KR20210101955A - 중앙 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 계통으로 압축된 공기를 제공하는 복수의 공압기에 대한 제어 화면을 출력하는 디스플레이부 및 상기 계통에 공급된 과거 공압유량부하 및 과거 조건 데이터를 기반으로 미래 공압유량부하를 추정하고, 상기 복수의 공압기 각각에 대한 성능 판단을 위해 수집한 누적 운전 데이터를 기반으로 공압기별 SER(Specific Energy Requirement) 및 최대 유효 출력량을 추정하고, 상기 미래 공압유량부하, 상기 공기압별 SER 및 상기 최대 유효 출력량에 따라 상기 복수의 공압기 중 소정 대수의 공압기를 선택하고, 상기 소정 대수의 공압기에 대한 최적 운전 시나리오가 출력되게 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하는 중앙 제어 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 중앙 제어 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 계통 내에 연결된 복수의 공압기 및 냉동기 각각에 대한 최적 운전 시나리오를 제공하기 용이한 중앙 제어 장치에 관한 것이다.
최근, 공장의 설비가 현대화됨에 따라 공장 내에 설치된 전력, 조명, 공조, 방재 및 방범 등의 설비들을 자동으로 제어하는 자동 제어 시스템이 확대되고 있다, 즉, 설비들을 전체적으로 통합하여 관리할 수 있는 중앙 제어 장치의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
중앙 제어 장치는 일반적으로 관제점이라고 하는 하나의 제어 또는 모니터링을 위한 감시점을 바탕으로 이루어질 수 있다. 따라서, 사용자 등은 한 개의 설비 또는 장비에 여러 개 혹은 단일의 관제점을 설정하고, 해당 관제점의 값을 통해 설비에 대한 모니터링, 제어 등을 수행할 수 있다.
이에 따라, 사용자는 공장에 설치되는 설비의 종류 및 형태별로 해당 관제점을 설정하고, 중앙 제어 장치에 등록하여 공장의 자동제어를 수행할 수 있다.
종래, 중앙 제어 장치를 통해 제어되는 설비 또는 장비에 대한 에너지 절감 제어는 전문가가 관제점을 통해 소정 기간 동안 수집한 설비 또는 장비에 대한 운전 데이터를 분석하고, 분석한 결과를 이용하여 설비 또는 장비에 대한 제어 시나리오를 구성한다.
전문가가 구성한 제어 시나리어에 다라 설비 또는 장비를 운전 제어하고, 그 결과에 따라 에너지 절감 여부 또는 에너지 절감 정도를 전문가가 확인하게 된다.
설비 또는 장비에 대한 에너지 절감 제어를 수행하는 것은, 전문가가 경험이나 역량에 의존하게 되어, 설비별 또는 제어 대상 영역별 에너지 절감 여부 또는 에너지 절감 정도가 일정하게 유지될 수 없으며, 에너지 절감 제어를 하기 위한 최적의 제어 시나리오를 구성하는 데에는 많은 시간이 소요된다.
상술한 바와 같이, 설비 또는 장비에 대한 최적의 제어 시나리오의 구성이 용이하고, 구성하는 소요되는 시간을 축소시킬 수 있는 중앙 제어 장치에 대한 연구를 진행하고 있다.
본 발명의 목적은, 계통 내에 연결된 복수의 공압기 및 냉동기 각각에 대한 최적 운전 시나리오를 제공하기 용이한 중앙 제어 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 복수의 공압기 및 냉동기 각각에 대한 에너지 절감 및 고효율 운전을 위한 최적 운전 시나리오를 생성할 수 있는 중앙 제어 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 최적 운전 시나리오를 육안으로 확인하기 용이한 화면 구성을 디스플레이하는 중앙 제어 장치를 제공함에 있다.
그러나, 이러한 본 발명의 목적은 상기의 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 중앙 제어 장치는, 계통으로 압축된 공기를 제공하는 복수의 공압기에 대한 제어 화면을 출력하는 디스플레이부 및 제어 대상 영역에 대한 과거 공압유량부하 및 과거 조건 데이터를 기반으로 미래 공압유량부하를 추정하고, 상기 복수의 공압기 각각에 대한 성능 판단을 위해 수집한 누적 운전 데이터를 기반으로 공압기별 SER(Specific Energy Requirement) 및 최대 유효 출력량을 추정하고, 상기 미래 공압유량부하, 상기 공기압별 SER 및 상기 최대 유효 출력량에 따라 상기 복수의 공압기 중 소정 대수의 공압기를 선택하고, 상기 소정 대수의 공압기에 대한 최적 운전 시나리오가 출력되게 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 과거 공압유량부하 및 상기 과거 조건 데이터를 데이터 전처리 기법에 적용하여 상기 미래 공압유량부하를 추정하는 부하 추정모듈, 상기 누적 운전 데이터 및 설정된 공압기별 스펙 정보를 기반으로 상기 공압기별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 추정하는 설비성능 추정모듈 및 상기 미래 공압유량부하, 상기 공기압별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 기반으로 상기 소정 대수의 공압기를 선택하고, 상기 소정 대수의 공압기 각각에 대한 상기 운전 제어 시나리오가 출력되게 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 공압기별 스펙 정보는, 압축 방식, 제어 방식 및 공압유량을 포함할 수 있다.
상기 누적 운전 데이터는, 소비전력, 흡기 온도, 출구 압력, 출력량을 포함할 수 있다.
상기 공압기별 SER은, 상기 소비전력 및 상기 출력량을 기반으로 추정되며, 1m3 공기의 생산에 소비되는 전력량일 수 있다.
상기 설비성능 추정모듈은, 상기 흡기 온도, 상기 출구 압력 및 상기 출력량에 따라 상기 복수의 공압기 각각에서 출력 가능한 상기 최대 유효 출력량을 추정할 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 미래 공압유량부하에 대응하는 예상 출력량을 산출하고, 상기 예상 출력량, 상기 공압기별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 혼합정수 선형계획법(MILP)에 적용하여 상기 소정 대수의 공압기를 선택할 수 있다.
