专利名称：一种针对空调的节能监控与管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种针对空调的节能监控与管理系统，具体涉及适用于机房、基站、楼宇、营业厅、办公室、厂房、车辆等各种可以封闭的节能节点的控制管理系统。
背景技术：
在世界能源紧缺的形势下，节能减排已成为中国的基本国策之一。空调做为一个主要的、广泛使用的冷源，其本身的能耗非常巨大，以电信运营商为例，现三大电信运营商 (移动、电信、联通)共计拥有各类基站、机房、办公楼宇100多万个，电力年消耗量将近290 亿度，折合440. 7万吨标准煤，其中主要是电信设备和机房空调用电，设备耗电约占51 %， 机房空调耗电约占46 %，照明、散热等约占13 %。目前国内对空调的节能措施主要有三种一是通过管理手段对用能习惯和冷源设备进行管理，优化空调的运行策略，减少空调的运行时间，调高空调开启的临界温度，以此来达到节能的目的，这种方式一般叫做管理节能方式。但这种措施仅仅是在表面上进行了节能，因为一旦减少空调的运行时间，通常会造成对生产、工作、生活的负面影响。而且这种措施作为一种人为手段，其本身就要消耗大量的人力成本，造成人力成本的浪费，甚至可能得不偿失。况且，这种管理节能的方法，由于缺乏必要的监控和管理的技术手段，往往会流于形式，一个没有监控手段的管理制度，往往会形同虚设，最终不了了之。二是通过更换能耗较低的耗能产品来达到节能的目的。在各行各业的产品设计理念中，节能已经成为一项非常重要的设计理念，特别是在高耗能的电子产品、工业产品中， 节能理念显得尤为重要。使用新的、低能耗的耗能产品来更换老的、高能耗的耗能产品，是最简单的节能措施之一。但是更换新产品往往会带来巨大的资金投入，这对于绝大多数企业或组织机构来讲，往往不是一笔小的数目。而且越是新的、节能的产品，其成本往往越高， 从节能效益方面来讲，所节约的能耗远远低于其投入的更换成本，那么这样的节能措施就已经失去了意义。三是通过节能技术改造来达到节能的目的。这种措施的特点是在一些能耗较高的设备上，进行一些较小的改动或增加一些低成本、低能耗的设备或配件，即可达到较好的节能效果。但这种改造往往是单一的技术改造，未对其进行科学的监控和管理，设备与设备之间、设备与系统之间缺乏一种有效的联动措施，一种节能措施与另一种节能措施不能互相配合，这样也会造成节能效果不能最大化。综上，国内节能行业目前的节能措施主要具有以下不足之处1、对于管理节能来说，由于缺乏必要的监控技术和机制，难以长期实现；2、节能措施单一；3、节能策略不够智能，不能随环境因素而变化，不能实现与周围环境的高度匹配和自适应；
4、系统自动化程度低；5、缺乏有效的监控与管理的技术手段；6、兼容性差；7、没有科学的、客观的手段或方法来计量能耗基准和计算节能收益(包括节能量和节能率)。行业内需要一种智能的、高度自动化的、与环境自适应的、科学有效的、良好兼容性的、统一的节能监控与管理系统。本发明涉及的节能监控与管理系统恰好能够解决以上问题。
发明内容
本发明提供一种针对空调的节能监控与管理系统，本发明提供一种针对空调的智能的、高度自动化的、与环境自适应的、科学有效的、良好兼容性的、统一的节能监控与管理系统。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案一种针对空调的节能监控与管理系统，它适用于机房、基站、楼宇、营业厅、办公室、厂房、车辆等各种可以封闭的节能节点；需在中心端安装服务器，在服务器中部署节能监控与管理系统软件，并且在末端节能节点安装传输模块、节能控制模块、计量模块、反馈模块、环境数据采集等装置。进一步地，本发明的一种针对空调的节能监控与管理系统，还具有如下特点节能监控与管理系统软件采用B/S技术，易于部署、升级及管理，并支持多种终端访问方式(如电脑、智能手机等)；该软件的功能包括实现对末端能耗数据、环境数据及设备运行状态的监控、告警、存储、统计、分析、报表及图形展示等基础功能，并根据不同的管理需求和环境状态，可实现节能策略的个性化定制和批量下发的功能。所述传输模块，支持TCP/IP协议，RS485接口、RS232接口，支持有线(LAN)和无线 (GPRS, CDMA,2. 4G)两种方式。