一种轨道交通制冷系统及其智能调节方法、装置与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种轨道交通制冷系统及其智能调节方法、装置。

背景技术：

目前，国内城市的大型轨道交通枢纽建设发展迅速，以地铁站、火车站为代表的轨道交通枢纽的各种配套设施的建设也尤为重要，而其中，制冷系统的选用更是重中之重。但是，轨道交通的制冷系统的需求相比于其他稳定运行的中央空调机组有一定的区别。轨道交通中，人流量分时极端化会引起冷负荷的剧烈变化，如果无法及时调节，不仅会造成电力浪费，降低能效，还会对乘客的舒适度造成负面影响。且考虑到噪音对乘客的影响，通常情况下，轨道交通枢纽会将空调机组安置在远离客户区的地方，由此产生的延时效应会进一步影响制冷系统的实时调节性。

针对相关技术中，轨道交通中的制冷系统的调节方式相对固定，智能性较低，易造成能源浪费且影响用户舒适度的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

为解决相关技术中，轨道交通中的制冷系统的调节方式相对固定，智能性较低，易造成能源浪费且影响用户舒适度的问题，本发明实施例提供一种轨道交通系统及其智能调节方法、装置。

第一方面，本发明实施例提供一种轨道交通制冷系统的智能调节方法，所述方法包括：

预估未来预设时段后场内的负荷需求，确定所述预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差；

根据所述负荷需求偏差调节所述制冷系统的运行参数；

根据目标温度与调节所述运行参数后的所述制冷系统的回风温度，继续调节所述运行参数，以满足所述未来预设时段后场内的负荷需求。

进一步地，预估未来预设时段后场内的负荷需求包括：

确定所述当前时刻场内的人员总数及所述当前时刻场内的负荷需求；

预估未来预设时段的人员净增量；

根据所述人员总数、所述当前时刻场内的负荷需求、所述人员净增量预估未来预设时段后场内的负荷需求。

进一步地，根据所述人员总数、所述当前时刻场内的负荷需求、所述人员净增量预估未来预设时段后场内的负荷需求，通过以下公式实现：

φ1＝φ*(q1/q)；

其中，φ1为所述未来预设时段后场内的负荷需求，φ为所述当前时刻场内的负荷需求，q1为所述未来预设时段后的人员总数，q为所述当前时刻的人员总数，q1＝q+δq，δq为所述人员净增量。

进一步地，所述人员净增量δq通过如下公式确定：

δq＝α*δqp+β*δqm-δqc；

其中，α、β均为修正系数，α+β＝1，δqp为所述轨道交通的票务系统统计的所述未来预设时段内进站的人员总数，δqm为所述轨道交通的门禁系统统计的过去预设时段内进站的人员总数，δqc为站点班车到站发车时间管理系统统计的在所述未来预设时段内乘车离开的人员总数。

进一步地，根据所述负荷需求确定所述预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差，通过如下公式确定：