상기 소정 대수의 공압기는, 상기 공압기별 SER이 높은 순서로 상기 예상 출력량에 대응되게 선택될 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 소정 대수의 공압기 각각에서 소비되는 예상 소비전력 및 예상 목표 압력을 기반으로 현재 시점 이후의 설정된 미래 시점까지 상기 소정 대수의 공압기 각각에 대한 최적 운전을 가이드하는 상기 운전 제어 시나리오를 출력할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 중앙 제어 장치는, 계통에 설치된 복수의 냉동기 및 냉동탑에 대한 제어 화면을 출력하는 디스플레이부 및 제어 대상 영역에 대한 과거 열원 부하 및 과거 조건 데이터를 기반으로 미래 열원 부하 및 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 성능 판단을 위해 수집한 현재 운전 데이터를 기반으로 냉동기별 성능 계수를 추정하고, 상기 미래 부하 및 상기 냉동기별 성능 계수에 따라 최저 소비전력을 사용하는 소정 대수의 냉동기를 선택하고, 상기 소정 대수의 냉동기에 대한 운전 제어 시나리오가 출력되게 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 과거 열원 부하 및 상기 과거 조건 데이터를 최적화 기법(optimization function)에 적용하여 상기 미래 열원 부하를 추정하는 부하 추정모듈, 현재 시점 이전에 수집된 과거 운전 데이터를 설정된 성능 모델에 적용하여 설비 추정 변수들을 학습하고, 상기 설비 추정 변수들을 현재 운전 데이터에 적용하여 상기 냉동기별 성능 계수를 추정하는 설비성능 추정모듈, 상기 미래 열원 부하로 추정한 예상 냉동톤 및 상기 냉동기별 성능 계수를 기반으로 상기 소정 대수의 냉동기를 선택하고, 상기 예상 냉동톤에 따라 상기 최저 소비전력을 사용하여 운전하는 상기 소정 대수의 냉동기 각각에 대한 할당 냉동톤을 추정하는 최적성능 추정모듈 및 상기 소정 대수의 냉동기 및 상기 할당 냉동톤을 기반으로 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 상기 운전 제어 시나리오가 출력되게 제어하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 냉동기별 스펙 정보를 기반으로 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 이상 상태 여부를 감지하는 이상 감지모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 냉동기 각각은, 증발기 및 응축기를 포함하고, 상기 이상 감지모듈은, 상기 증발기의 압력값이 상기 냉동기별 스펙 정보에 포함된 증발기 압력으로 설정된 제1 압력 설정 범위 및 상기 응축기의 압력값이 상기 냉동기별 스펙 정보에 포함된 압축기 압력으로 설정된 제2 압력 설정 범위에 속하지 않으면 상기 복수의 냉동기 각각을 이상 상태로 감지할 수 있다.
상기 이상 감지모듈은, 상기 현재 운전 데이터에 포함된 냉동톤 및 소비전력 각각이 설정된 상기 냉동기별 스펙 정보에 포함된 정격 냉동톤 및 정격 소비전역으로 각각 설정된 냉동톤 설정 범위 및 전력 설정 범위에 속하지 않으면 상기 복수의 냉동기 각각을 이상 상태로 감지할 수 있다.
상기 과거 조건 데이터는, 상기 복수의 냉동기 각각의 냉동톤, 외기 건/습구온도 및 기상 데이터를 포함하고, 상기 부하 추정모듈은, 상기 과거 열원 부하, 상기 냉동톤, 상기 외기 건/습구온도 및 상기 기상 데이터를 상기 최적화 기법에 적용하여 현재 시점에서 소정시간 미래 시점에 발생되는 상기 미래 열원 부하를 추정할 수 있다.
상기 과거 운전 데이터 및 상기 현재 운전 데이터 각각은, 상기 복수의 냉동기 각각의 냉수출수온도, 냉수환수온도, 냉동톤 및 소비전력, 상기 냉각탑의 냉각수출수온도 및 냉각수환수온도, 및 외기 건/습구 온도를 포함하고, 상기 설비성능 추정모듈은, 상기 설비 추정 변수들 중 제1 내지 제4 추정 변수를 상기 현재 운전 데이터에 포함된 상기 냉수출수온도, 상기 냉수환수온도, 상기냉각수출수온도 및 상기 냉각수환수온도에 적용하여 냉동기별 소비전력을 추정하고, 상기 설비 추정 변수들 중 제5 내지 제7 추정 변수를 상기 외기 건/습구 온도 및 상기냉각수출수온도에 적용하여 냉동기별 냉각톤을 추정하며, 상기 설비 추정 변수들 중 제8 내지 제11 추정 변수를 상기 소비전력, 상기 냉수출수온도, 상기 냉수환수온도 및 상기 냉각수출수온도에 적용하여 냉동기별 냉동톤을 추정할 수 있다.
상기 설비성능 추정모듈은, 상기 냉동기별 소비전력과 상기 냉동기별 냉동톤을 더한 값이 상기 냉동기별 냉각톤과 동일하면 추정 검증을 완료하고, 상기 냉동기별 냉동톤에 상기 냉동기별 소비전력을 나누어 상기 냉동기별 성능 계수를 추정할 수 있다.
상기 소정 대수의 냉동기는, 상기 냉동기별 성능 계수가 높은 순서 또는 상기 예상 냉동톤이 높은 순서대로 선택될 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 소정 대수의 냉동기 각각에서 소비되는 예상 소비전력 및 예상 냉동톤을 기반으로 현재 시점 이후의 설정된 미래 시점까지 상기 소정 대수의 냉동기 각각에 대한 최적 운전을 가이드하는 상기 운전 제어 시나리오를 출력할 수 있다.
본 발명에 따른 중앙 제어 장치는, 복수의 공압기 및 냉동기 각각에 대한 에너지 절감 및 고효율 운전을 위한 최적 운전 시나리오를 생성할 수 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 중앙 제어 장치는, 최적 운전 시나리오를 육안으로 확인하기 용이한 화면 구성을 디스플레이하여, 사용자 또는 관리자의 편의성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 중앙 제어 장치는, 현재 운전 데이터에 대한 이상 감지 및 냉동기의 이상 상태를 감지할 수 있음으로써, 정확한 운전 상태를 확인할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 중앙 제어 장치를 포함하는 공압 시스템을 나타낸 시스템도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 중앙 제어 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 3 내지 도 5은 도 2에 나타낸 디스플레이부에 디스플레이된 화면 구성을 나타낸 화면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 중앙 제어 장치를 포함하는 냉각 시스템을 나타낸 시스템도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 중앙 제어 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 설비성능 추정모듈의 동작을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 중앙 제어 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 3 내지 도 5은 도 2에 나타낸 디스플레이부에 디스플레이된 화면 구성을 나타낸 화면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 중앙 제어 장치를 포함하는 냉각 시스템을 나타낸 시스템도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 중앙 제어 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 설비성능 추정모듈의 동작을 간략하게 나타낸 개념도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 중앙 제어 장치를 포함하는 공압 시스템을 나타낸 시스템도이다.