所述节能控制模块核心硬件是一个可编程自动控制器(PLC)，在这个控制器里嵌入了一套末端节能控制程序，根据程序内的策略参数和采集装置实时采集到的环境数据对节能节点的若干冷源设备(包括原有冷源设备之间或者原有冷源及替代冷源设备之间) 进行智能的自动控制；在控制模块的运行策略中，包含了对环境状态(包括空气温度、空气湿度、设备散热温度、气压、空气中氧气的含量、空气中臭氧的含量、空气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的含量、红外传感器采集的热辐射数据、空气中悬浮颗粒的含量等)的判断逻辑。控制模块实时监测室外和室内的环境数据，当运行某台或某几台替代冷源设备时，会优先考虑其对封闭的节能节点内环境的正、负面影响，来判断目前是优先考虑节能，还是优先考虑保持甚至提高封闭的节能节点内的室内环境。包括两个方面1)、在某些特定的环境状态下，虽然系统有节能空间，但是出于节能节点室内环境因素的考虑，不会开启节能设备(比如当外界空气品质较差的情况下，则不会开启新风设备)，仍旧保持空调系统原有的运行状态；2)、在某些特定的环境状态下，虽然系统没有节能空间，但是，出于节能节点室内环境因素的考虑，仍旧采用新风等冷源设备把外界品质较好的空气引入室内进行换风，达到改善室内环境的目的，提高室内人员的人体舒适度。此节能控制模块能够通过自动或者人工的方法关闭自身的节能控制行为，回退到安装节能系统以前的状态，以此来实现实时地计量能耗基准，因而可以科学地、客观地计算节能系统开、闭状态下的能耗量、节能量及节能率。此节能控制模块内含的自动控制程序和节能控制策略可以脱离节能监控与管理系统平台独立工作，也可以根据节能监控与管理系统平台下发的命令来执行控制动作。此节能控制模块还集成了对多种环境数据采集装置的解析规约，可以直接对环境数据采集装置上传的数据进行解析并使用。所述的可编程自动控制器内嵌的末端节能控制程序可以通过远程命令实现硬件重启、软件重写、参数修改等功能。所述的末端节能控制程序可以实时的根据环境数据和冷源设备运行状态对若干原有及替代冷源设备进行智能的、自动的控制。它可以根据节点所需的制冷量和每台冷源设备的能效比和制冷量来决定需要开启某1台或某几台冷源设备。这个控制行为可以在本地利用自身内嵌的嵌入式软件程序来完成，也可以利用网络接收来自中心服务器的命令远程来完成。所述计量模块使用精确的、符合国家标准的计量设备，同时应具有智能数据接口， 可以包括智能电表、智能气表等。所述的反馈模块利用冷源设备本身的智能接口和检测电流、电压、设备及环境温度等方法实时监测冷源设备的运行状态，并将监测到的状态上传给节能控制模块。所述环境数据采集装置，包含多种环境数据采集装置，如空气温度、空气湿度、设备散热温度、气压、空气中氧气的含量、空气中臭氧的含量、空气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的含量、红外传感器采集的热辐射数据、空气中悬浮颗粒的含量(包括 PM10、PM2. 5等)等，并将采集到的环境数据实时上传至节能控制模块。本发明优点是可以实现利用有线/无线网络实现对末端能耗数据、环境数据及设备运行状态的监控、告警、存储、统计、分析、报表及图形展示等基础功能，并根据不同的管理需求，实现节能策略的个性化定制和批量下发的功能。该系统软件基于B/S开发，用户可以在电脑或智能手机上实现非常便捷的访问和操作，易于部署、升级和管理。
图1举例说明针对节能节点的若干冷源设备的节能改造应用中，节能监控与管理系统的架构图。图2及图3是本发明节能监控与管理系统的工作流程图。
具体实施例方式如图1、2、3所示，该系统适用于中央空调、普通分体空调和精密空调在内的所有空调系统，可以适用于机房、基站、楼宇、营业厅、办公室、厂房、车辆等各种可以封闭的节能节点。下面结合附图1来说明本发明的
具体实施例方式
系统架构图(100)每一种具体的节能技术所对应的系统架构图不一样，此架构图表示的是本发明所涉及的节能监控与管理系统针对若干冷源设备的节能技术改造应用中的示例。节能监控与管理系统平台(101)由架设在中心端的服务器(上位机)和部署在其中的节能监控与管理软件组成。系统平台通过末端节能节点安装的传输模块，利用有线 /无线网络实现对末端能耗数据、环境数据及设备运行状态的监控、告警、存储、统计、分析、 报表及图形展示等基础功能，并根据不同的管理需求，实现节能策略的个性化定制和批量下发的功能。该系统软件基于B/S技术开发，用户可以在电脑或智能手机上实现非常便捷的访问和操作，易于部署、升级和管理。传输模块(10 主要用于建立中心端服务器和末端节能节点的通讯连接，是末端数据上传和中心端服务器策略下发的通道，它可以支持有线(LAN)和无线(GPRS/ CDMA/2. 