一種基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)及冷機控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及建筑節(jié)能和智能控制技術領域，特別是涉及一種基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)及冷機控制器。
【背景技術】
[0002]在中央空調(diào)的冷站中，通常使用多臺冷機共同向末端設備供冷，通過調(diào)節(jié)不同冷機的啟停狀態(tài)實現(xiàn)冷量供應的不同組合，從而滿足系統(tǒng)末端的冷量需求。
[0003]在現(xiàn)有的冷站的冷機控制系統(tǒng)中，通常由設備運行人員根據(jù)對末端冷量需求的經(jīng)驗估計來確定開啟哪幾臺冷機，這種經(jīng)驗估計往往是不準確的，不能夠及時地根據(jù)末端的需求來進行合理的冷機的組合運行，且冷機系統(tǒng)的總能耗也往往高于理論上的最優(yōu)解。若將所有冷機的信息收集到一臺中央控制系統(tǒng)，根據(jù)全局的信息計算出最優(yōu)解來對相應冷機進行控制的話，需求將所有冷機的運行參數(shù)和性能曲線寫入中央控制系統(tǒng)，而冷機的性能曲線是冷機的設備廠商不愿意公開的信息，因此這種控制方式的可操作性及擴展性很差，這種集中式的控制方式同時還會帶來大量的現(xiàn)場調(diào)試工作，因此擴展性和魯棒性均較差。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有控制效率高、魯棒性好且擴展性能佳的優(yōu)點。
[0005]本實用新型另一個目的在于提出一種冷機控制器。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型第一方面公開了一種基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)，包括:多個冷機；多個冷機控制器，所述多個冷機控制器一一對應地與所述多個冷機相連，其中，所有冷機控制器互聯(lián)以形成無中心網(wǎng)絡，當冷機控制器判斷達到一定的觸發(fā)條件時，所述冷機控制器用于發(fā)起調(diào)節(jié)任務，在系統(tǒng)中存在發(fā)起調(diào)節(jié)任務的冷機控制器時，所述冷機控制器開始與其相鄰的冷機控制器進行信息交互，并經(jīng)過若干次信息交互之后達到預定的收斂條件，從而確定每臺冷機優(yōu)化后的運行參數(shù)，所述冷機控制器根據(jù)優(yōu)化后的運行參數(shù)控制相應冷機達到相應的運行狀態(tài)，以及在系統(tǒng)中沒有發(fā)起調(diào)節(jié)任務的冷機控制器時，保持相應的冷機運行參數(shù)不變。
[0007]根據(jù)本實用新型的基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)，利用各冷機帶通信功能的冷機控制器組建的無中心網(wǎng)絡，使各冷機通過自主協(xié)商來決定各臺冷機是否啟停及其相應的冷凍水流量需求，同時使得冷機系統(tǒng)的總體能效最優(yōu)。本實用新型的基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)，至少具有以下優(yōu)點:
[0008]1.由冷機設備生產(chǎn)廠商將冷機性能參數(shù)內(nèi)置在冷機控制器中，解決了保密性問題，從而解決了傳統(tǒng)集中式控制方式中自控廠商與設備廠商溝通環(huán)節(jié)的問題，也使得基于設備參數(shù)的優(yōu)化控制成為可能，調(diào)高冷機的控制效率。