도 1을 참조하면, 공압 시스템(100)은 복수의 공기압축기(이하, '공압기'라 칭함, 120, 130, 140)가 병렬로 연결되어 있다. 복수의 공압기(120, 130, 140)는 하나의 또는 그 이상의 파이프 라인과 연결되어 특정 압력으로 조정된 압축공기를 제공할 수 있다.
파이프 라인에 의해서 공급되는 압축공기의 압력 및 유량은 중앙 제어 장치(110)에 의해서 제어될 수 있으며, 사용 여부에 따라 자동 밸브 또는 수동 밸브 조작을 통해 일정한 압력의 압축공기를 제공하도록 되어 있다.
그와 동시에, 각각의 공압기(120, 130, 140)에는 출력 측에 유량 센서(124, 134, 144)가 장착되어 있으며, 공압기(120, 130, 140)의 모터(122, 132, 142)에는 공기압축기(120, 130, 140)의 작동 여부나 작동 상태를 감지하기 위한 동력 센서(126, 136, 146)가 장착되어 있다. 상기 유량 센서(124, 134, 144), 동력 센서(126, 136, 146) 등은 설치되거나 기존의 공압기 작동을 감시하기 위해 설치된 센서 등을 이용할 수가 있다.
유량 센서(124, 134, 144) 및 동력 센서(126, 136, 146)는 수집된 정보를 중앙 제어 장치(110)로 전달할 수 있다. 중앙 제어 장치(110)는 수집된 정보를 관제실 등에서 디스플레이 할 수 있으며, 역으로 특정 기기의 작동 여부를 제어할 수도 있다.
중앙 제어 장치(110)는 공압 시스템에 접속한 상태에 있으며, 각각의 공압기(120, 130, 140)의 순간 유량을 자체에 수집하며, 공압기의 실시간 가동 대수와 실시간 필요 가동 대수를 비교할 수 있다. 이때 공기압축기의 순간 유량 외에도 순간 동력, 순간 효율, 순간 부하율 등을 함께 수집할 수도 있다.
중앙 제어 장치(110)는 공기압축기의 실시간 가동 대수와 필요 가동 대수를 비교하기 위해 상기 순간 유량, 순간 동력, 순간 부하율 등을 함께 이용할 수도 있다.
여기서, 공압기(120, 130, 140)들은 독립적으로 운전조건을 제어할 수 있는 자동제어회로를 포함하며, 압축 공기의 출력 측 압력이 과도하게 증가하거나 제공되는 유량이 거의 없는 경우 독립적으로 부하율이 작은 상태로 자동적으로 조절될 수가 있다.
중앙 제어 장치(110)에 대한 자세한 설명은 도 2에서 후술하기로 한다.
도 2는 도 1에 나타낸 중앙 제어 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 2를 참조하면, 중앙 제어 장치(110)는 디스플레이부(210) 및 제어부(230)을 포함할 수 있다.
디스플레이부(210)는 계통으로 압축된 공기를 제공하는 복수의 공압기(120, 130, 140)에 대한 제어 화면을 출력할 수 있다.
실시 예에서, 복수의 공압기(120, 130, 140)은 3대로 설명하지만, 그 대수에 한정을 두지 않는다.
상기 제어 화면은 제어부(230)에서 제공한 복수의 공압기(120, 130, 140) 중 적어도 하나에 대한 최적 운전을 위한 최적 운전 시나리오를 출력할 수 있다.
이때, 상기 최적 운전 시나리오는 운전 가이드 UI(User Interface) 화면이며, 복수의 압축기(120, 130, 140)에 대한 통합 정보 및 계통별 정보를 포함할 수 있다.
상기 최적 운전 시나리오에 대한 설명은 도 4 내지 도 6에서 후술하기로 한다.
제어부(230)는 부하 추정모듈(242), 설비성능 추정모듈(244) 및 제어 모듈(246)을 포함할 수 있다.
부하 추정모듈(242)은 계통에 공급된 과거 공압유량부하 및 과거 조건 데이터를 데이터 전처리 기법에 적용하여 미래 공압유량부하를 추정할 수 있다.
여기서, 상기 과거 공압유량부하는 계통에 공급된 유량부하의 총합이며, 상기 과거 조건 데이터는 도 1에서 설명한 센서들에서 측정된 정보들일 수 있다.
부하 추정모듈(242)는 상기 과거 공압유량부하 및 상기 과거 조건 데이터를 기반으로 설정된 미래 시간동안에 계통에 공급될 상기 미래 공압유량부하를 추정할 수 있다.
설비성능 추정모듈(244)은 복수의 공압기(120, 130, 140) 각각에 대한 성능 판단을 위해 수집한 누적 운전 데이터를 기반으로 공압기별 SER(Specific Energy Requirement) 및 최대 유효 출력량을 추정할 수 있다.
즉, 설비성능 추정모듈(244)는 상기 누적 운전 데이터 및 설정된 공압기별 스펙정보를 기반으로 공압기별 SER 및 최대 유효 출력량을 추정할 수 있다.
여기서, 상기 공압기별 스펙 정보는 압축 방식, 제어 방식 및 공압유량을 포함할 수 있으며, 상기 누적 운전 데이터는 소비전력, 흡기 온도, 출구 압력, 출력량을 포함할 수 있다.
여기서, 설비성능 추정모듈(244)은 상기 소비전력 및 상기 출력량을 기반으로 추정되며, 1m3 공기의 생산에 소비되는 공압기별 SER을 추정할 수 있다.
또한, 설비성능 추정모듈(244)은 상기 흡기 온도, 상기 출구 압력 및 상기 출력량에 따라 상기 복수의 공압기 각각에서 출력 가능한 상기 최대 유효 출력량을 추정할 수 있다.
제어 모듈(246)은 상기 미래 공압유량부하, 상기 공기압별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 기반으로 복수의 공압기(120, 130, 140) 중 운전해야할 소정 대수의 공압기를 선택할 수 있다.
즉, 제어 모듈(246)은 상기 미래 공압유량부하에 대응하는 예상 출력량을 산출하고, 상기 예상 출력량, 상기 공압기별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 혼합정수 선형계획법(MILP)에 적용하여 상기 소정 대수의 공압기를 선택할 수 있다.