δφ＝φ1-φ；

其中，δφ为所述负荷需求偏差，φ1为所述未来预设时段后场内的负荷需求，φ为所述当前时刻场内的负荷需求。

进一步地，根据所述负荷需求偏差调节所述制冷系统的运行参数包括：

判断所述负荷需求偏差是否为零；

如果是，则保持当前的运行参数不变；

如果否，则对所述负荷需求偏差进行修正；

根据修正后的负荷需求偏差调节所述运行参数。

进一步地，如果否，则对所述负荷需求偏差进行修正，包括：

确定所述当前时刻下所述制冷系统的送风管道的热损失；

根据所述热损失、所述负荷需求偏差的正负情况对所述负荷需求偏差进行修正。

进一步地，根据所述热损失、所述负荷需求偏差的正负情况对所述负荷需求偏差进行修正，包括：

若所述负荷需求偏差为正值，则修正后的负荷需求偏差＝δφ+qs*γ；

若所述负荷需求偏差为负值，则修正后的负荷需求偏差＝δφ-qs*γ；

其中，δφ为所述负荷需求偏差、qs为所述热损失、γ为修正系数。

进一步地，所述运行参数至少包括：压缩机运行频率、风机转速，根据修正后的负荷需求偏差调节所述运行参数包括：

在修正后的负荷需求偏差为正值时，提高所述压缩机的运行频率、增大所述风机转速；

在修正后的负荷需求偏差为负值时，降低所述压缩机的运行频率、减小所述风机转速。

进一步地，所述运行参数至少包括压缩机运行频率、风机转速，根据目标温度与调节所述运行参数后的所述制冷系统的回风温度，继续调节所述运行参数，包括：

确定目标温度偏差值及温降速率；

判断所述目标温度偏差值及所述温降速率是否满足第一预设条件或第二预设条件；

如果满足所述第一预设条件，则提高压缩机的运行频率、增大风机转速；

如果满足所述第二预设条件，则降低压缩机的运行频率、减小风机转速；

如果既不满足所述第一预设条件，也不满足所述第二预设条件，则保持压缩机的当前运行频率不变、当前风机转速不变。

进一步地，所述第一预设条件为：所述目标温度偏差大于预设值且所述温降速率大于或等于0；

所述第二预设条件为：所述目标温差小于所述预设值的相反数，且所述温降速率小于或等于0；

其中，所述预设值为正数。

进一步地，所述目标温度偏差δt通过以下公式确定：

δt＝t1–t；

所述温降速率dt通过以下公式确定：

dt＝t1–t2；

其中，t1为所述回风温度、t为所述目标温度、t2为预设时长前的回风温度。

第二方面，本发明实施例提供一种轨道交通制冷系统的智能调节装置，所述装置用于执行第一方面所述的方法，所述装置包括：

预估模块，用于预估未来预设时段后场内的负荷需求；

确定模块，用于根据所述预估模块预估的所述负荷需求确定所述预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差；

调节模块，用于根据所述负荷需求偏差调节所述制冷系统的运行参数；

所述确定模块，还用于根据目标温度与调节所述运行参数后的所述制冷系统的回风温度，继续调节所述运行参数，以满足所述未来预设时段后场内的负荷需求。

第三方面，本发明实施例提供一种轨道交通制冷系统，所述轨道交通制冷系统包括第二方面所述的装置，

所述轨道交通制冷系统为轨道交通水冷直接制冷式磁悬浮空调机组。

应用本发明的技术方案，预估未来预设时段后场内的负荷需求，确定预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差；根据负荷需求偏差调节制冷系统的运行参数；根据目标温度与调节运行参数后的制冷系统的回风温度，继续调节运行参数，以满足未来预设时段后场内的负荷需求。由此，在人流量迅速变化时，可根据负荷需求偏差及时调节制冷系统的运行参数，以达到在保证能效的同时，提高用户舒适度的目的。且在根据负荷需求偏差调节运行参数后，即可根据回风温度继续进行调节，可解决制冷系统由于距离用户区域较远而引起的延迟问题，使得调节更为准确。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统和所在场地关系的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图8是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图；

图9是根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

为了解决相关技术中，轨道交通中的制冷系统的调节方式相对固定，智能性较低，易造成能源浪费且影响用户舒适度的问题，本发明实施例提供一种轨道交通制冷系统的智能调节方法，如图1所示，方法包括：

步骤s101、预估未来预设时段后场内的负荷需求；

步骤s102、根据负荷需求确定预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差；

步骤s103、根据负荷需求偏差调节制冷系统的运行参数；

步骤s104、确定调节运行参数后的制冷系统的回风温度；

步骤s105、根据回风温度与目标温度继续调节运行参数，以满足未来预设时段后场内的负荷需求。

由此，在人流量迅速变化时，可根据负荷需求偏差及时调节制冷系统的运行参数，可提高轨道交通制冷系统对短时间内负荷剧烈变化的适应性，提升轨道交通制冷系统针对客户区负荷变化的调节实时性，以在保证能效的同时，提高用户的舒适度，且在根据负荷需求偏差调节运行参数后，即可根据回风温度进行继续调节，可解决制冷系统由于距离用户区域较远而引起的延迟问题，使得调节更为准确。

