一种建筑热环境智能预测控制系统模型技术方案

本发明专利技术公开了一种建筑热环境智能预测控制系统的模型，目的在于使模型预测控制(MPC)在空调系统中的控制策略及效果更直观地展现，更易于人们理解。该模型包括底板、建筑模型、室外环境装饰模型、空调系统模型、太阳及人员模型、参数展示板、自控系统，自控系统中搭载有空调系统模型、太阳及人员模型、参数展示板的控制逻辑，所展示的运行效果是，在MPC策略下，系统根据预测的人数变化和室外温度变化智能优化计算出可以使室温保持恒定的空调机组开启台数，并提前开启相应机组以解决空调系统存在的时滞性问题，参数展示板显示机组开启台数、人数、室外温度未来或当前时刻的值，在该系统MPC策略下，室内温度值保持恒定，以表示稳定的温度控制效果。温度控制效果。温度控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑热环境智能预测控制系统模型


[0001]本专利技术涉及建筑空调系统智能预测控制领域，特别涉及一种建筑热环境智能预测控制系统的模型。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展，全球建筑物能耗越来越高，并且在持续增长，在建筑能源消耗占比中，中央空调系统是建筑能源消耗的主要部分，约占建筑总能源消耗的50％。空调系统如何采用科学合理的运行控制策略需要更深入的研究和进一步的发展。科学的控制技术可以实现对空调系统精确细致的控制，从而保证制冷量随着负荷的变化而准确变化，可大大节约空调系统的能耗。目前的空调系统一般采用传统的PID控制方法，对于具有非线性、滞后和复杂负荷特性的建筑物，PID控制不能根据负荷的变化快速、准确地调整控制策略。模型预测控制(MPC)采用预测模型来预测系统未来的状态，通过在线滚动优化代价函数，在存在干扰和约束的情况下，考虑空调系统的延迟特性，提前输出控制变量，可以很好地处理实际系统控制的时滞性、非线性和时变性，达到建筑热环境稳定的同时实现负荷供需匹配的效果。
[0003]因此，为了能够直观展现MPC策略的控制效果，提出一种建筑热环境智能预测控制系统模型，模拟在建筑存在干扰情况下空调系统的控制策略及控制效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种建筑热环境智能预测控制系统模型，使MPC在空调系统中的控制策略及效果更直观地展现，更易于人们理解。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供包含建筑、空调机组、太阳、人员即相应装饰的模型，第二方面通过搭载有MPC策略算法的自控柜控制空调机组、代表太阳的灯泡、代表人员的灯泡的亮度和启停，以及可显示各运行参数的显示屏，直观展示MPC控制效果。
[0005]本专利技术为解决上述问题而采取的技术方案如下：
[0006]一种建筑热环境智能预测控制系统模型，该模型包括：底板；建筑模型，设置在所述底板上；室外环境装饰模型，设置在所述底板上，位于建筑模型一侧；空调系统模型，设置在所述底板上，并位于建筑模型除室外装饰模型的一侧；太阳及人员模型，太阳模型设置在室外环境装饰模型之上，人员模型均匀设置于建筑模型之内；参数展示板，设置于底板边缘，与建筑模型和室外环境装饰模型一侧对齐，面向室外环境装饰模型；自控系统。
[0007]所述的建筑热环境智能预测控制系统模型底板由长方形的实心木板制成，表面贴有仿真墙纸。
[0008]所述的建筑模型呈正方体结构，两相邻侧面墙采用pvc板制成，其余侧边墙及顶部采用透明亚克力板制成。建筑模型内部呈二层结构，含有空调出风口模型及若干塑料制成的简易家具装饰物。
[0009]所述的空调系统模型包括空调机组模型及管道模型，空套机组模型呈长方体结
构，采用pvc板制成，管道模型由包裹着透明塑料管的灯带制成。
[0010]所述的灯带分为蓝色和红色，以走马灯效果体现管道中的供回水流动，模拟真实水流效果，连接于冷机模型与建筑模型内空调出风口模型。
[0011]所述的太阳模型以含有5档亮度的灯泡来表示，不同亮度代表太阳照度的强弱，灯泡位于一球型塑料外壳内，放置于一竖直的塑料空心圆筒上，圆筒内为灯泡电源连接线通道；人员模型以头部镶嵌单档亮度的灯泡的塑料人模型来表示，灯泡的亮暗代表人员是否位于室内。
[0012]所述的参数展示板由kt板和5块LED显示屏组成，LED显示屏镶嵌于kt板中，实时展示模型运行过程中预测人数、预测室外温度、预测开启机组数、实际开启机组数、当前室内温度的状态参数。
[0013]所述的自控系统包括自控柜及控制触摸屏，自控柜内搭载有空调机组模型、太阳模型、人员模型以及参数展示板的控制逻辑，控制触摸屏显示控制空调机组模型、太阳模型、人员模型以及参数展示板电源的开启和关闭状态。
[0014]所述的建筑热环境智能预测控制系统模型中的灯带、太阳模型、人员模型及LED显示屏通过接线连于自控柜中相应参数接口，通过控制触摸屏控制空调机组模型、太阳模型、人员模型以及参数展示板电源的开启和关闭。