[0009]2.現(xiàn)場中僅需將拓撲上相鄰的冷機對應的冷機控制器進行通信連接，各冷機即可通過自主協(xié)同，高效地完成控制目標，避免了傳統(tǒng)集中式控制方式中自控廠商介入的繁瑣的人工配置、調(diào)試環(huán)節(jié)，也能做到設備的即插即用，增強了系統(tǒng)的靈活性、可擴展性。
[0010]3.在理論上保證了對于給定的控制目標，算法收斂的結(jié)果是冷機整體性能最優(yōu)或較優(yōu)，即冷機開啟的臺數(shù)和組合方式是最優(yōu)的，可提高冷機的運行效率。
[0011]另外，根據(jù)本實用新型上述的基于無中心網(wǎng)絡的冷機系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術特征:
[0012]進一步的，每臺處于運行狀態(tài)的冷機控制器均可以發(fā)起調(diào)節(jié)任務，其余冷機控制器配合所述調(diào)節(jié)任務完成系統(tǒng)運算。
[0013]進一步的，若多臺冷機控制器在相同或相近的時間內(nèi)都發(fā)起調(diào)節(jié)任務，則按照每個調(diào)節(jié)任務分別進行系統(tǒng)運算，然后再通過仲裁機制決定執(zhí)行哪個調(diào)節(jié)任務的運算結(jié)果。
[0014]進一步的，若多臺冷機控制器在相同或相近的時間內(nèi)都發(fā)起調(diào)節(jié)任務，則先通過仲裁機制選出一個發(fā)起者，然后執(zhí)行由該發(fā)起者發(fā)起的調(diào)節(jié)任務。
[0015]進一步的，所述仲裁機制包括人工指定優(yōu)先級、抽簽、搶令牌、隨機指定中的一種或多種。
[0016]進一步的，所述一定的觸發(fā)條件為:所述冷機控制器達到了預設的控制周期。
[0017]進一步的，所述一定的觸發(fā)條件為:系統(tǒng)的能耗需要進行優(yōu)化。
[0018]進一步的，發(fā)起調(diào)節(jié)任務的冷機控制器執(zhí)行如下步驟:
[0019]A.所述冷機控制器參考冷機當前實際工作點，以目標效率點為效率調(diào)節(jié)預期，計算得到新的冷機運行參數(shù)和冷量調(diào)節(jié)余量；B.所述冷機控制器將效率調(diào)節(jié)預期和冷量調(diào)節(jié)余量寫入傳遞信息，發(fā)送給其相鄰的冷機控制器。
[0020]進一步的，收到傳遞信息的冷機控制器執(zhí)行以下步驟:C.比較接收到的效率調(diào)節(jié)預期和對應冷機當前的效率調(diào)節(jié)預期，參考收到的冷量調(diào)節(jié)余量，運算得到新的效率調(diào)節(jié)預期；D.根據(jù)新的效率調(diào)節(jié)預期及接收到的冷量調(diào)節(jié)余量，計算得到新的冷機運行參數(shù)和新的冷量調(diào)節(jié)余量，并執(zhí)行下述步驟之一:
[0021]D1:若新的冷量調(diào)節(jié)余量的絕對值高于預設調(diào)節(jié)余量閾值，表明仍未達到調(diào)節(jié)目標，將新的效率調(diào)節(jié)預期和新的冷量調(diào)節(jié)余量寫入傳遞信息并發(fā)送給相鄰冷機控制器；
[0022]D2:若新的冷量調(diào)節(jié)余量的絕對值低于或等于預設調(diào)節(jié)余量閾值，則再執(zhí)行下述步驟之一:
[0023]D2a:若系統(tǒng)能耗等于或低于本次調(diào)節(jié)任務發(fā)起之前，則不再發(fā)送傳遞信息；
[0024]D2b:若系統(tǒng)能耗高于本次調(diào)節(jié)任務發(fā)起之前，則將新的目標效率點設定為效率調(diào)節(jié)預期，計算得到新的冷機運行參數(shù)和新的冷量調(diào)節(jié)余量；所述冷機控制器將新的效率調(diào)節(jié)預期和新的冷量調(diào)節(jié)余量寫入傳遞信息，發(fā)送給其相鄰的冷機控制器。
