提高冷热源设备出水温度设定值；
当判断所述冷热源设备的运行模式为制热模式时，确定所述调节步长为负值，以提高所述冷热源设备出水温度设定值。
针对不同的冷热源设备，云端分析管控装置130具体的节能控制方式不同，均能实现冷热源设备的节能效果。
具体地，针对兼顾制冷制模式和热模式的冷热源设备，例如冷水机组、水地源热泵机组或空气源热泵机组，在冷热源设备处于制冷模式和制热模式，冷热源设备能耗减小的方向不同。
以冷水机组为例，当冷水机组处于制冷模式时，若判断末端温湿度在设限值之内，则冷水机组出水温度设定值存在上调空间(冷水机组能耗减小的方向)，据此可以确定水温调节的方向为上调水温。考虑天气数据(环境温度)的变化，可以预测末端负荷的大小变化方向，同时结合末端温度裕量，可以确定具体的调节步长。即冷热源设备的云端分析管控装置130具体的节能控制以满足末端温湿度目标为前提，在冷水机组处于制冷模式且存在调节空间时，提高冷水机组出水温度设定值，从而降低冷水机组的能耗。
示例性地，当判断冷水机组的运行模式为制冷模式时，确定所述调节步长为正值，假设调节步长大小为iΔT，其中i为调节参数，i＝1、2、3……n，n为正整数，ΔT为单个步长，在一个实施例中ΔT＝0.1℃，结合末端温度低于设限值的裕量，则冷水机组出水温度设定值T1＝原出水温度设定值T0+调节步长的大小nΔT。其中，调节步长的n由末端温度裕量和末端负荷量随时间的变化趋势而定，在末端负荷量变化一定时，末端温度裕量越大，n越大；在末端温度裕量一定时，末端负荷量变化越大，n越大。最终提高冷水机组出水温度设定值，达到节能效果。
当冷水机组处于制热模式时，若判断末端温湿度在设限值之内，则冷水机组出水温度设定值存在下调空间(冷水机组能耗减小的方向)，据此可以确定水温调节的方向为下调水温。考虑天气数据(环境温度)的变化，可以预测末端负荷的大小变化方向，同时结合末端温度裕量，可以确定具体的调节步长。即冷热源设备的云端分析管控装置130具体的节能控制以满足末端温湿度目标为前提，在冷水机组处于制热模式且存在调节空间时，降低冷水机组出水温度设定值，从而降低冷水机组的能耗。
示例性地，当判断冷水机组的运行模式为制热模式时，确定所述调节步长为负值，结合末端温度低于设限值的裕量，则冷水机组出水温度设定值＝原出水温度设定值-调节步长的大小。其中，调节步长的大小由末端温度裕量和末端负荷量随时间的变化趋势而定，最终降低冷水机组出水温度设定值，达到节能效果。
同理，对于其他冷热源设备，同样可以对冷热源设备的运行参数进行调节以达到节能目的。例如，在满足末端温湿度要求下，对于水地源热泵机组或空气源热泵机组，可以在制冷模式下提高机组出水温度设定值，在制热模式下降低机组出水温度设定值。
进一步地，为了确定不同类型的冷热源设备出水温度设定值，在某一个具体实施例中，所述云端分析管控装置130还用于：
当所述冷热源设备为直燃机组、电锅炉、电蓄热锅炉、燃气锅炉或燃油锅炉时，确定所述调节步长为负值，以提高所述冷热源设备出水温度设定值。
对于电锅炉、电蓄热锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉等热源，该类热源设备能耗减小的方向，降低其出水温度设定值，因此，云端分析管控装置130可以通过降低该类热源设备出水温度设定值的方式，达到该类热源设备的节能效果。
在另外一个实施例中，所述云端分析管控装置130用于在下发所述协同控制指令后，根据如下全局寻优控制方式协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行：
1、云端分析管控装置130获取需求制冷量和末端温湿度；
2、云端分析管控装置130根据各冷热源设备容量确定需开启的冷热源设备；同时，根据所开启的冷热源设备，确定需开启的冷却泵台数和冷冻泵台数、以及需投入运行的冷却塔数目；
3、云端分析管控装置130根据末端湿球温度，生成冷热源设备冷冻水出水温度、冷却水进水温度的组合；
4、逐一选定组合中的冷热源设备冷冻水出水温度、冷却水进水温度作为计算输入，计算满足需求制冷量下的冷热源设备功耗、所需冷却水流量，同时计算满足所需冷却水流量下的冷却泵和冷冻泵的转速、功耗，计算满足所需冷却水流量下满足散热量时的冷却塔风机运行数量、转速、功耗；
5、云端分析管控装置130根据冷热源设备、冷却塔、冷却泵、冷冻泵的运行参数，得到冷热源设备冷冻水温度、冷却水进水温度不同组合下的中央空调***100总能耗；
6、云端分析管控装置130输出中央空调***100总能耗最小时的冷热源设备冷冻水温度、冷却水进水温度，及冷却塔、冷却泵、冷冻泵的运行设定。
7、根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；
8、根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；
9、根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
其中，中央空调***100的全局寻优约束条件和优化目标如下：
1)约束条件：中央空调***100输出制冷量Qchiller需满足冷负荷要求Qload，即Qchiller＝Qload。
2)优化目标：中央空调***100总能耗最小，即min(∑(Pchiller,Ppump,Ptower))＝min(Σpchiller+Σppump+Σptower)，Pchiller、Ppump、Ptower分别为冷热源设备、冷冻泵及冷却泵、冷却塔的总功耗。
总体而言，采用全局寻优协同控制时，对冷热源设备、冷冻泵、冷却泵、冷却塔进行协同控制，而新风机组、组合式空调箱和风机盘管等则采用同上述的单一设备的控制逻辑(除新风机组以外，新风机组始终运行在动态判定能耗最优模式)。
如此，通过云端分析管控装置130的统一协同管控，提高了中央空调***100的数据处理效率，减少了数据传输时间，提高了整体节能率。
第二方面。
请参阅图3，本发明还提供了一种基于云端协同的中央空调***控制方法，应用于如上述任意一个实施例所述的基于云端协同的中央空调***100，所述控制方法包括以下步骤：
S10、多个所述本地传感控制装置120分别用于获取对应的所述中央空调设备110的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置130；
S20、所述云端分析管控装置130对所述中央空调设备110的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制。
