基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种中央空调冷却水系统能效在线测试控制系统，空调冷却水系统包括冷水机组、冷却塔和水泵，系统包括信号采集单元、无线传输单元和数据处理单元，数据采集单元用于获取冷却水循环系统的各种基础数据，无线传输单元将数据采集单元采集的各种基础数据进行发送并传输到数据处理单元，数据处理单元对接收到的基础数据进行存储、计算、分析和显示，得出冷却水系统能效和冷却塔运行效率并实时生成参数变化曲线，当监测到参数数值出现急剧变化或者超出设定限值范围时，给出对应的报警提示并诊断异常原因，给出操作反馈策略。本发明专利技术能够在线测试冷却水系统能效和冷却塔运行效率，找出最优的系统流量，使得冷却水系统总能耗最小。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统
本专利技术涉及中央空调冷却水系统
，具体涉及一种基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统。
技术介绍
随着生活水平的提高，人们对室内环境的要求越来越高，空调系统的总能耗占建筑能耗的比例逐步升高，各子系统的能耗比例不断地变化。对于民用建筑而言，空调系统占建筑物的总运行能耗的30％～50％，空调水系统的耗电量又约占空调总耗电量的15％～20％。对整个系统而言，降低部分负荷下水泵输送能耗具有较大的节能潜力。因此提高供回水温差，降低系统水流量，减少水泵运行能耗，进而实现整个系统的节能运行，在实际工程应用中具有重大的意义。而冷却水系统是建筑空调系统中的主要功能部分，冷却水系统的运行能耗在整个空调系统能耗中所占比例相当可观。在大多数冷却水系统中，通常使用冷却塔来达到系统排热的目的。这种类型的冷却水系统，针对某一特定负荷下，通常采用调整冷凝器的进水温度，改变运行冷却塔的台数和风机转速，同时改变冷却水泵的运行台数和频率，找出它们之间的最优控制策略，使冷却水系统的能耗最小。因此根据中央空调负荷变化对水系统进行变流量控制，毫无疑问将会带来相当可观的节能效果。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对中央空调节能的要求也不断加强，对冷却水系统，特别是冷却塔的换热能力的重视日益提高，对其冷却水系统能效和冷却塔运行效率的综合评定也提上了日程。在国务院印发的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中指出围绕应用面广、节能潜力大的工业领域，实施重大技术装备产业化示范工程。到2015年，高效节能技术与装备市场占有率提高到30％左右，创新能力和装备开发能力接近国际先进水平。《节能减排“十二五”规划》中更是明确指出，推动能效水平提高首先要加强工业节能，坚持走新型工业化道路，通过明确目标任务、加强行业指导、推动技术进步、强化监督管理，推进工业重点行业节能。因此对中央空调水系统进行运行效率测试和节能评估方法的研究显得尤为重要，对建筑节能减排具有十分重要的指导意义和实践作用。当前，节能减排工作的重点在于构建能源计量数据系统、强化能源计量工作、实施能源精细化管理，这也是节能减排的重要基石。能源计量是指在能源消费、转化等流程中，对处于各环节(包括能源生产、运输、使用、监管等各个领域)的能源数量、质量、性能等参数进行检测、度量和计算。其中的重点就是能源计量数据的采集，物联网技术作为一项新兴的技术，在能源计量数据采集技术中起着巨大的作用，同时占据着重要的地位。将物联网技术的数据感知和传输应用到能源计量中去，以较低的投资和使用成本实现对能源全流程的“泛在感知”，获取以往无法获取的重要能源消耗过程参数，并以此为基础通过大数据分析和决策，达到节能减排的目标。本专利技术的专利技术人经过研究发现，考虑到中央空调冷却机组及其冷冻水系统、风系统一般由生产企业直接负责生产和安装，而循环冷却水系统中的设备，包括水泵、冷却塔等一般在用户当地采购安装，虽然选型时确保了中央空调的安全和可靠运行，但是不可避免存在水系统安全裕量过大的问题，造成了不必要的能源浪费。另外，冷水机组作为中央空调系统的冷源，是系统中最重要的设备，而冷水机组能耗占整个空调系统能耗的比例最大，且冷水机组绝大部分时间处于部分负荷状态，满负荷运行时间很少，因此处理部分负荷下冷水机组的冷却水循环系统及与水泵和冷却塔等部件的节能优化问题，成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术结合中央空调冷却水循环系统能耗及运行参数监测，提出一种基于物联网技术的基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统。该系统应用物联网技术实现机组、冷却水系统电耗和制冷量等参数的现场采集与远程传输，能够在线监测中央空调冷却水系统能效和冷却塔运行效率等数据，并结合模糊算法和专家库模型评估系统运行效率下降的原因，给出优化控制参考策略实现在线诊断功能，找出在满足所需冷负荷的情况下最优的系统流量，使得冷却主机功耗、水泵功耗和风机功耗之和最低。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，所述空调冷却水系统包括冷水机组、冷却塔和水泵，所述系统包括信号采集单元、无线传输单元和数据处理单元；其中，所述数据采集单元用于获取包括冷却水循环系统的温度、管道压力、流量、冷却塔风机和水泵的频率及电耗、冷却主机的电耗、冷却塔风量以及室外温湿度在内的基础数据；所述无线传输单元包括无线发送模块和无线接收模块，所述无线发送模块用于将数据采集单元采集的各种基础数据进行发送，所述无线接收模块用于接收各种基础数据并传输到数据处理单元；所述数据处理单元包括服务器和显示器，所述服务器用于对无线接收模块传输的各种基础数据进行存储、计算和分析，得出冷却水系统能效和冷却塔运行效率并实时生成参数变化曲线，当监测到参数变化曲线数值出现急剧变化或者超出设定限值范围时，对相应参数进行突出显示并进行报警提示，所述显示器用于对服务器接收的各种基础数据和结果数据进行集中显示。