附图说明
[0015]下面参照附图结合实例对本专利技术作进一步的说明。
[0016]图1为本专利技术整体外部结构示意图；
[0017]图2为本专利技术建筑模型及人员模型示意图；
[0018]图3为本专利技术太阳模型示意图；
[0019]图4为本专利技术空调机组模型及管道模型示意图；
[0020]图5为本专利技术参数展示板示意图；
[0021]图6为本专利技术自控柜及控制触摸屏示意图。
[0022]附图中，1、建筑模型；2、人员模型；3、简易家具装饰物；4、冷机模型；5、太阳模型；6、管道模型；7、参数展示板；8、室外环境装饰模型；9、底座；10、出风口模型；11、底板；12、人数参数；13、室外温度参数；14、预测开启机组数参数；15、实际开启机组数参数；16、当前室内温度参数；17、LED显示屏；18、自控柜；19、控制触摸屏。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、完整的描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]如图1
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图6所示，一种建筑热环境智能预测控制系统模型，包括底板11，所述底板由长方形的实心木板制成，表面贴有仿真墙纸；建筑模型1，所述建筑模型1设置于底板11上，呈正方体结构，两相邻侧面墙采用pvc板制成，其余侧边墙及顶部采用透明亚克力板制成，内部呈二层结构，含有空调出风口模型10及若干塑料制成的简易家具装饰物3；室外环境装饰模型8，所述室外环境装饰模型8设置在底板11上，位于建筑模型1一侧；空调系统模
型，所述空调系统模型设置在底板11上，并位于建筑模型1除室外装饰模型8的一侧，所述空调系统模型包括空调机组模型4及管道模型6，所述空调机组模型4呈长方体结构，采用pvc板制成，所述管道模型6由包裹着透明塑料管的灯带制成，所述灯带分为蓝色和红色，以走马灯效果体现管道中的供回水流动，模拟真实水流效果，连接于空调机组模型4与建筑模型1内空调出风口模型10；太阳模型5及人员模型2，所述太阳模型5以含有5档亮度的灯泡来表示，不同亮度代表太阳照度的强弱，灯泡位于一球型塑料外壳内，放置于一竖直的塑料空心圆筒上，圆筒内为灯泡电源连接线通道，设置在室外环境装饰模型8之上，所述人员模型2均匀设置于建筑模型1之内，以头部镶嵌单档亮度的灯泡的塑料人模型来表示，灯泡的亮暗代表人员是否位于室内；参数展示板7，所述参数展示板7设置于底板11边缘，与建筑模型1和室外环境装饰模型8一侧对齐，面向室外环境装饰模型8，参数展示板7由kt板和5块LED显示屏16组成，LED显示屏16镶嵌于kt板中，实时展示模型运行过程中预测人数12、预测室外温度13、预测开启机组数14、实际开启机组数15、当前室内温度16的状态参数；自控系统，所述自控系统包括自控柜18及控制触摸屏19，自控柜18内搭载有空调机组模型4连接管道模型6、太阳模型5、人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑热环境智能预测控制系统模型，其特征在于，包括：底板(11)；建筑模型(1)，设置在所述底板(11)上；室外环境装饰模型(8)，设置在所述底板(11)上，位于建筑模型(1)一侧；空调系统模型，设置在所述底板(11)上，并位于建筑模型(1)除室外装饰模型(8)的一侧；太阳模型(5)及人员模型(2)，太阳模型(5)设置在室外环境装饰模型(8)之上，人员模型(2)均匀设置于建筑模型(1)之内；参数展示板(7)，设置于底板(11)边缘，与建筑模型(1)和室外环境装饰模型(8)一侧对齐，面向室外环境装饰模型(8)；自控系统。2.根据权利要求1所述的建筑热环境智能预测控制系统模型，其特征在于，底板(11)由长方形的实心木板制成，表面贴有仿真墙纸。3.根据权利要求1所述的建筑热环境智能预测控制系统模型，其特征在于，建筑模型(1)呈正方体结构，两相邻侧面墙采用pvc板制成，其余侧边墙及顶部采用透明亚克力板制成。4.根据权利要求1所述的建筑热环境智能预测控制系统模型，其特征在于，建筑模型(1)内部呈二层结构，含有空调出风口模型(10)及若干塑料制成的简易家具装饰物(3)。5.根据权利要求1所述的建筑热环境智能预测控制系统模型，其特征在于，空调系统模型包括空调机组模型(4)及管道模型(6)，空调机组模型(4)呈长方体结构，采用pvc板制成，管道模型(6)由包裹着透明塑料管的灯带制成。6.根据权利要求4和5所述的建筑热环境智能预测控制系统模型，其特征在于，灯带分为蓝色和红色，以走马灯效果体现管道中的供回水流动，模拟真实水流效果，连接于空调机组模型(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵靖，吴怡冰，刘德涵，张凯翱，张明鑫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：