空调系统控制优化与故障诊断方法解析

空调系统控制优化与故障诊断方法解析

摘要:为提高建筑空调的性能与节能潜力,本文提出加强对系统的优化控制和故障诊断方法应用的建议。文章在阐述空调系统控制优化、故障诊断方法的基础上,以一所实际办公建筑为研究对象,立足于系统实际现状,参展建筑物自动化系统与现场总线部署情况,采用了嵌入技术(OPC)与结构化查询语言(SQL)技术,实现了对机组的优化控制及故障检测诊断软件与建筑管理系统间的数据通信。

关键词:空调系统;控制优化;故障诊断;数据通信方法

有资料统计,我国当下建筑领域能耗在国内商品总能耗中所占比例为20%~30%,其中以建筑运行能耗为主,包括了建筑照明、空调以及各种类型及建筑内部使用电器的能耗,技术水平更新与发展直接关系着其节能潜力。要满足居民在生活与社会活动中提出的主观需求,特别是将不降低建筑室内舒适度为基础条件。空调系统是大多数建筑,特别是公共建筑除采暖以外运行能耗最大的构成,且系统的能耗构成较复杂。为更好地满足本专业领域的现实需求,本文在建筑内控制系统部分软、硬件技术的协助下,接收与发送建筑空调设备的有关数据,进而更科学地分析空调的运行性能,改善故障检测与排查方法,进而更好地满足现代建筑运行阶段对高效、舒适提出的要求。

1空调系统控制优化的概述

在建筑空调系统内,存有多种可控制变量,通过对其进行优化控制能将系统的总能耗量降到最低水平。既往很多专家研究了制冷系统的全局优化方法,发现和常规的优化方法作比较,应用的优化策略能取得更大的节能成效。但针对空调系统的在线实时控制,其并没有研发出一种适用性较高的算法。Braun将一种优化控制算法用于建筑空调的优化领域中,发现其能减少10%~20%能源的耗用量。Braun指出,可以将空调系统视为一个和连续控制变量与不可控变量相关的二次函数,将可调控变量的优化预设值设定为变量,目标函数选作设备各构件的能耗,这样能于总能耗最低的工况下测求出可控变量对应的优化预设值。

2故障诊断方法

从宏观上,可以将系统故障诊断细化为故障检测、辨识、测评机决策等几大过程。当检测到系统存有故障时,需确定故障类型及解读其对系统的影响程度,系统是否能包容该故障,进而明确处理该故障的措施方法,例如维修更换故障器件,或用调整设定值或检测仪读数的形式去维持系统正常运行状态。可用于诊断空调系统故障的方法较多,参照其是否使用模型可以将其分为基于模型与非模型的故障诊断,前者需要构建系统常态及各种已知故障条件下的系统模型,利用模型动态预测系统运行过程,对比预测参数与实测参数,把两者形成的偏差值作为分类器的输入部分,进而对故障作出分类,物理原理法、神经网络法、回归法均是参考模型建设时可供选择的方法。非模型的故障诊断法直接用空调的各种输入、输出作为故障的表征,而后将其统一输入到分类器,分类器依照事前设定的规则,对故障类型作出准确划分,输出诊断结果,该种方法应用时的关键是分类器的设计,神经网络法是常用的分类方法。

3空调系统控制优化与故障诊断实时数据通信程序的设计

3.1系统概况。本课题把一栋实际建筑中央空调作为研究对象。本建筑是办公建筑,共计35层,当下已经建成并处于投运状态,空调是变风量系统,其内安设了EBI设备管理系统,各层均设置了独立的AHU与数十个VAVbox协同为本楼层空调去提供风量。针对管理系统内的空调系统侧结构,其由现场VAVbox,AHU;数字控制器DDC;路由器;配置LNS的计算机等构成。

