本发明专利技术公开一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器，该控制器包括冷热负荷监测接口模块、冷热负荷控制接口模块、负荷实时需求计算模块、负荷实时控制模块、外部通讯接口。冷热负荷监测接口与区域管道温度、压力、流量传感器相连接；负荷控制接口与对应区域管道调节阀或动力泵相连接；通讯接口提供参数配置、状态监测等数据访问通道；负荷需求计算模块实时计算对应区域负荷需求相关数据，并生成调控目标；动态响应控制模块，主动或被动控制响应设备，满足区域负荷变化需求。本发明专利技术控制器独立工作，应用场景包括冷冻站分集水器、小区或区域换热站等多环路冷热负荷输送输配系统，可提高被控区域冷暖控制效果，大幅降低无效供能损耗。效供能损耗。效供能损耗。
【技术实现步骤摘要】
一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器
[0001]本专利技术实施涉及自动控制技术，涉及暖通空调输配领域。
技术介绍
[0002]暖通空调系统是一个冷热能源的生成、转移、消费的系统，中间过程输送、输配是供暖或空调系统核心之一；输送的本质是提供能源转移的动力，输配的本质是根据需求对生产的冷热量进行精准的分配。
[0003]传统的冷热能源输配一般依赖于水力设计平衡，通过设计师平衡末端设计负荷，营造不同区域管路的自平衡来实现管网输配能量的平衡；但是随着现在服务型理念的增强，区域运营功能的不同，用户动态需求的差异扩大，不同区域管路的动态差异越来越大，使得传统静态自平衡方式实现的输配系统出现问题：（1）由于自平衡原理，局部的冷热需求往往需要远超用量的冷热生产量来保证实现，存在较大能源浪费；（2）局部需求导致的全局变化，影响甚至打破其他区域冷热的平衡，影响其他末端用户体验；（3）用户侧需求是随时间动态实时生成的，相互影响，甚至是反复叠加。
[0004]暖通空调系统输配系统问题存在的复杂性除上述本质问题外，还包括：（1）输配设备的多样性，分集水器、“大一圈”的管路、多路分支等；（2）输配设备的简易性，没有监测、监控装置。这些特性使得既有系统很难说清楚输配系统的末端需求量、供给量、供给质量。
[0005]目前自动化技术、物联网、过程控制等技术飞速发展，但大多数热力站或冷冻站的调节控制还局限于塔机泵以及锅炉调节等冷热源生成、输送设备的调控技术，对于输配系统智能调控缺乏足够重视。而运营层面，由于用户负荷变化的动态性，人力调节不管是否具备调节相关的知识或能力，都无法胜任。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器，以改进暖通空调输配系统对所负责区域负荷动态响应及调节能力，提高系统分配效率，降低无效能源浪费，解耦系统相互影响。
[0007]本专利技术提供的一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器，包括三种接口及两类计算模块：（1）负荷监测接口，监测区域实时冷热负荷，单路冷热负荷监测可由一对压力传感器、一对温度+管道流量计或一个热量表实现，多路负荷则为单路负荷的多个实现；（2）负荷控制接口，控制区域冷热负荷的调节执行装置，包括电动阀门、水泵及其组合；（3）通讯接口，提供外部系统状态监测、数据访问、模式控制、基本信息配置等需求；（4）负荷计算模块，计时监测区域实时冷热负荷、负荷累计值、用户需求负荷、负荷变化率、最大\最小负荷、负荷周期、短期未来负荷、长期未来负荷、负荷当量、负荷当量变化
率、负荷实时增量等负荷参数；（5）响应控制模块，基于区域用户需求负荷、需求负荷增量、未来短期负荷当量的加权值为目标，对区域负荷对应执行器进行动态调节，可满足用户负荷需求。
[0008]本专利技术控制器独立工作，可分为以下两种工作模式：（1）正常模式下，基于用户负荷实现负荷智能动态控制响应，根据被控对象负荷模式自动寻优调节；（2）故障模式下，提供故障末尾控制、故障超驰控制模式，以满足故障应急需求。
[0009]本专利技术提供负荷相关参数计算与负荷实时控制，控制策略与算法，以加权用户实际需求为调控目标，实现不同环路的负荷匹配与平衡，对被动影响环路进行负荷补偿，满足用户安全、稳定、舒适、节能的控制需求。
附图说明
[0010]通过参照如下附图作为对非限制实施实例所作的详细描述，本专利技术的特征、目的和优点会更加明显；图1为本专利技术控制器的内部逻辑架构图；图2为本专利技术控制器的外部正面参考样图，会因实际产品不同而有少量差异；图3 为本专利技术控制器的单环路智能动态负荷控制器工作原理；图4为本专利技术控制器的工作流程图；图5为本专利技术控制器的一种典型无动力型动态负荷被控应用场景系统图；图6为本专利技术控制器的一种典型动力型动态负荷被控应用场景系统图。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术具体实施实例作进一步的详细描述；此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定；附图中仅示出与实例应用相关的部分而非全部内容。