상기 소정 대수의 공압기는 상기 예상 출력량에 대응되게 복수의 공압기(120, 130, 140) 각각에 상기 공압기별 SER이 높은 순서로 선택될 수 있다.
또한, 제어 모듈(246)은 상기 소정 대수의 공박기 각각에서 소비되는 예상 소비전력 및 예상 목표 압력을 기반으로 현재 시점 이후의 설정된 미래 시점까지 상기 소정 대수의 공압기 각각에 최적 운전을 가이드하는 최적 운전 시나리오를 출력할 수 있다.
도 3 내지 도 5은 도 2에 나타낸 디스플레이부에 디스플레이된 화면 구성을 나타낸 화면도이다.
도 3 내지 도 5은 제어부(230)에 의해 디스플레이부(210)에 출력되는 운전 제어 시나리오를 나타낼 수 있다.
도 3은 전 계통의 통합적인 에너지 절감량 지표를 나타내는 통합 정보(ⓛ) 및 각 계통별 전력량 및 헤더 압력을 나타내는 계통별 정보(②)를 나타낸다.
여기서, 통합 정보(ⓛ)에는 전 계통의 전력량 및 현재 계통에서 유지되어야 하는 압력인 헤더 압력를 나타낼 수 있다.
도 3에서 나타낸 바와 같이, 전력량은 현재 소비되는 현재 전력량 및 최적 운전 시나리오에 따라 복수의 공압기(120, 130, 140)을 운전했을 때 예상된 예상 전력량을 그래프 또는 수치로 표시할 수 있다.
또한, 헤더 압력은 현재 평균 헤더 압력 및 최적 운전 시나리오에 따라 복수의 공압기(120, 130, 140)을 운전했을 때 예상된 예상 평균 헤더 압력을 그래프 또는 수치로 표시할 수 있다.
계통별 정보(②)는 각 계통의 전력량 및 각 계통에서 유지되어야 하는 압력인 헤더 압력를 나타낼 수 있다.
전력량은 각 계통별로 현재 소비되는 현재 전력량 및 최적 운전 시나리오에 따라 복수의 공압기(120, 130, 140)을 운전했을 때 예상된 예상 전력량을 그래프 또는 수치로 표시할 수 있다.
또한, 헤더 압력은 현재 평균 헤더 압력 및 최적 운전 시나리오에 따라 복수의 공압기(120, 130, 140)을 운전했을 때 예상된 예상 평균 헤더 압력을 그래프 또는 수치로 표시할 수 있다.
도 4는 복수의 공압기(120, 130, 140)에 대한 공압기 성능 유량 범위(③) 및 과거 공압유량/미래 공압유량(④)를 나타낸다.
여기서, 공압기 성능 유량 범위(③)에는 복수의 공압기(120, 130, 140) 각각에 대응하는 압축방식, 제어 방식, 흡기온도, 출구온도 및 공압유량을 나타낼 수 있다.
상기 압축방식 및 상기 제어방식은 공압기별 스펙 정보를 통해 출력될 수 있으며, 상기 흡기온도, 상기 출구온도 및 상기 공압유량은 공압기에 설치된 센서들을 통해 획득할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 상기 공압유량은 타코미터 UI에서 설비의 최소/최대/현재출력 유량을 표시하고 색깔띠를 통해서 저효율/정상/고효율 운전 표시할 수 있다.
과거 공압유량/미래 공압유량(④)에는 현재 시점 전후 소정 시간 동안 츱박 부하 패턴을 시각화하여 출력할 수 있다.
여기서, 시각화된 그래프의 왼쪽에는 공압유량을 나타내며, 아래쪽에는 30분 간격의 시간을 나타내며, 우측에는 온도를 나타낼 수 있다.
이때, 그래프 내에는 건구온도 및 습구온도의 변화를 나타낸 그래프 및 시간 구간별 공압유량을 나타내는 막대 그래프를 나타낼 수 있다.
이와 같이, 도 4에 나타낸 공압기 성능 유량 범위(③) 및 과거 공압유량/미래 공압유량(④)는 복수의 공압기(120, 130, 140) 각각의 현재 상태 및 공압유량을 시각화된 그래프로 확인할 수 있도록 함으로써, 직관적인 해석이 가능한 이점이 있다.
도 5는 복수의 공압기(120, 130, 140)에 대한 공압기 성능 유량 범위(③) 및 계통별 운전 가이드(⑤)를 나타낸다.
공압기 성능 유량 범위(③)는 도 4에서 설명한바 생략하기로 한다.
계통별 운전 가이드(⑤)는 복수의 공압기(120, 130, 140)에 대한 현재 운전 정보 및 최적 운전 시나리오에 따른 가이드 운전 정보를 표시할 수 있다.
예를 들어, 상기 현재 운전 정보에는 복수의 공압기(120, 130, 140) 각각의 운전 상태(ON/OFF) 및 점유율 등이 표시되며, 상기 가이드 운전 정보에는 복수의 공압기(120, 130, 140)에 대한 우선 순위, 운전 상태, 설정 압력 및 점유율 등이 표시될 수 있다.
여기서, 상기 점유율은 각 공압기의 총 부하 각 점유율을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 우선 순위는 각 공압기의 공압기별 SER 따른 순위이며, 소정 대수의 공압기를 선택하기 위한 기준으로 삼을 수 있다.
또한, 상기 설정 압력은 각 공압기의 목표 설정 압력으로써, 출력량에 대응되는 압력일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 중앙 제어 장치를 포함하는 냉각 시스템을 나타낸 시스템도이다.
도 6을 참조하면, 냉각 시스템(300)은 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350), 냉각탑(360) 및 중앙 제어 장치(370)를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350)는 예를 들어 5개의 냉동기로 나타내었으나, 그 개수에 대하여 한정을 두지 않는다.
또한, 냉각 시스템(300)은 중앙 제어 장치(370)와 정보를 송수신하는 서버들(미도시)을 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
제1 내지 제5 냉동기(310, 350)는 냉각탑(360)과 냉각수 순환 유로(20)로 연결되어 냉각탑(360)으로부터 냉각수를 공급받고, 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처(380)와 냉수 순환 유로(10)로 연결되어 냉수 수요처(380)에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 역할을 할 수 있다.
여기서, 냉각탑(360)은 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 역할을 할 수 있다.