[0025]進一步的，所述目標效率點在計算過程中可變。
[0026]進一步的，冷機控制器在計算新的冷機運行參數(shù)時令冷機不出現(xiàn)頻繁啟停的情況。
[0027]進一步的，判斷是否達到預定的收斂條件的過程包括如下步驟:所有接收到傳遞信息的冷機控制器，在接收到傳遞信息的瞬間開始計時，并執(zhí)行下述步驟之一:
[0028]F1:在預定收斂周期內(nèi)如果后續(xù)沒有收到其它相鄰冷機控制器的傳遞信息，則判定達到預定的收斂條件；
[0029]F2:在預定收斂周期內(nèi)如果后續(xù)收到了其它相鄰冷機控制器的傳遞信號，則重新計時。
[0030]進一步的，所述信息交互的過程先確定每臺冷機是否開啟再確定開啟的冷機具體承擔的冷負荷的值。
[0031]進一步的，確定每臺冷機是否開啟的步驟進一步包括如下步驟:整個系統(tǒng)的冷機控制器形成一條鏈路，由鏈首起始向鏈尾依次傳遞信息，所述信息中包括各冷機分別工作在最高效率點時的冷負荷，鏈尾選出總冷負荷最滿足要求的兩種組合，并將數(shù)據(jù)依次回傳至鏈首，此時各冷機控制器知曉其是否應該開啟。
[0032]進一步的，所述總冷負荷最滿足要求指的是在滿足冷機不頻繁啟停的情況下總冷負荷最接近系統(tǒng)總冷負荷需求。
[0033]進一步的，確定每臺冷機是否開啟時在滿足冷機不發(fā)生頻繁啟停的前提下執(zhí)行如下步驟:為每臺冷機設置一初始開啟概率；每臺冷機控制器均發(fā)起全局加權求和任務，所述全局加權求和任務為每個冷機自己的開啟概率乘以自己的在最優(yōu)效率點時的冷負荷的結(jié)果之和；每臺冷機控制器收到除自己之外的其它冷機的加權和之后，比較該結(jié)果與加上自己的開啟概率乘以自己的在最優(yōu)效率點時的冷負荷的結(jié)果，如果加上之后的結(jié)果比不加的結(jié)果更靠近系統(tǒng)總冷負荷需求，則表明自己加入會更好，因而將自己的開啟概率增大，否貝1J，將自己的開啟概率降低；經(jīng)過若干次迭代每個冷機的開啟概率趨于穩(wěn)定，開啟概率收斂為1或者大于某一預設閾值的冷機的狀態(tài)設為開啟，開啟概率收斂為0或者小于某一預設閾值的冷機的狀態(tài)設為關閉。
[0034]進一步的，所述確定開啟的冷機的具體冷負荷的值的步驟進一步包括如下步驟:
[0035]整個系統(tǒng)的冷機控制器形成一條鏈路，由鏈首依次向鏈尾發(fā)送傳遞信息，所述傳遞信息包括等值的功耗對冷負荷的導數(shù)及各冷機在該導數(shù)下對應的冷負荷，鏈尾對系統(tǒng)總冷負荷求和，若其高于系統(tǒng)總冷負荷需求，且偏差絕對值超過預定閾值則將傳遞信息中的功耗對冷負荷的導數(shù)降低，重新在鏈路中發(fā)送傳遞信息，若其低于系統(tǒng)總冷負荷需求，且偏差絕對值高于預定閾值，則將傳遞信息中的功耗/冷負荷導數(shù)增大，重新在鏈路中發(fā)送傳遞信息，若其與系統(tǒng)總冷負荷需求的偏差絕對值低于或等于預定閾值，則不再發(fā)送傳遞信息，此時系統(tǒng)收斂。
[0036]進一步的，鏈路中的鏈首和鏈尾在信息交互過程中可變。
[0037]進一步的，所述冷機運行參數(shù)包括冷機的冷負荷。
[0038]進一步的，在達到預定的收斂條件時，所有冷機控制器根據(jù)冷機的優(yōu)化后的運行參數(shù)計算冷機的啟停狀態(tài)和/或冷凍水流量需求和/或冷凍水出水溫度設定值，并令對應冷機變更至新的運行參數(shù)。
[0039]進一步的，所述無中心網(wǎng)絡的實現(xiàn)形式為有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡中二者之一或者二者的組合。
[0040]進一步的，多個所述冷機控制器中的控制算法相同。