【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑制冷，尤其是一种建筑制冷优化调控系统及方法。
技术介绍
1、传统的建筑制冷调控方式主要是通过人工监测和调整建筑设施来实现，这种方式往往采用单个设备或单一策略进行能源控制，而缺少对整体能源消耗情况的综合分析和优化，导致难以实现建筑能源的最优化配置。并且传统的建筑制冷控制系统通常是单独设计和实现的，功能比较单一，难以满足复杂的建筑制冷控制需求。一旦需要进行升级或更改，就需要对整个系统进行重新设计和实现，成本较高。同时，数据采集和处理也存在一定的局限性，难以实现对建筑能源数据的连贯性监测和分析，影响了能源控制效果。上述制冷控制策略主要是基于人工经验和规则制定的，缺少数据支撑，难以实现建筑能源的精细化管理，导致能源消耗效率低下。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种建筑制冷优化调控系统及方法，能够保证制冷效果的前提下提高建筑的能源效率和降低运行成本。
2、本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种建筑制冷优化调控系统，包括与bim建筑模型服务器相连接的监管硬件系统、主控中心和执行中心；所述监管硬件系统用于收集建筑设计相关信息和环境信息，并获取建筑能源消耗的实时数据传送给主控中心，所述主控中心对获取的实时数据进行智能分析，计算出最优制冷策略，以最小化能源消耗维持建筑内的温度在舒适范围内；所述执行中心负责控制和调度执行设备，实现建筑制冷优化调控功能。
4、进一步，所述监管硬件系统包括无线传感器
5、所述无线传感器监控模块采用mesh网络进行传感器组网，对建筑物内外环境的物理量进行实时监测并传送至数据处理模块；
6、所述数据处理模块用于对监控模块采集的数据进行实时处理和分析，提取建筑物的能耗数据、环境质量数据；
7、所述数据传输模块用于将无线传感器监控模块采集的数据和经过数据处理模块处理后的数据传输到主控中心；
8、所述报警模块用于在系统发生异常或故障时及时发出警报，并将异常或故障信息传递给主控中心。
9、进一步，所述主控中心包括系统显示终端、实时数据采集模块、数据记录模块、项目演示模块和数据分析输出模块，其中：
10、所述实时数据采集模块与监管硬件系统中的无线传感器监控模块通信，获取建筑内各项实时数据，并将获取的数据传递给系统显示终端；
11、所述系统显示终端对实时数据采集模块采集的数据进行分析、处理和计算，其采用建筑制冷调控系统的mpc算法计算最优制冷策略，并生成能源消耗成本、建筑状态评估相关数据；
12、所述数据记录模块用于记录和保存建筑能源消耗数据，以便于对建筑能源消耗进行分析和评估；
13、所述项目演示模块用于展示建筑物的实时能源消耗情况；
14、所述数据分析输出模块包括运行数据输出模块、设备参数输出模块、模型展示模块；该数据处理输出模块用于将采集、处理、分析的数据输出并呈现给用户或其他系统使用。
15、进一步，所述计算最优制冷策略的具体方法为：采用mpc算法以恒温、对流、辐射约束条件和综合成本进行约束，采用k-fold进行交叉验证，通过mpc算法来最小化能源消耗，同时维持建筑内的温度在舒适范围内。
16、进一步，所述计算最优制冷策略的具体方法为：所述mpc算法在每个控制周期内，使用当前的温度数据、天气预报、建筑信息模型和制冷系统的性能曲线来预测未来一段时间内的建筑温度变化，生成一个最佳控制策略，包括制冷机组的运行、风机的调节和冷却水泵的操作；mpc算法的控制目标是在维持舒适温度的前提下，尽可能减少制冷系统的能源消耗，并确保建筑内不会过热或过冷；在控制周期结束后，mpc算法收集实时传感器数据，包括建筑温度和制冷系统的性能数据，上述性能数据用于更新模型，以反映实际建筑和系统的性能，以便下一轮控制。
17、进一步，所述执行中心包括执行器、驱动器、信号转换器和保护装置，其中：
18、所述执行器根据主控中心的控制指令，通过驱动器和信号转换器对建筑内的执行设备进行操作；
19、所述驱动器用于为执行器提供能源，其通过电气信号来驱动执行器；
20、所述信号转换器将主控中心发送的指令信号转换为执行器可以接受的信号形式，同时将执行器反馈的状态信号转换为主控中心可以接受的信号形式，实现不同设备的信号进行转换功能；
21、所述保护装置用于监测建筑内部的能源消耗状况，以保护建筑设备的安全和稳定运行。
22、进一步，所述无线传感器监控模块采集的传感器数据包括温度、电力、二氧化碳、声音、红外、光照及摄像头的图像数据。
23、一种建筑制冷优化调控系统的调控方法，包括以下步骤：
24、步骤1、在bim建筑模型服务器中，根据建筑设计相关信息建立bim模型；
25、步骤2、监管硬件系统收集建筑信息以及历史数据；
26、步骤3、主控中心设置初始控制目标数据；
27、步骤4、监管硬件系统获取建筑内外部信息，更新实时包括温度变化、制冷机运行状态的数据；
28、步骤5、主控中心基于bim模型和当前状态，使用调控系统的热传导模型预测未来一段时间内的建筑温度变化；
29、步骤6、主控中心根据温度预测、目标温度范围以及制冷系统性能曲线，计算最佳控制策略，形成制冷调控模型，并通过执行中心对执行设备进行控制；
30、步骤7、监管硬件系统收集实际传感器数据并传送给主控中心用于更新模型，包括建筑温度和制冷系统性能。
31、进一步，所述步骤1的具体实现方法为：