냉각수 순환 유로(20)는 제1 내지 제5 냉동기(310, 350)에서 출수된 냉각수를 냉각탑(360)으로 안내하는 냉각수 출수 배관(21)과, 냉각탑(360)에서 출수된 냉각수를 제1 내지 제5 냉동기(310, 350)으로 안내하는 냉각수 입수 배관(22)을 포함한다.
냉수 순환 유로(10)는 제1 내지 제5 냉동기(310, 350)에서 출수된 냉수를 냉수 수요처(380)로 안내하는 냉수 출수 배관(11)과, 냉수 수요처(380)에서 출수된 냉수를 제1 내지 제5 냉동기(310, 350)으로 안내하는 냉수 입수 배관(12)을 포함한다.
냉수 수요처(380)는 공기를 냉수와 열교환시키는 수냉식 공조기가 될 수 있으며, 실내 공기와 실외 공기를 혼합한 후 혼합 공기를 냉수와 열교환시킨 후 실내로 토출하는 에어 핸들링 유닛(AHU: Air Handing Unit)으로 구성되는 것이 가능하고, 실내에 설치되어 실내 공기를 흡입하여 냉수와 열교환시킨 후 실내로 토출하는 팬 코일 유닛(FCU:Fan Coil Unit)으로 구성되는 것이 가능하며, 실내의 바닥에 매설된 바닥 배관 유닛으로 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 대상 영역은, 건물, 빌딩, 점포, 건물에 포함된 적어도 하나의 층, 빌딩에 포함된 적어도 하나의 층 또는 점포에 포함된 적어도 하나의 층에 해당하는 영역인 것일 수 있다.
또한, 냉각 시스템(300)은 중앙 제어 장치(370)로 운전 데이터를 제공하는 센서 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 센서 유닛은 냉수 순환 유로(10)의 차압을 측정하여 중앙 제어 장치(370)로 제공하는 차압센서(191), 제1 내지 제5 냉동기(310, 350)의 전류 값을 측정하여 중앙 제어 장치(370)로 제공하는 전류센서(192) 및 제1 내지 제5 냉동기(310, 350)의 전압 값을 측정하여 중앙 제어 장치(370)로 제공하는 전압센서(193)를 포함할 수 있다.
여기서, 차압센서(161)는 냉수 순환 유로(10) 상의 배치되어 냉수 순환 유로(10) 내의 차압을 측정하여 중앙 제어 장치(370)로 제공한다. 다른 예로, 차압센서(161)는 냉각수 순환 유로(20)에 배치되어 냉각수의 차압을 측정할 수도 있다.
또한, 센서유닛은 냉수환수온도를 측정하는 냉수환수 온도센서(194), 냉수출수온도를 측정하는 냉수출수 온도센서(195), 냉각수환수온도를 측정하는 냉각수환수 온도센서(196), 냉각수출수온도를 측정하는 냉각수출수 온도센서(197), 외부 건/습구 온도를 측정하는 외부 온도센서(198)를 더 포함할 수 있다.
냉수환수 온도센서(194)는 냉수 입수 배관(12)에 배치되어 냉수 입수 배관(12) 내의 냉수의 온도를 측정하여 중앙 제어 장치(370)에 제공한다
냉수출수 온도센서(195)는 냉수 출수 배관(11)에 배치되어 냉수 출수 배관(11) 내의 냉수의 온도를 측정하여 중앙 제어 장치(370)에 제공한다.
냉각수환수 온도센서(196)는 냉각수 입수 배관(22)에 배치되어 냉각수 입수 배관(22) 내의 냉각수환수온도를 측정하여 중앙 제어 장치(370)에 제공한다.
냉각수출수 온도센서(197)는 냉각수 출수 배관(21)에 배치되어 냉각수 출수 배관(21) 내의 냉각수출수온도를 측정하여 중앙 제어 장치(370)에 제공한다.
외부 온도센서(198)는 외기건/습구 온도를 측정하여 중앙 제어 장치(370)로 제공한다. 이때, 외부 온도센서(198)는 냉각탑(360)에 설치되거나 냉수 수용처(380)에 설치될 수 있으며, 설치 위치에 대하여 한정을 두지 않는다.
중앙 제어 장치(370)는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350)를 설정된 최적 예측 부하값을 기반으로 제어할 수 있다. 여기서, 중앙 제어 장치(370)는 상기 최적 예측 부하값에 따라 냉수 설정 온도를 결정할 수 있다.
또한, 중앙 제어 장치(370)는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 성능 판단을 위해 수집한 과거 운전 데이터를 학습하여, 냉동기별 성능 계수(COP, Coefficient of Performance)를 추정하기 위한 설비 추정 변수들을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 과거 운전 데이터는 과거 일 시점부터 현재 시점까지 단위 시간별 부하 정보일 수 있다. 여기서, 상기 단위 시간별 부하 정보는 냉수환수온도, 냉수출수온도, 냉각수환수온도, 냉각수출수온도, 외부 건/습구 온도, 냉동톤 및 소비전력을 포함할 수 있다.
이후, 중앙 제어 장치(370)는 현재 시점에 수집한 현재 운전 데이터 및 상기 설비 추정 변수들을 기반으로 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 냉동기별 성능 계수를 추정할 수 있다.
상기 현재 운전 데이터는 상술한 상기 과거 운전 데이터와 동일한 단위 시간별 부하 정보일 수 있다.
상기 설비 추정 변수들은, 상기 과거 운전 데이터를 세타 모델(theta model)에 적용 학습한 세타 변수들일 수 있다.
또한, 중앙 제어 장치(370)는 상기 과거 운전 데이터 및 상기 현재 운전 데이터 각각에 포함된 냉동톤을 기반으로 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 냉동기별 유효 냉동톤을 산출할 수 있다.
여기서, 상기 냉동기별 유효 냉동톤은 상기 상기 과거 운전 데이터 및 상기 현재 운전 데이터 각각에 포함된 냉동톤 중 최대 냉동톤일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이후, 중앙 제어 장치(370)는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 설비별 스펙(Specification) 정보를 기반으로 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 이상 상태 여부를 감지할 수 있다.
중앙 제어 장치(370)는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 중 이상 상태인 냉동기를 감지하면, 상기 냉동기별 성능 계수 및 상기 냉동기별 유효 냉동톤에서 이상 상태인 냉동기의 성능 계수 및 유효 내동톤을 제거하여, 계통 성능 계수를 추정할 수 있다.