3.2设计通信程序。为更好地满足AHU优化控制,AHU及VAVbox故障检测与诊断软件的现实需求,立足于建筑空调设备现场实况,将SQL语言添加到系统内,并和SQLServer2000数据库建设连接关系,以5min为一个周期获取AHU与VAV各项参数数据并将其统一存储于SQLServer,供以上系统计算与分析时使用。并在SQL语言的协助下研发了AHU、VAVbox既往数据下载程度,用于提供既往数据并用在实验室研究内的分析模拟领域中。

3.3SQL技术的应用。VisualBasic(VB)是以Windows应用程序为基础的一种开发工具,其有研发便利、生成界面外在美观性高、设计多样化等特征,能访问ODBC、SQL等多类数据库,和SQLServer2000数据库衔接后能形成API函数集、工具集,供数据库管理系统研发客户端时所使用。基于建筑空调系统内多数优化控制、故障诊断软件运行阶段需要读取大量数据的现状,并参照实验室平台内操作系统的需求,本课题设计中拟定利用ADO方式访问SQLServer数据库。ADO数据控件的作用主要是迅速构建数据源衔接的数据绑定控件。对其编程的局部核心代码进行分析后,很容易发现RecordSource属性决定着由数据库内检索到何种类型的信息。Select语句就是SQL语句,[dbo].[ViewTrendData]均作为数据源,Where之后的字符代表得是检索条件,并参数数据名称的赋值结果录入情况作出排序。

3.4OPC技术。OPC客户程序包含的OPC对象有服务器、组集合、项结合对象等。针对单个OPC服务器能够设置一个OPC组集合,而OPC组集合循序被设置数个OPC组。客户程序通过开启、运行与暂停OPC组对数据的访问过程,若OPC项的数值出现波动时,则会快速将有关通知反馈到客户程序内。OPC项集合对象代表得是组内全部OPC项的集合体,OPC项代表得是OPC服务器的数据源衔接,拥有服务器内具体数据源的所有相关信息。OPC项并不提供对外接口,只有组对象才拥有访问项对象的特权。品质、值与时间截是项对象的3个变量,利用Variant数据型去表示值。对异步数据访问的流程可以做出如下阐述:在客户程序的请求被传送至服务器后,便快速返回到该方法,并处理他类任务。服务器在访问完数据后,开启访问完成事件,同时把结果传送给客户程序,客户程序基于VisualBasic程序便能接收到是源于服务器的数据,进而产出读取完成事件。该种方法适用于方位大批量数据的领域中,并且因分别处理数据访问及其发出过程,故而对有关命令的编程提出较高要求。分析OPC组状态功能区的设计情况,“组的更新周期(ms.)”的作用是呈现设置组内项的数据信息更新周期,该程序依照建筑空调装配场地现状及AHU优化软件的真实需求,设定成7500ms;“非敏感带”代表组内项的数据变动幅度超出该百分数时,OPC服务器才会做出相关数据改变事件,实质上就是更新客户程序读获得项的数据值;“组激活”的功能主要表现在调控OPC组活动状态方面上。规划设计OPC项的数值呈现区时,“已传送的数值”显示的是最近一次传输的项的数值;“OPC服务器目前值”为程序采用订阅形式捕获到的数值,组的更新周期设定情况对其更新速率形成直接影响,用于检测验证OPC服务器是否顺利接收最近传送的项的数值。本课题研究时对比了AHU控制软件优化前后两个AHU的静压值的改变情况,不难发现本文设计出的OPC客户程序数据传送功能运作过程是平稳的,且功能成功的显现出来,能够结合软件真实的运行需求精确调整AHU设定值,使软件能顺利地实现预设目标。

4结语

本文粗略地介绍了某建筑管理系统的构成,并根据现场实际状况,阐述了空调控制优化与故障诊断实时数据通信方法的设计情况。选作SQL、OPC技术作为通信手段,于VB程序内采用SQL语言阐述了SQLServer访问接口的运行机制。通过获取AHU软件内的部分数据,操作OPC客户程序,表明其运行结果相关数据具有很大的现实意义。

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作者:张玲 单位:上海迪普自动化技术有限公司