可理解的是，轨道交通制冷系统可为空调器，例如，轨道交通水冷直接制冷式磁悬浮空调机组。调节方式可以实时调节，也可以分时段调节、周期性调节或间歇性调节，可根据实际情况进行设置，本发明对此不做限制。

在一种可能的实现方式中，制冷系统的运行参数可以为压缩机的频率、风机转速等，且回风温度可根据温度传感器等装置测量。且根据负荷需求确定预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差，通过如下公式确定：δφ＝φ1-φ；其中，δφ为负荷需求偏差，φ1为未来预设时段后场内的负荷需求，φ为当前时刻场内的负荷需求。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，步骤s101、预估未来预设时段后场内的负荷需求包括：

步骤s201、确定当前时刻场内的人员总数及当前时刻场内的负荷需求；

步骤s202、预估未来预设时段的人员净增量；

步骤s203、根据人员总数、当前时刻场内的负荷需求、人员净增量预估未来预设时段后场内的负荷需求。

其中，预设时段后场内的负荷需求通过以下公式确定：

φ1＝φ*(q1/q)；其中，φ1为未来预设时段后场内的负荷需求，φ为当前时刻场内的负荷需求，q1为未来预设时段后的人员总数，q为当前时刻的人员总数，q1＝q+δq，δq为人员净增量。

需说明的是，负荷需求是指某一指定时刻场内(火车站、地铁站)的负荷。时间点可以任意指定。冷负荷是根据外界传入热量(通过导热、对流、辐射的方式)、场站内产热设备和场站内人员数量决定的。场站内产热设备包括照明设备、工作设备(例如电脑、显示屏)等，这部分热量需要根据设备功耗进行估算。由于这部分热量随时间变化很小，可将其设为常数项。外界传入的热量在一天中会有变化，但是热滞性较大，变化比较缓慢，对于制冷系统实时性调节的影响不大。影响负荷需求的主要因素为人员流动，因此需要根据人员数量计算负荷需求(单人的负荷需求可按常量进行计算，可参考100～300w/人取值)。

其中，人员净增量δq通过如下公式确定：

δq＝α*δqp+β*δqm-δqc；

其中，α、β均为修正系数，α+β＝1，δqp为轨道交通的票务系统统计的未来预设时段内进站的人员总数，δqm为轨道交通的门禁系统统计的过去预设时段内进站的人员总数，δqc为站点班车到站发车时间管理系统统计的在未来预设时段内乘车离开的人员总数。

可理解的是，相比于其他场所，像火车站、地铁站这种大型轨道交通系统站点具备完善的票务系统、门禁系统以及站点班车到站发车时间管理系统，可将这些系统与制冷系统进行联动，达到预测人流量变化，并根据人流量变化情况辅助制冷系统进行预判调节，提高调节实时性的技术效果。

下面对票务系统、门禁系统、站点班车到站发车时间管理系统的统计情况做简要说明。

票务系统可通过计数器进行人数统计，由于目前大型场站实行的进站方式多为实名持票进站，因此，根据票务系统的记录可以估算出δt时间内进站的人数上限。例如，当前时刻为t1,δt时间后的时刻为t2,那么在[t1，t2]时间范围内进入车站的人，乘车时间大致位于[t1+δt1,t2+δt2]，根据票务系统可以查出发车时间在此区域内，即将乘车的总人数δqp。此处的δt1表示乘客提前到站的最小时间，δt2表示乘客提前到站的最大时间，这两个参数可以根据车站历史记录进行采样统计，并取均值进行设置，还可以根据持续的记录进行动态调整。

门禁系统在统计人数时，假设在一定的时间段内，人流量是均匀的。可通过门禁系统统计总人数。需说明的是，单独采用票务系统和门禁系统来进行人数统计的方式虽然可行，但误差均较大。因此，为了减少预估的进站总人数和实际进站人数的误差，可利用δq＝α*δqp+β*δqm-δqc公式，即结合两种统计方式，对彼此的统计结果进行修正，以提高人数确定的准确性。在此公式中，α、β均为修正系数，修正系数可根据实际情况进行确定，由于通常情况下，门禁系统采用的统计人数的方式为，在人员通过安检和门禁时，根据计数器进行统计，误差相对较小，则β值可以更大一些，α的取值在(0.2～0.5)之间，α+β＝1。