이후, 중앙 제어 장치(370)는 이상 상태인 냉동기를 출력하고, 상기 계통 성능 계수에 따라 현재 소비전력에 대한 에너지 절감량을 산출하여 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 중 이상 상태인 냉동기를 제외한 나머지 냉동기에 대한 운전 상태를 제어할 수 있다.
중앙 제어 장치(370)는 실시간으로 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350)의 운전 상태를 확인할 수 있으며, 이상 상태인 냉동기, 예를 들어 냉동기 점검 또는 교체시 운전 가능/불가능 여부를 확인하여, 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350)가 최적 에너지 효율을 가지도록 운전 상태를 변경할 수 있다.
도 7은 도 6에 나타낸 중앙 제어 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도, 및 도 8은 도 7에 나타낸 설비성능 추정모듈의 동작을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 중앙 제어 장치(370)는 디스플레이부(410) 및 제어부(430)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(410)는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 냉동기별 성능 계수(Coefficient of Performance) 및 냉동기별 유효 냉동톤(ton of refrigeration)를 디스플레이할 수 있다.
또한, 디스플레이부(410)는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 중 정상 상태로 동작 중인 냉동기 및 점검 또는 교체에 의한 이상 상태로 동작 중인 냉동기를 인식할 수 있도록 알림 정보 또는 색상 정보로 디스플레이할 수 있다.
제어부(430)는 부하 추정모듈(432), 설비성능 추정모듈(434), 이상 감지모듈(436), 최적성능 추정모듈(438) 및 제어 모듈(250)을 포함할 수 있다.
부하 추정모듈(432)은 제어 대상 영역에 대한 과거 열원 부하 및 과거 조건 데이터를 기반으로 미래 열원 부하를 추정할 수 있다.
여기서, 상기 과거 조건 데이터는 상기 복수의 냉동기(310 내지 350) 각각의 냉동톤, 외기 건/습구온도 및 기상 데이터를 포함할 수 있다.
부하 추정모듈(432)은 상기 과거 열원 부하, 상기 냉동톤, 상기 외기 건/습구온도 및 상기 기상 데이터를 상기 최적화 기법에 적용하여 현재 시점에서 소정시간 미래 시점에 발생되는 상기 미래 열원 부하를 추정할 수 있다.
설비성능 추정모듈(434)은 도 6에서 상술한 과거 운전 데이터에 포함된 냉수출수온도(TCHS), 냉수환수온도(TCHR), 냉동톤(RT), 소비전력(Power), 냉각수출수온도(TCWS), 냉각수환수온도(TCWR), 및 외기 건/습구 온도(Tdb/Twb)를 설정된 설비 성능 모델에 적용하여 설비 추정 변수들을 학습하고, 상기 설비 추정 변수들을 현재 운전 데이터에 적용하여 냉동기별 성능 계수(COPd)를 추정할 수 있다.
즉, 도 8(a)는 설비성능 추정모듈(434)에서 과거 운전 데이터로 설비 추정 변수들을 학습하는 것으로써, 세타 모델(Theta model)을 적용하여 설비 추정 변수들을 학습할 수 있다.
이후, 도 8(b)는 설비성능 추정모듈(434)이 현재 운전 데이터가 입력되면 설비 추정 변수들을 적용하여 냉동기별 성능 계수(COPd)를 추정할 수 있다.
즉, 아래의 [수학식 1]은 설비 추정 변수들(θ1 내지 θ11)을 학습하기 위한 식이다.
여기서, 냉수출수온도(TCHS), 냉수환수온도(TCHR), 냉동톤(RT), 소비전력(Power), 냉각수출수온도(TCWS), 냉각수환수온도(TCWR), 및 외기 건/습구 온도(Tdb/Twb)은 과거 운전 데이터 및 현재 운전 데이터에 포함되어 있으며, 그러므로, 설비 추정 변수들(θ1 내지 θ11)을 학습할 수 있다.
여기서, 설비 추정 변수들(θ1 내지 θ11) 중 제1 내지 제4 추정 변수(θ1 내지 θ4)는 냉수출수온도(TCHS), 냉수환수온도(TCHR), 냉각수출수온도(TCWS) 및 냉각수환수온도(TCWR)에 적용한 전력 값이 소비전력(Power)과 동일하게 하는 변수일 수 있다.
또한, 설비 추정 변수들(θ1 내지 θ11) 중 제5 내지 제7 추정 변수(θ5 내지 θ7)는 외기 건/습구 온도(Tdb/Twb) 및 냉각수출수온도(TCWS)에 적용한 값이 냉각톤(CRT)과 동일하게 하는 변수일 수 있다.
마지막으로, 설비 추정 변수들(θ1 내지 θ11) 중 제8 내지 제11 추정 변수(θ8 내지 θ11)는 소비전력(Power), 냉수출수온도(TCHS), 냉수환수온도(TCHR) 및 냉각수출수온도(TCWS)에 적용한 값이 냉동톤(RT)과 동일하게 하는 변수일 수 있다.
또한, 설비성능 추정모듈(434)은 [수학식 1]에서 학습한 설비 추정 변수들(θ1 내지 θ11)에 대하여 [수학식 2]에 물리적 검증을 수행할 수 있다.
이후, 설비성능 추정모듈(434)은 물리적 검증이 완료되면, 냉동기별 성능 계수(COPd)를 하기의 [수학식 3]을 통하여 추정할 수 있다.
이와 같이, 설비성능 추정모듈(434)은 [수학식 1] 내지 [수학식 3]을 통하여 냉동기별 성능 계수(COPd)를 학습하고, 현재 운전 데이터가 입력되면 [수학식 1] 내지 [수학식 3]을 통하여 현재 시점에서의 냉동기별 성능 계수(COPd)를 추정할 수 있다.
이상 감지모듈(436)은 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 설비별 스펙(Specification) 정보를 기반으로 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 이상 상태를 감지할 수 있다.
먼저, 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각은 증발기 및 응축기를 포함할 수 있다.
이때, 이상 감지모듈(436)은 상기 설비별 스펙 정보에 포함된 증발기 압력 및 응축기 압력을 기반으로 제1, 2 압력 설정 범위를 설정할 수 있다.
먼저, 이상 감지모듈(436)은 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 증발기의 압력값이 상기 제1 압력 설정 범위에 속하는지 여부 및 응축기의 압력값이 상기 제2 압력 설정 범위에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 이상 감지모듈(436)은 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 증발기의 압력값 및 응축기의 압력값을 상기 제1, 2 압력 설정 범위에 속하는지 여부에 따라 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 운전 상태, 즉 이상 상태 또는 정상 상태인지 감지할 수 있다.
