一种基于无中心网络的冷机系统及冷机控制器技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于无中心网络的冷机系统及冷机控制器，该系统包括：一一对应地相连的多个冷机及多个冷机控制器，所有冷机控制器互联以形成无中心网络，当冷机控制器判断达到一定的触发条件时，发起调节任务，当存在发起调节任务的冷机控制器时，冷机控制器开始与其相邻的冷机控制器进行信息交互，并在达到预定的收敛条件时，确定每台冷机优化后的运行参数，根据优化后的运行参数控制相应冷机达到相应的运行状态。本实用新型专利技术的系统基于无中心网络，使各冷机平等地自主协调完成控制目标，分布式地计算出优化控制方案，极大地降低了传统控制形式的人工配置调试的工作量，实现了控制设备的即插即用，提高了系统的控制效率、鲁棒性及可扩展性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及建筑节能和智能控制
，特别是涉及一种基于无中心网络的冷机系统及冷机控制器。
技术介绍
在中央空调的冷站中，通常使用多台冷机共同向末端设备供冷，通过调节不同冷机的启停状态实现冷量供应的不同组合，从而满足系统末端的冷量需求。在现有的冷站的冷机控制系统中，通常由设备运行人员根据对末端冷量需求的经验估计来确定开启哪几台冷机，这种经验估计往往是不准确的，不能够及时地根据末端的需求来进行合理的冷机的组合运行，且冷机系统的总能耗也往往高于理论上的最优解。若将所有冷机的信息收集到一台中央控制系统，根据全局的信息计算出最优解来对相应冷机进行控制的话，需求将所有冷机的运行参数和性能曲线写入中央控制系统，而冷机的性能曲线是冷机的设备厂商不愿意公开的信息，因此这种控制方式的可操作性及扩展性很差，这种集中式的控制方式同时还会带来大量的现场调试工作，因此扩展性和鲁棒性均较差。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种基于无中心网络的冷机系统，该系统具有控制效率高、鲁棒性好且扩展性能佳的优点。本技术另一个目的在于提出一种冷机控制器。为了实现上述目的，本技术第一方面公开了一种基于无中心网络的冷机系统，包括:多个冷机；多个冷机控制器，所述多个冷机控制器一一对应地与所述多个冷机相连，其中，所有冷机控制器互联以形成无中心网络，当冷机控制器判断达到一定的触发条件时，所述冷机控制器用于发起调节任务，在系统中存在发起调节任务的冷机控制器时，所述冷机控制器开始与其相邻的冷机控制器进行信息交互，并经过若干次信息交互之后达到预定的收敛条件，从而确定每台冷机优化后的运行参数，所述冷机控制器根据优化后的运行参数控制相应冷机达到相应的运行状态，以及在系统中没有发起调节任务的冷机控制器时，保持相应的冷机运行参数不变。根据本技术的基于无中心网络的冷机系统，利用各冷机带通信功能的冷机控制器组建的无中心网络，使各冷机通过自主协商来决定各台冷机是否启停及其相应的冷冻水流量需求，同时使得冷机系统的总体能效最优。本技术的基于无中心网络的冷机系统，至少具有以下优点:1.由冷机设备生产厂商将冷机性能参数内置在冷机控制器中，解决了保密性问题，从而解决了传统集中式控制方式中自控厂商与设备厂商沟通环节的问题，也使得基于设备参数的优化控制成为可能，调高冷机的控制效率。2.现场中仅需将拓扑上相邻的冷机对应的冷机控制器进行通信连接，各冷机即可通过自主协同，高效地完成控制目标，避免了传统集中式控制方式中自控厂商介入的繁琐的人工配置、调试环节，也能做到设备的即插即用，增强了系统的灵活性、可扩展性。3.在理论上保证了对于给定的控制目标，算法收敛的结果是冷机整体性能最优或较优，即冷机开启的台数和组合方式是最优的，可提高冷机的运行效率。另外，根据本技术上述的基于无中心网络的冷机系统还可以具有如下附加的技术特征:进一步的，每台处于运行状态的冷机控制器均可以发起调节任务，其余冷机控制器配合所述调节任务完成系统运算。进一步的，若多台冷机控制器在相同或相近的时间内都发起调节任务，则按照每个调节任务分别进行系统运算，然后再通过仲裁机制决定执行哪个调节任务的运算结果。进一步的，若多台冷机控制器在相同或相近的时间内都发起调节任务，则先通过仲裁机制选出一个发起者，然后执行由该发起者发起的调节任务。进一步的，所述仲裁机制包括人工指定优先级、抽签、抢令牌、随机指定中的一种或多种。进一步的，所述一定的触发条件为:所述冷机控制器达到了预设的控制周期。进一步的，所述一定的触发条件为:系统的能耗需要进行优化。进一步的，发起调节任务的冷机控制器执行如下步骤:A.所述冷机控制器参考冷机当前实际工作点，以目标效率点为效率调节预期，计算得到新的冷机运行参数和冷量调节余量；B.