站点班车到站发车时间管理系统在统计离站人数时，可忽略因某种原因而无法按时乘车的人员，则在未来预设时段内，离开的总人数等于在本站上车且乘坐此时段内所有经过本站或始发站在本站的车次的人数。记为δqc。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，步骤s103、根据负荷需求偏差调节制冷系统的运行参数包括：

步骤s301、判断负荷需求偏差是否为零；如果是，则执行步骤s302；如果否，则执行步骤s303；

步骤s302、保持当前的运行参数不变；

步骤s303、对负荷需求偏差进行修正；

步骤s304、根据修正后的负荷需求偏差调节运行参数。

可理解的是，在负荷需求偏差为零时，无需进行调整，在冷负荷偏差非零时，则可对负荷需求偏差进行修正后，再根据修正后的冷负荷偏差调节运行参数，即向制冷系统发送调节信号，以提高调节的准确性。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，步骤s303、对负荷需求偏差进行修正，包括：

步骤s3031、确定当前时刻下制冷系统的送风管道的热损失；

步骤s3032、根据热损失、负荷需求偏差的正负情况对负荷需求偏差进行修正。

其中，根据热损失、负荷需求偏差的正负情况对负荷需求偏差进行修正，包括：若负荷需求偏差为正值，则修正后的负荷需求偏差＝δφ+qs*γ；若负荷需求偏差为负值，则修正后的负荷需求偏差＝δφ-qs*γ；其中，δφ为负荷需求偏差、qs为热损失、γ为修正系数。

热损失qs＝m*cp*(t3-t4)，其中，m为风量(m3/s)，cp为空气的定压比热容(j/(kg*℃))，t4为制冷系统的出风口温度、t3为场站内部的出风口温度(图6所示的结构框图可更清楚的表明t3、t4的所在点)。

在δφ>0时，机组负荷增大，当外界温度恒定时(高温)，要求制冷系统的出风温度降低，则出风管道内的温度也需要降低，出风管道热损失由于管内外温差变大会随之增大，因此需要适当加大负荷需求偏差的值。即δφ＝δφ+qs*γ(γ＝0.05～0.1)

在δφ<0时，机组负荷增大，当外界温度恒定时(高温)，要求空调出风温度升高，则出风管道内温度也需要升高，出风管道热损失由于管内外温差变小会随之减小，因此可以适当减小负荷需求偏差的值。即δφ＝δφ-qs*γ(γ＝0.05～0.1)。

由于负荷需求偏差的正负情况会引起管道散热强度的变化，则可根据热损失对负荷需求偏差进行进一步的修正，以提高确定负荷需求偏差的准确度。

在一种可能的实现方式中，运行参数至少包括：压缩机运行频率、风机转速，根据修正后的负荷需求偏差调节运行参数包括：在修正后的负荷需求偏差为正值时，提高压缩机的运行频率、增大风机转速；在修正后的负荷需求偏差为负值时，降低压缩机的运行频率、减小风机转速。

可理解的是，上述调节方式为负荷预判调节机制，可以在未来预设时段的一半时间内完成，而剩余的时间可根据回风温度对制冷系统进行进一步调节，使得在未来预设时段后，制冷系统的制冷量/制热量更加接近真实的负荷需求，以进一步在保证能效的同时，提高用户的舒适度。下述实现方式对根据回风温度进行调节的方式做简要介绍。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，运行参数至少包括压缩机运行频率、风机转速，则步骤s105、根据回风温度与目标温度继续调节运行参数，以满足负荷需求包括：