4G)两种传输方式。节能控制模块(103)其核心硬件是一个可编程自动控制器(PLC)，在这个控制器里嵌入了一套末端节能控制程序，根据程序内的策略参数和采集装置实时采集到的环境数据对节能节点的若干冷源设备进行智能的自动控制。此节能控制模块内含的自动控制程序和节能控制策略可以脱离节能监控与管理系统平台独立工作，也可以根据节能监控与管理系统平台下发的命令来执行控制动作。反馈模块(104)此模块用于监测各个冷源设备的工作状态，将监测到的状态反馈给节能控制模块。计量模块(105)实时计量冷源设备的能耗数据，将能耗数据通过传输模块上传至节能监控与管理系统平台。环境数据采集装置(106-108)可以采集空气温度、空气温度、气压、设备散热温度、空气中氧气含量、空气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等含量、红外传感器采集的热辐射数据、空气中悬浮颗粒的含量(包括PM10、PM2.5等)等多项环境数据，通过采集装置将这些环境数据上传至节能控制模块，为其控制行为提供数据支撑。原有冷源(109-110)是指在节能改造之前已经存在的、能效比低的若干冷源设备，如普通分体式空调、中央空调、精密空调等。替代冷源(111-112)是指在节能改造时新增的、能效比高的若干冷源设备，如智能通风器、热管换热机组等。本发明在末端节能节点安装节能控制模块，模块内包括了一种自动控制程序和节能控制策略，根据其策略参数和采集装置实时采集到的环境数据对节能节点的若干冷源设备(包括原有冷源设备之间或者原有冷源及替代冷源设备之间)进行智能的联动控制。 基本控制策略包括(1)控制模块根据室内温度的变化情况，自动匹配节点所需的制冷量，在原有冷源和替代冷源之中，优先开启能效比高的冷源设备；(2)若1台冷源设备无法满足节能节点的制冷量要求时，则开启2台，依此类推；(3)在此过程中，如果同时开启了多台冷源(可以只是若干替代冷源，也可以是若干替代冷源加上若干原有冷源)时，需要系统同时考虑这若干冷源之间的相互影响因素， 比如同时开启新风系统和空调系统时，由于新风系统的风筏出风口会带走部分空调系统的冷量，而对整个节能节点制冷量带来的影响等；(4)在控制模块的运行策略中，包含了对环境状态(包括空气温度、空气湿度、设备散热温度、气压、空气中氧气的含量、空气中臭氧的含量、空气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的含量、红外传感器采集的热辐射数据、空气中悬浮颗粒的含量等)的判断逻辑。控制模块实时监测室外和室内的环境数据，当运行某台或某几台替代冷源设备时，会优先考虑其对封闭的节能节点内环境的正、负面影响，来判断目前是优先考虑节能， 还是优先考虑保持甚至提高封闭的节能节点内的室内环境。包括两个方面1)、在某些特定的环境状态下，虽然系统有节能空间，但是出于节能节点室内环境因素的考虑，不会开启节能设备(比如当外界空气品质较差的情况下，则不会开启新风设备)，仍旧保持空调系统原有的运行状态；2)、在某些特定的环境状态下，虽然系统没有节能空间，但是，出于节能节点室内环境因素的考虑，仍旧采用新风等冷源设备把外界品质较好的空气引入室内进行换风，达到改善室内环境的目的，提高室内人员的人体舒适度。最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种针对空调的节能监控与管理系统，它适用于机房、基站、楼宇、营业厅、办公室、 厂房、车辆等各种可以封闭的节能节点；其特征在于需在中心端安装服务器，在服务器中部署节能监控与管理系统软件，并且在末端节能节点安装传输模块、节能控制模块、计量模块、反馈模块、环境数据采集等装置。
2.根据权利要求1所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于节能监控与管理系统软件采用B/S技术，易于部署、升级及管理，并支持多种终端访问方式(如电脑、智能手机等)；该软件的功能包括实现对末端能耗数据、环境数据及设备运行状态的监控、告警、存储、统计、分析、报表及图形展示等基础功能，并根据不同的管理需求和环境状态，可实现节能策略的个性化定制和批量下发的功能。