상기 제1 압력 설정 범위는 2.1㎏/㎠ 내지 5㎏/㎠ 이고, 상기 제2 압력 설정 범위는 6㎏/㎠ 내지 9.1㎏/㎠ 일 수 있다.
상술한, 상기 제1, 2 압력 설정 범위는 증발기 및 응축기가 정상적인 동작을 나타낼 때의 압력이며, 상기 제1, 2 압력 설정 범위에 속하지 않는 경우, 증발기 및 응축기 중 적어도 하나가 정상동작하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 제1, 2 압력 설정 범위는 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 설비 이상 상태를 감지하기 위한 압력 범위일 수 있다.
또한, 이상 감지모듈(436)은 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각의 현재 운전 데이터에 대한 데이터 이상 상태를 감지할 수 있다.
즉, 이상 감지모듈(436)은 상기 현재 운전 데이터에 포함된 냉동톤 및 소비전력 각각이 설정된 냉동톤 설정 범위 및 전력 설정 범위에 속하는지 판단하고, 상기 냉동톤 설정 범위 및 상기 전력 설정 범위에 속하지 않으면 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 각각을 이상 상태로 감지할 수 있다.
여기서, 상기 냉동톤 설정 범위 및 상기 전력 설정 범위는 설비별 스펙 정보에 포함된 정격 냉동톤 및 정격 전력으로 설정되며, 상기 냉동톤 설정 범위는 상기 정격 냉동톤의 0.6배 내지 상기 정격 냉동톤의 1.3배이고, 상기 전력 설정 범위는 상기 정격 전력의 0.6배 내지 상기 정격 전력의 1.1배일 수 있다.
상술한 바와 같이, 이상 감지모듈(436)은 상기 제1, 2 압력 설정 범위, 상기 냉동톤 설정 범위 및 상기 전력 설정 범위 중 적어도 하나에 속하지 않으면 이상 상태로 감지할 수 있다.
최적성능 추정모듈(438)은 부하 추정모듈(432)에서 추정한 상기 미래 열원 부하로 예상 냉동톤 및 설비성능 추정모듈(434)에서 추정된 냉동기별 성능계수를 기반으로 복수의 냉동기(310 내지 350) 중 소정 대수의 냉동기를 선택하고, 상기 예상 냉동톤에 따라 최저 소비전력을 사용하여 운전하는 상기 소정 대수의 냉동기 각각에 대한 할당 냉동톤을 추정할 수 있다.
제어 모듈(450)은 상기 소정 대수의 냉동기 및 상기 할당 냉동톤을 기반으로 복수의 냉동기(310 내지 350) 각각에 대한 상기 최적 운전 시나리오가 디스플레이부(410)에 디스플레이되게 제어할 수 있다.
이상 감지모듈(436)이 제1 내지 제5 냉동기(310 내지 350) 중 제1 냉동기(310)를 이상 상태로 감지하는 경우, 제어 모듈(450)은 설비성능 추정모듈(434)에서 추정한 냉동기별 성능 계수에서 제1 냉동기(310)에 해당하는 성능 계수 및 산출한 제1 냉동기(310)의 유효 냉동톤을 제외한 후, 계통 성능 계수를 추정할 수 있다.
제어 모듈(450)은 상기 냉동기별 성능 계수가 높은 순서 또는 상기 예상 냉동톤이 높은 순서대로 선택된 상기 소정 대수의 냉동기 각각에서 소비되는 예상 소비전력 및 예상 냉동톤을 기반으로 현재 시점 이후의 설정된 미래 시점까지 상기 소정 대수의 냉동기 각각에 대한 최적 운전을 가이드하는 상기 최적 운전 시나리오를 출력할 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (19)
- 계통으로 압축된 공기를 제공하는 복수의 공압기에 대한 제어 화면을 출력하는 디스플레이부; 및
상기 계통에 공급된 과거 공압유량부하 및 과거 조건 데이터를 기반으로 미래 공압유량부하를 추정하고, 상기 복수의 공압기 각각에 대한 성능 판단을 위해 수집한 누적 운전 데이터를 기반으로 공압기별 SER(Specific Energy Requirement) 및 최대 유효 출력량을 추정하고, 상기 미래 공압유량부하, 상기 공기압별 SER 및 상기 최대 유효 출력량에 따라 상기 복수의 공압기 중 소정 대수의 공압기를 선택하고, 상기 소정 대수의 공압기에 대한 최적 운전 시나리오가 출력되게 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 과거 공압유량부하 및 상기 과거 조건 데이터를 데이터 전처리 기법에 적용하여 상기 미래 공압유량부하를 추정하는 부하 추정모듈;
상기 누적 운전 데이터 및 설정된 공압기별 스펙 정보를 기반으로 상기 공압기별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 추정하는 설비성능 추정모듈; 및
상기 미래 공압유량부하, 상기 공기압별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 기반으로 상기 소정 대수의 공압기를 선택하고, 상기 소정 대수의 공압기 각각에 대한 상기 최적 운전 시나리오가 출력되게 제어하는 제어 모듈을 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 공압기별 스펙 정보는,
압축 방식, 제어 방식 및 공압유량을 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 누적 운전 데이터는,
소비전력, 흡기 온도, 출구 압력, 출력량을 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 공압기별 SER은,
상기 소비전력 및 상기 출력량을 기반으로 추정되며, 1m3 공기의 생산에 소비되는 전력량인,
중앙 제어 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 설비성능 추정모듈은,
상기 흡기 온도, 상기 출구 압력 및 상기 출력량에 따라 상기 복수의 공압기 각각에서 출력 가능한 상기 최대 유효 출력량을 추정하는,
중앙 제어 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 미래 공압유량부하에 대응하는 예상 출력량을 산출하고, 상기 예상 출력량, 상기 공압기별 SER 및 상기 최대 유효 출력량을 혼합정수 선형계획법(MILP)에 적용하여 상기 소정 대수의 공압기를 선택하는,
중앙 제어 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 소정 대수의 공압기는,
상기 공압기별 SER이 낮은 순서로 상기 예상 출력량에 대응되게 선택되는,
중앙 제어 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 소정 대수의 공압기 각각에서 소비되는 예상 소비전력 및 예상 목표 압력을 기반으로 현재 시점 이후의 설정된 미래 시점까지 상기 소정 대수의 공압기 각각에 대한 최적 운전을 가이드하는 최적 운전 시나리오를 출력하는,
중앙 제어 장치. - 계통에 설치된 복수의 냉동기 및 냉동탑에 대한 제어 화면을 출력하는 디스플레이부; 및