所述冷机控制器将效率调节预期和冷量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的冷机控制器。进一步的，收到传递信息的冷机控制器执行以下步骤:C.比较接收到的效率调节预期和对应冷机当前的效率调节预期，参考收到的冷量调节余量，运算得到新的效率调节预期；D.根据新的效率调节预期及接收到的冷量调节余量，计算得到新的冷机运行参数和新的冷量调节余量，并执行下述步骤之一:D1:若新的冷量调节余量的绝对值高于预设调节余量阈值，表明仍未达到调节目标，将新的效率调节预期和新的冷量调节余量写入传递信息并发送给相邻冷机控制器；D2:若新的冷量调节余量的绝对值低于或等于预设调节余量阈值，则再执行下述步骤之一:D2a:若系统能耗等于或低于本次调节任务发起之前，则不再发送传递信息；D2b:若系统能耗高于本次调节任务发起之前，则将新的目标效率点设定为效率调节预期，计算得到新的冷机运行参数和新的冷量调节余量；所述冷机控制器将新的效率调节预期和新的冷量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的冷机控制器。进一步的，所述目标效率点在计算过程中可变。进一步的，冷机控制器在计算新的冷机运行参数时令冷机不出现频繁启停的情况。进一步的，判断是否达到预定的收敛条件的过程包括如下步骤:所有接收到传递信息的冷机控制器，在接收到传递信息的瞬间开始计时，并执行下述步骤之一:F1:在预定收敛周期内如果后续没有收到其它相邻冷机控制器的传递信息，则判定达到预定的收敛条件；F2:在预定收敛周期内如果后续收到了其它相邻冷机控制器的传递信号，则重新计时。进一步的，所述信息交互的过程先确定每台冷机是否开启再确定开启的冷机具体承担的冷负荷的值。进一步的，确定每台冷机是否开启的步骤进一步包括如下步骤:整个系统的冷机控制器形成一条链路，由链首起始向链尾依次传递信息，所述信息中包括各冷机分别工作在最高效率点时的冷负荷，链尾选出总冷负荷最满足要求的两种组合，并将数据依次回传至链首，此时各冷机控制器知晓其是否应该开启。进一步的，所述总冷负荷最满足要求指的是在满足冷机不频繁启停的情况下总冷负荷最接近系统总冷负荷需求。进一步的，确定每台冷机是否开启时在满足冷机不发生频繁启停的前提下执行如下步骤:为每台冷机设置一初始开启概率；每台冷机控制器均发起全局加权求和任务，所述全局加权求和任务为每个冷机自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的冷负荷的结果之和；每台冷机控制器收到除自己之外的其它冷机的加权和之后，比较该结果与加上自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的冷负荷的结果，如果加上之后的结果比不加的结果更靠近系统总冷负荷需求，则表明自己加入会更好，因而将自己的开启概率增大，否贝1J，将自己的开启概率降低；经过若干次迭代每个冷机的开启概率趋于稳定，开启概率收敛为1或者大于某一预设阈值的冷机的状态设为开启，开启概率收敛为0或者小于某一预设阈值的冷机的状态设为关闭。进一步的，所述确定开启的冷机的具体冷负荷的值的步骤进一步包括如下步骤:整个系统的冷机控制器形成一条链路，由链首依次向链尾发送传递信息，所述传递信息包括等值的功耗对冷负荷的导数及各冷机在该导数下对应的冷负荷，链尾对系统总冷负荷求和，若其高于系统总冷负荷需求，且偏差绝对值超过预定阈值则将传递信息中的功耗对冷负荷的导数降低，重新在链路中发送传递信息，若其低于系统总冷负荷需求，且偏差绝对值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无中心网络的冷机系统，其特征在于，包括：多个冷机；多个冷机控制器，所述多个冷机控制器一一对应地与所述多个冷机相连，其中，所有冷机控制器互联以形成无中心网络，当冷机控制器判断达到一定的触发条件时，所述冷机控制器用于发起调节任务，在系统中存在发起调节任务的冷机控制器时，所述冷机控制器开始与其相邻的冷机控制器进行信息交互，并经过若干次信息交互之后达到预定的收敛条件，从而确定每台冷机优化后的运行参数，所述冷机控制器根据优化后的运行参数控制相应冷机达到相应的运行状态，以及在系统中没有发起调节任务的冷机控制器时，保持相应的冷机运行参数不变。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜子炎，代允闯，沈启，
申请(专利权)人：邻元科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11