32、建立bim模型：首先需要收集建筑设计相关信息，包括建筑图纸、施工图和设计规范，根据数据库中项目的总体方案和图纸信息，采用3dmax建立建筑模型；然后将模型数据输入revit软件，通过拉伸立体化参数，得到三维建筑模型；最后采用bim三维一体化技术，使用contextcapture构建三维影像模型，生成动态建筑模型；
33、建立bim建筑模型数据库：将建筑模型的信息保存在数据库中，并与其他系统进行连接；
34、建立bim建筑模型服务器：将bim建筑模型数据库存储在服务器上。
35、进一步，所述步骤5使用的热传导模型为：
36、
37、其中t为时间t和三维空间位置上的温度分布，ρ为材料的密度，c为材料的比热容，k为材料的热导率，q为内部和外部的热源；
38、mpc算法增加了恒温边界条件约束、流边界条件约束、辐射边界条件约束；
39、所述恒温边界条件约束，对建筑内侧墙壁处，墙壁的温度保持不变，有下列公式：
40、t(0,t)＝tint
41、其中tint表示建筑内部恒定温度，是墙壁内侧的温度；
42、流边界条件约束，有下列公式：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：包括与BIM建筑模型服务器相连接的监管硬件系统、主控中心和执行中心；所述监管硬件系统用于收集建筑设计相关信息和环境信息，并获取建筑能源消耗的实时数据传送给主控中心，所述主控中心对获取的实时数据进行智能分析，计算出最优制冷策略，以最小化能源消耗维持建筑内的温度在舒适范围内；所述执行中心负责控制和调度执行设备，实现建筑制冷优化调控功能。
2.根据权利要求1所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述监管硬件系统包括无线传感器监控模块、数据处理模块、数据传输模块和报警模块，其中：
3.根据权利要求1所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述主控中心包括系统显示终端、实时数据采集模块、数据记录模块、项目演示模块和数据分析输出模块，其中：
4.根据权利要求3所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述计算最优制冷策略的具体方法为：采用MPC算法以恒温、对流、辐射约束条件和综合成本进行约束，采用K-Fold进行交叉验证，通过MPC算法来最小化能源消耗，同时维持建筑内的温度在舒适范围内。
5
6.根据权利要求1所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述执行中心包括执行器、驱动器、信号转换器和保护装置，其中：
7.根据权利要求1所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述无线传感器监控模块采集的传感器数据包括温度、电力、二氧化碳、声音、红外、光照及摄像头的图像数据。
8.一种如权利要求1至7任一项所述建筑制冷优化调控系统的调控方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种建筑制冷优化调控系统的调控方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：
10.根据权利要求8所述的一种建筑制冷优化调控系统的调控方法，其特征在于：所述步骤5使用的热传导模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：包括与bim建筑模型服务器相连接的监管硬件系统、主控中心和执行中心；所述监管硬件系统用于收集建筑设计相关信息和环境信息，并获取建筑能源消耗的实时数据传送给主控中心，所述主控中心对获取的实时数据进行智能分析，计算出最优制冷策略，以最小化能源消耗维持建筑内的温度在舒适范围内；所述执行中心负责控制和调度执行设备，实现建筑制冷优化调控功能。
2.根据权利要求1所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述监管硬件系统包括无线传感器监控模块、数据处理模块、数据传输模块和报警模块，其中：
3.根据权利要求1所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述主控中心包括系统显示终端、实时数据采集模块、数据记录模块、项目演示模块和数据分析输出模块，其中：
4.根据权利要求3所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述计算最优制冷策略的具体方法为：采用mpc算法以恒温、对流、辐射约束条件和综合成本进行约束，采用k-fold进行交叉验证，通过mpc算法来最小化能源消耗，同时维持建筑内的温度在舒适范围内。
5.根据权利要求4所述的一种建筑制冷优化调控系统，其特征在于：所述计算最优制冷策略的具体方法为：所述mpc...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔金汉，田德新，刘志鹏，王波，陈为松，
申请(专利权)人：中铁十六局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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