제어 대상 영역에 대한 과거 열원 부하 및 과거 조건 데이터를 기반으로 미래 열원 부하 및 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 성능 판단을 위해 수집한 현재 운전 데이터를 기반으로 냉동기별 성능 계수를 추정하고, 상기 미래 부하 및 상기 냉동기별 성능 계수에 따라 최저 소비전력을 사용하는 소정 대수의 냉동기를 선택하고, 상기 소정 대수의 냉동기에 대한 최적 운전 시나리오가 출력되게 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 과거 열원 부하 및 상기 과거 조건 데이터를 최적화 기법(optimization function)에 적용하여 상기 미래 열원 부하를 추정하는 부하 추정모듈;
현재 시점 이전에 수집된 과거 운전 데이터를 설정된 성능 모델에 적용하여 설비 추정 변수들을 학습하고, 상기 설비 추정 변수들을 현재 운전 데이터에 적용하여 상기 냉동기별 성능 계수를 추정하는 설비성능 추정모듈;
상기 미래 열원 부하로 추정한 예상 냉동톤 및 상기 냉동기별 성능 계수를 기반으로 상기 소정 대수의 냉동기를 선택하고, 상기 예상 냉동톤에 따라 상기 최저 소비전력을 사용하여 운전하는 상기 소정 대수의 냉동기 각각에 대한 할당 냉동톤을 추정하는 최적성능 추정모듈; 및
상기 소정 대수의 냉동기 및 상기 할당 냉동톤을 기반으로 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 상기 최적 운전 시나리오가 출력되게 제어하는 제어모듈을 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 냉동기 각각에 대한 냉동기별 스펙 정보를 기반으로 상기 복수의 냉동기 각각에 대한 이상 상태 여부를 감지하는 이상 감지모듈을 더 포함하는,
중앙 제어 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 복수의 냉동기 각각은,
증발기 및 응축기를 포함하고,
상기 이상 감지모듈은,
상기 증발기의 압력값이 상기 냉동기별 스펙 정보에 포함된 증발기 압력으로 설정된 제1 압력 설정 범위 및 상기 응축기의 압력값이 상기 냉동기별 스펙 정보에 포함된 압축기 압력으로 설정된 제2 압력 설정 범위에 속하지 않으면 상기 복수의 냉동기 각각을 이상 상태로 감지하는,
중앙 제어 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 이상 감지모듈은,
상기 현재 운전 데이터에 포함된 냉동톤 및 소비전력 각각이 설정된 상기 냉동기별 스펙 정보에 포함된 정격 냉동톤 및 정격 소비전역으로 각각 설정된 냉동톤 설정 범위 및 전력 설정 범위에 속하지 않으면 상기 복수의 냉동기 각각을 이상 상태로 감지하는,
중앙 제어 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 과거 조건 데이터는,
상기 복수의 냉동기 각각의 냉동톤, 외기 건/습구온도 및 기상 데이터를 포함하고,
상기 부하 추정모듈은,
상기 과거 열원 부하, 상기 냉동톤, 상기 외기 건/습구온도 및 상기 기상 데이터를 상기 최적화 기법에 적용하여 현재 시점에서 소정시간 미래 시점에 발생되는 상기 미래 열원 부하를 추정하는,
중앙 제어 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 과거 운전 데이터 및 상기 현재 운전 데이터 각각은,
상기 복수의 냉동기 각각의 냉수출수온도, 냉수환수온도, 냉동톤 및 소비전력, 상기 냉각탑의 냉각수출수온도 및 냉각수환수온도, 및 외기 건/습구 온도를 포함하고,
상기 설비성능 추정모듈은,
상기 설비 추정 변수들 중 제1 내지 제4 추정 변수를 상기 현재 운전 데이터에 포함된 상기 냉수출수온도, 상기 냉수환수온도, 상기냉각수출수온도 및 상기 냉각수환수온도에 적용하여 냉동기별 소비전력을 추정하고, 상기 설비 추정 변수들 중 제5 내지 제7 추정 변수를 상기 외기 건/습구 온도 및 상기냉각수출수온도에 적용하여 냉동기별 냉각톤을 추정하며, 상기 설비 추정 변수들 중 제8 내지 제11 추정 변수를 상기 소비전력, 상기 냉수출수온도, 상기 냉수환수온도 및 상기 냉각수출수온도에 적용하여 냉동기별 냉동톤을 추정하는,
중앙 제어 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 설비성능 추정모듈은,
상기 냉동기별 소비전력과 상기 냉동기별 냉동톤을 더한 값이 상기 냉동기별 냉각톤과 동일하면 추정 검증을 완료하고, 상기 냉동기별 냉동톤에 상기 냉동기별 소비전력을 나누어 상기 냉동기별 성능 계수를 추정하는,
중앙 제어 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 소정 대수의 냉동기는,
상기 냉동기별 성능 계수가 높은 순서 또는 상기 예상 냉동톤이 높은 순서대로 선택된,
중앙 제어 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 소정 대수의 냉동기 각각에서 소비되는 예상 소비전력 및 예상 냉동톤을 기반으로 현재 시점 이후의 설정된 미래 시점까지 상기 소정 대수의 냉동기 각각에 대한 최적 운전을 가이드하는 상기 최적 운전 시나리오를 출력하는,
중앙 제어 장치.
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|---|---|---|---|---|
| CN114636212A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-06-17 | 苏州思萃融合基建技术研究所有限公司 | 一种基于grnn的多台冷水机组***运行控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02169966A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-06-29 | Sanki Eng Co Ltd | 空冷式冷凍機の運転台数制御装置 |
| JP6427317B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2018-11-21 | 株式会社日立製作所 | 熱源設備制御システム、および熱源設備制御方法 |
| JP2019084618A (ja) * | 2017-11-06 | 2019-06-06 | 新日鐵住金株式会社 | 設備稼動制御システム、設備稼動制御方法、およびプログラム |
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2020
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Patent Citations (3)
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| CN114636212A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-06-17 | 苏州思萃融合基建技术研究所有限公司 | 一种基于grnn的多台冷水机组***运行控制方法 |
| CN114636212B (zh) * | 2022-04-22 | 2024-01-30 | 苏州思萃融合基建技术研究所有限公司 | 一种基于grnn的多台冷水机组***运行控制方法 |
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