3.根据权利要求1所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于所述节能控制模块核心硬件是一个可编程自动控制器(PLC)，在这个控制器里嵌入了一套末端节能控制程序，根据程序内的策略参数和采集装置实时采集到的环境数据对节能节点的若干冷源设备(包括原有冷源设备之间或者原有冷源及替代冷源设备之间)进行智能的自动控制；在控制模块的运行策略中，包含了对环境状态(包括空气温度、空气湿度、设备散热温度、气压、空气中氧气的含量、空气中臭氧的含量、空气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、 氮氧化物等的含量、红外传感器采集的热辐射数据、空气中悬浮颗粒的含量(包括PM10、 PM2.5等)等)的判断逻辑。控制模块实时监测室外和室内的环境数据，当运行某台或某几台替代冷源设备时，会优先考虑其对封闭的节能节点内环境的正、负面影响，来判断目前是优先考虑节能，还是优先考虑保持甚至提高封闭的节能节点内的室内环境。包括两个方面1)、在某些特定的环境状态下，虽然系统有节能空间，但是出于节能节点室内环境因素的考虑，不会开启节能设备(比如当外界空气品质较差的情况下，则不会开启新风设备)， 仍旧保持空调系统原有的运行状态；2)、在某些特定的环境状态下，虽然系统没有节能空间，但是，出于节能节点室内环境因素的考虑，仍旧采用新风等冷源设备把外界品质较好的空气引入室内进行换风，达到改善室内环境的目的，提高室内人员的人体舒适度。此节能控制模块能够通过自动或者人工的方法关闭自身的节能控制行为，回退到安装节能系统以前的状态，以此来实现实时地计量能耗基准，因而可以科学地、客观地计算节能系统开、闭状态下的能耗量、节能量及节能率。此节能控制模块内含的自动控制程序和节能控制策略可以脱离节能监控与管理系统平台独立工作，也可以根据节能监控与管理系统平台下发的命令来执行控制动作。此节能控制模块还集成了对多种环境数据采集装置的解析规约，可以直接对环境数据采集装置上传的数据进行解析并使用。
4.根据权利要求3所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于所述的可编程自动控制器内嵌的末端节能控制程序可以通过远程命令实现硬件重启、软件重写、 参数修改等功能。
5.根据权利要求4所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于所述的末端节能控制程序可以实时的根据环境数据和冷源设备运行状态对若干原有及替代冷源设备进行智能的、自动的控制。它可以根据节点所需的制冷量和每台冷源设备的能效比和制冷量来决定需要开启某1台或某几台冷源设备。这个控制行为可以在本地利用自身内嵌的嵌入式软件程序来完成，也可以利用网络接收来自中心服务器的命令远程来完成。
6.根据权利要求1所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于所述计量模块使用精确的、符合国家标准的计量设备，同时应具有智能数据接口，可以包括智能电表、智能气表等。
7.根据权利要求1所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于所述的反馈模块利用冷源设备本身的智能接口和检测电流、电压、设备及环境温度等方法实时监测冷源设备的运行状态，并将监测到的状态上传给节能控制模块。
8.根据权利要求1所述的一种针对空调的节能监控与管理系统，其特征在于所述环境数据采集装置，包含多种环境数据采集装置，如空气温度、空气湿度、设备散热温度、气压、空气中氧气的含量、空气中臭氧的含量、空气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的含量、红外传感器采集的热辐射数据、空气中悬浮颗粒的含量(包括PM10、PM2. 5等) 等，并将采集到的环境数据实时上传至节能控制模块。
全文摘要
本发明公开了一种针对空调的节能监控与管理系统，涉及一种针对空调的节能监控与管理系统，具体涉及适用于机房、基站、楼宇、营业厅、办公室、厂房、车辆等各种可以封闭的节能节点的控制管理系统。需在中心端安装服务器，在服务器中部署节能监控与管理系统软件，并且在末端节能节点安装传输模块、节能控制模块、计量模块、反馈模块、环境数据采集等装置。本发明提供一种针对空调的、智能的、高度自动化的、与环境自适应的、科学有效的、良好兼容性的、统一的节能监控与管理系统。
文档编号F24F11/02GK102418988SQ201110407479
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者朱建斌 申请人:朱建斌