进一步，所述数据采集单元包括用于获取冷却水循环系统温度的温度传感器，用于获取管道压力的压力变送器，用于获取冷却塔进口管路流量的流量计，用于获取冷却塔风机和水泵频率的变频器，用于获取冷却塔风机、水泵和冷却主机电耗的三相功率计或电能表，用于获取冷却塔风机叶轮风压的微压计，以及用于获取室外温湿度的温湿度传感器。进一步，所述温度传感器为热电阻或热电偶。进一步，所述流量计为超声波流量计或电磁流量计。进一步，所述温湿度传感器设置点为：机械式通风冷却塔时布置一处测点距地面1.5～2.0米处，距塔30～50米；自然通风冷却塔时均匀布置2～6处测点在进风口高度的1/2处，距塔15～30米的圆周上。进一步，所述无线发送模块和无线接收模块为WIFI模块、蓝牙模块或GPRS模块。进一步，所述当监控到参数变化曲线数值出现急剧变化或者超出设定限值范围时，对相应参数进行突出显示并进行报警提示的同时，所述服务器还包括根据历史监测数据和内部构建的数学控制模型，通过模糊算法中专家库判断引起监测数据异常的原因，给出操作反馈策略。进一步，所述服务器还用于根据采集到的各种基础数据、及其计算得到的冷却水系统能效和冷却塔运行效率，依据内置的数学模型计算出使所述冷水机组、冷却塔风机和水泵的功率之和最小时所需的冷却塔风机最优工作频率和水泵最优工作频率，并显示出最优工作频率以便输入对应的变频器进行优化调节。进一步，所述冷却塔风机最优工作频率和水泵最优工作频率计算具体包括：建立以实际总功率最小为目标的优化模型，所述实际总功率为所述冷却塔风机的实际功率、冷水机组的实际功率和水泵的实际功率之和；根据所述优化模型，计算冷却水的最优流量、冷却塔最优进口压力和冷却塔风机的最优风量；根据所述冷却水的最优流量和冷却塔最优进口压力，计算所述水泵的最优工作频率，同时根据所述冷却塔风机的最优风量，计算所述冷却塔风机的最优工作频率。进一步，所述计算冷却水的最优流量包括记录模块、比较模块和输出模块，所述记录模块适于假定从冷却水流量为Gmin时开始记录冷水机组功率、水泵功率和冷却水系统总功率，其中Gmin为冷水机组正常运行时的最小冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，所述空调冷却水系统包括冷水机组、冷却塔和水泵，其特征在于，所述系统包括信号采集单元、无线传输单元和数据处理单元；其中，所述数据采集单元用于获取包括冷却水循环系统的温度、管道压力、流量、冷却塔风机和水泵的频率及电耗、冷却主机的电耗、冷却塔风量以及室外温湿度在内的基础数据；所述无线传输单元包括无线发送模块和无线接收模块，所述无线发送模块用于将数据采集单元采集的各种基础数据进行发送，所述无线接收模块用于接收各种基础数据并传输到数据处理单元；所述数据处理单元包括服务器和显示器，所述服务器用于对无线接收模块传输的各种基础数据进行存储、计算和分析，得出冷却水系统能效和冷却塔运行效率并实时生成参数变化曲线，当监测到参数变化曲线数值出现急剧变化或者超出设定限值范围时，对相应参数进行突出显示并进行报警提示，所述显示器用于对服务器接收的各种基础数据和结果数据进行集中显示。

【技术特征摘要】
1.基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，所述空调冷却水系统包括冷水机组、冷却塔和水泵，其特征在于，所述系统包括信号采集单元、无线传输单元和数据处理单元；其中，所述数据采集单元用于获取包括冷却水循环系统的温度、管道压力、流量、冷却塔风机和水泵的频率及电耗、冷却主机的电耗、冷却塔风量以及室外温湿度在内的基础数据；所述无线传输单元包括无线发送模块和无线接收模块，所述无线发送模块用于将数据采集单元采集的各种基础数据进行发送，所述无线接收模块用于接收各种基础数据并传输到数据处理单元；所述数据处理单元包括服务器和显示器，所述服务器用于对无线接收模块传输的各种基础数据进行存储、计算和分析，得出冷却水系统能效和冷却塔运行效率并实时生成参数变化曲线，当监测到参数变化曲线数值出现急剧变化或者超出设定限值范围时，对相应参数进行突出显示并进行报警提示，所述显示器用于对服务器接收的各种基础数据和结果数据进行集中显示。2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括用于获取冷却水循环系统温度的温度传感器，用于获取管道压力的压力变送器，用于获取冷却塔进口管路流量的流量计，用于获取冷却塔风机和水泵频率的变频器，用于获取冷却塔风机、水泵和冷却主机电耗的三相功率计或电能表，用于获取冷却塔风机叶轮风压的微压计，以及用于获取室外温湿度的温湿度传感器。3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，其特征在于，所述温度传感器为热电阻或热电偶。4.根据权利要求2所述的基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，其特征在于，所述流量计为超声波流量计或电磁流量计。5.根据权利要求2所述的基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，其特征在于，所述温湿度传感器设置点为：机械式通风冷却塔时布置一处测点距地面1.5～2.0米处，距塔30～50米；自然通风冷却塔时均匀布置2～6处测点在进风口高度的1/2处，距塔15～30米的圆周上。6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的中央空调冷却水系统能效监测系统，其特征在于，所述无线发送模块和无线接收模块为W...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗林聪，王刚，
申请(专利权)人：重庆市计量质量检测研究院，
类型：发明
国别省市：重庆,50