[0012]单环路工作原理附图3为一个典型的单环路智能动态负荷控制器示意图，图中501、502、503、506、507为负荷监测传感器，505为负荷调节机构，上述传感器与调节机构的类型与数量根据实际被控对象确定，504为用户，510为控制器；通过负荷监测接口IO/FieldBus，负荷监测模块连接负荷监测传感器；通过负荷控制接口IO/FieldBus，响应控制模块连接负荷调节机构；配置控制器基础信息，传感器类型及量程、调节机构类型及量程、环路权重、工作条件、安全边界，计划表等信息；开始作用后，本专利技术如附图4所示工作；核心参数当量负荷为实际负荷与设计负荷之比，；当量负荷变化率及二阶变化率，, ,
，；用户负荷当量需求量,其中为参数系数，参数从历史运行数据训练获取，；当量负荷增量 为用户当量需求量与当前实际负荷当量的差，；实际供应量为当前实际负荷当量与当量负荷增量的和，
[0013]无动力型多环路实例附图5为典型无动力型动态负荷被控场景，集中冷热源生成的冷热量通过多个环路308输送到末端301，A~N路区域用户，然后通过305回到冷热源站；负荷监测接口通过接入302温度传感器、303压力传感器、309流量传感器实现冷热负荷的计量监测；负荷控制接口控制304连续调节阀这一动力消耗型组件对每个环路负荷进行动态调节；本专利技术针对无动力型负荷调控场景一般不需要主动管理，控制器即可根据外部负荷参数变化，自动工作，并根据已配置的动态负荷权重，根据不同时间，不同区域的优先级，对不同环路负载进行辨识和调节，满足区域末端用户冷热流量/温度/压力需求。由于个别环路存在短时、突发负荷会影响其他环路正常负荷供应，因此控制器会在调节过程中，自动生成补偿量，保证其他环路末端用户不被影响；某环路权重是负荷、时间、位置的参数，负荷权重，时间权重，位置权重,计算如下
[0014]动力型多环路实例附图6为典型动力型动态负荷被控场景，集中冷热源生成的冷热量通过动力循环泵408将冷热量分配并输送给区域A~N路区域用户401，每个环路动力循环泵配置主备两台，通过负荷控制接口接入控制器；温度传感器402、407，压力传感器403、409，流量传感器404等负荷传感器接入负荷监测接口；动力型负荷调控场景需时间计划表或主动触发才能实现被控对象负荷生成，进而进一步实现负荷调节。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器，其特征在于，包括控制器包含三类接口：负荷监测接口、负荷控制接口、通讯接口；两类计算模块：负荷计算模块、响应控制模块；一类交互界面；负荷监测接口下行连接温度、压力、流量等传感器设备，接口形式为电气信号或数字总线，上行连接负荷计算模块；负荷控制接口，下行连接阀门、水泵、风机、空压机等动力或阻力调节设备，接口形式为电气信号或数字总线，上行连接响应控制模块；通讯接口通过一组或多组RJ45及RS485对外提供监控通讯服务；交互界面提供可视化控制器配置及监视报警服务。2.依据权利要求1所述的一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器，其特征在于所述负荷计算模块包括对负荷监测接口数据，进行标准归一化转换，获取现场实际运行工况；配置实时动态积分器，计算负荷实时值，累计值；配置实时动态微分器，计算负荷变化率、负荷二阶变化率；计算统计负荷极大值、负荷最小值、负荷周期、负荷实时增量；计算负荷当量值（归一化的负载率）、当量值变化率、当量值二阶变化率、当量增量；借鉴室外气象参数，历史负荷变化率及二阶变化率，当前负荷当量等参数，辨识用户需求负荷，同时生成需求负荷增量、短期未来负荷、长期未来负荷。3.依据权利要求1所述的一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器，其特征在于负荷响应控制模块包括依据控制器所配置工作模式、系统安全防护策略、系统优先级策略；对负荷计算模块的得到用户需求负荷及界面指定输入值进行过滤，基于带有边界控制的模糊PID算法、动态平滑追踪算法输出指定目标值；在自动模式下，输出值以用户需求负荷、需求负荷增量、未来短期负荷当量的加权值为目标，实时跟踪并适当超前；手动模式下，以界面指定安全输出值的为目标值；在目标值下，将目标控制值转换为电气信号或设备可识别数字信号以控制世界目标。4.依据权利要求1、3所述的一种基于区域变化冷热负荷的智能动态响应控制器...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱宏耀，沈丹丹，袁自远，鲍旭，
申请(专利权)人：苏州爱博斯蒂低碳能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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