本发明实施例的基于云端协同的中央空调***控制方法通过对各个中央空调设备110的运行数据和能耗数据进行监测，然后上传至云端分析管控装置130，云端分析管控装置130对中央空调设备110的整体运行数据和能耗数据进行分析，然后基于***能效最优和确保末端温湿度舒适度的原则提供实时优化的运行策略，对各个中央空调设备110进行调节控制，不仅确保了中央空调的舒适性，又提高了整体节能率。
需要说明的是，本发明实施例中提供的一种基于云端协同的中央空调***控制方法与本发明实施例中一种基于云端协同的中央空调***100是相对应的，一种基于云端协同的中央空调***控制方法的描述具体参考一种基于云端协同的中央空调***100的描述，在此不再赘述。
第三方面。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请第二方面所示的一种基于云端协同的中央空调***控制方法。

Claims (7)

1.一种基于云端协同的中央空调***，其特征在于，包括：中央空调设备、本地传感控制装置和云端分析管控装置；
所述中央空调设备包括冷热源设备、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、组合式空调箱、新风机组和风机盘管中的一种或多种；
所述本地传感控制装置包括多个，多个所述本地传感控制装置分别用于获取对应的所述中央空调设备的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置；
所述云端分析管控装置用于对所述中央空调设备的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制；
所述云端分析管控装置还用于根据末端温湿度超限情况和冷热源设备的实际运行能效比，确定下发控制指令；其中，所述控制指令包括单独控制指令和协同控制指令；
在下发所述单独控制指令后，根据如下控制方式单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种运行：根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；根据冷却泵的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷却泵的冷却水流量；根据冷热源设备的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷热源设备的供水或回水温度设定值；根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量；
在下发所述协同控制指令后，根据如下控制方式协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行：根据预设的协同控制调节参数，分别调节冷热源设备和冷却塔的出水温度；其中，协同控制调节参数包括冷热源设备出水温度设定值和冷却塔冷却水出水温度设定值；根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
2.如权利要求1所述的基于云端协同的中央空调***，其特征在于，多个所述本地传感控制装置包括室内温湿度监测模块、冷却塔智控模块、冷却泵智控模块、冷热源设备智控模块、冷冻泵智控模块、空调箱智控模块、新风机组智控模块、风机盘管智控模块和能耗计量模块。
3.如权利要求2所述的基于云端协同的中央空调***，其特征在于，多个所述本地传感控制装置通过物联网与所述云端分析管控装置通讯连接。
4.如权利要求3所述的基于云端协同的中央空调***，其特征在于，所述物联网包括蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、NB-IoT和Lora中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的基于云端协同的中央空调***，其特征在于，所述云端分析管控装置还用于：
首先根据末端温湿度超限情况，确定新的冷热源设备出水温度设定值；
在根据更新后的所述冷热源设备出水温度设定值对所述冷热源设备进行一段预设时间的节能控制后，获取并分析所述中央空调***调整前后的总能耗，确定新的冷却塔冷却水出水温度设定值。
6.一种基于云端协同的中央空调***控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的基于云端协同的中央空调***，所述控制方法包括：
多个所述本地传感控制装置分别用于获取对应的所述中央空调设备的运行数据和能耗数据，并且均发送至所述云端分析管控装置；
所述云端分析管控装置对所述中央空调设备的运行数据和能耗数据进行分析，并根据分析结果进行整体寻优控制；
根据末端温湿度超限情况和冷热源设备的实际运行能效比，确定下发控制指令；其中，所述控制指令包括单独控制指令和协同控制指令；
在下发所述单独控制指令后，根据如下控制方式单独控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的一种或多种运行：根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；根据冷却泵的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷却泵的冷却水流量；根据冷热源设备的运行数据和对应的冷却目标，调节所述冷热源设备的供水或回水温度设定值；根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量；
在下发所述协同控制指令后，根据如下控制方式协同控制新风机组、冷冻泵、冷却塔、冷却泵、冷热源设备、组合式空调箱和风机盘管中的多种运行：根据预设的协同控制调节参数，分别调节冷热源设备和冷却塔的出水温度；其中，协同控制调节参数包括冷热源设备出水温度设定值和冷却塔冷却水出水温度设定值；根据实时采集到的室内外温度和新风机组的运行参数，对所述新风机组的送风温度、送风相对湿度或新风量进行判定调节；根据冷冻泵的运行参数和对应的冷却目标，确定所述冷冻泵的运行数量或者进行变频控制；根据实时采集到的室外温湿度和对应的冷却目标，调节所述冷却塔的冷却水出水温度；根据组合式空调箱的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述组合式空调箱的送风温度、送风相对湿度或二氧化碳浓度；根据风机盘管的运行数据和对应的末端负荷目标，调节所述风机盘管的送风温度、送风相对湿度或送风量。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行实现如权利要求6所述的一种基于云端协同的中央空调***控制方法。
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