步骤s501、确定目标温度偏差值及温降速率；

步骤s502、判断目标温度偏差值及温降速率是否满足第一预设条件或第二预设条件；

步骤s503、如果满足第一预设条件，则提高压缩机的运行频率、增大风机转速；

步骤s504、如果满足第二预设条件，则降低压缩机的运行频率、减小风机转速；

步骤s505、如果既不满足第一预设条件，也不满足第二预设条件，则保持压缩机的当前运行频率不变、当前风机转速不变。

在一种可能的实现方式中，第一预设条件为：目标温度偏差大于预设值且温降速率大于或等于0；第二预设条件为：目标温差小于预设值的相反数，且温降速率小于或等于0；其中，预设值为正数。目标温度偏差δt通过以下公式确定：δt＝t1–t；温降速率dt通过以下公式确定：dt＝t1–t2；其中，t1为回风温度、t为目标温度、t2为预设时长前的回风温度。图6所示结构框图可更清楚的表明t1的所在点。其中，预设值可以为2，预设时长可为60s。可理解的是，压缩机的频率提高或降低时，幅度均可以为δf，δf可以取值1～5hz，δf的取值可根据场站空间大小进行设置。

可理解的是，调节方式可以为周期性调节，在本次根据回风温度进行调节完成后，可在下一个周期时，继续按回风温度和目标温度偏差进行调节。若按回风温度进行调节的方式与按预估的负荷需求偏差进行调节的方式冲突时，可优先按预估的负荷需求偏差进行调节。

图7示出了根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图，如图7所示，该方法包括：

步骤s701、已知空调机组出风口温度t1和场站内部出风口温度t2以及预判的负荷偏差δφ；

步骤s702、计算t时刻送风管道的热损失：qs＝m*cp*(t2-t1)；

步骤s703、δφ>0？如果是，则执行步骤s704，如果否，则执行步骤s705；

步骤s704、δφ＝δφ+qs*γ；后执行步骤s708；

步骤s705、δφ<0？如果是，则执行步骤s706，如果否，则执行步骤s707；

步骤s706、δφ＝δφ-qs*γ；后执行步骤s708；

步骤s707、无需调节，后执行步骤s709；

步骤s708、调节压缩机频率f，满足负荷偏差需求；

步骤s709、退出负荷偏差控制。

由此，可根据热损失对负荷需求偏差进行进一步的修正，以提高确定负荷需求偏差的准确度。

图8示出了根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节方法的流程图，如图8所示，该方法包括：

步骤s801、记录并调取当前回风温度检测值t1，调取60s前回风温度检测值t2(60s前)，调取当前场站内设置温度t；

步骤s802、目标温度偏差δt＝t1–t；温降速率dt＝t1–t2(60s前)；

步骤s803、δt>2且dt≥0？如果是，则执行步骤s804，如果否，则执行步骤s805；

步骤s804、f＝f+δf；后执行步骤s808；

步骤s805、δt<-2且dt≤0？如果是，则执行步骤s806；如果否，则执行步骤s807；

步骤s806、f＝f-δf；后执行步骤s808；

步骤s807、压缩机频率不变；后执行步骤s809；

步骤s808、压缩机频率调节完成；

步骤s809、退出温度偏差控制。

由此，可根据回风温度进一步调节，使得在未来预设时段后，制冷系统的制冷量/制热量更加接近真实的负荷需求，以进一步在保证能效的同时，提高用户的舒适度。

图9示出了根据本发明实施例的一种轨道交通制冷系统的智能调节装置，装置用于执行图1所示的方法，装置包括：

预估模块901，用于预估未来预设时段后场内的负荷需求；

确定模块902，用于根据预估模块901预估的负荷需求确定预设时段后与当前时刻场内的负荷需求偏差；

调节模块903，用于根据负荷需求偏差调节制冷系统的运行参数；

确定模块902，还用于确定调节运行参数后的制冷系统的回风温度；

调节模块903，还用于根据回风温度与目标温度继续调节运行参数，以满足未来预设时段后场内的负荷需求。

由此，在人流量迅速变化时，可根据负荷需求偏差及时调节制冷系统的运行参数，以在保证能效的同时，提高用户的舒适度，且在根据负荷需求偏差调节运行参数后，即可根据回风温度进行继续调节，可解决制冷系统由于距离用户区域较远而引起的延迟问题，使得调节更为准确。

本发明实施例还提供一种轨道交通制冷系统，轨道交通制冷系统包括图7所示的装置，轨道交通制冷系统为轨道交通水冷直接制冷式磁悬浮空调机组。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。