一种针对空气净化装置的自动需求响应系统及方法与流程

本发明涉及一种系统及方法，具体涉及一种针对空气净化装置的自动需求响应系统及方法。

背景技术：

随着人们健康意识的不断提高，为了提高生活质量，保证身体健康，人们通常会选择空气净化器来净化室内的空气。空气净化器工作一定时间后，受各种因素影响，大/复杂的区域的空气净化程度不一样，会出现局部净化程度好局部净化程度差的情况。现有空气净化器可以通过安装于不同区域的空气检测装置了解不同区域的空气质量状况，并移动至空气质量较差的区域优先进行净化，从而使空间内的整体空气状况都所提升。

在相关技术中至少存在如下问题：但空气净化装置参与需求响应时，既无法自动分析需求响应服务器发来的需求响应信号，又无法直接根据需求响应信号生成针对净化器机组或是机组内部主机、泵、风机等部件的控制命令。因此使用空气净化器进行空气净化操作之前，需要人工预先在不同检测位置安装空气检测装置以实现空气质量检测，导致空气净化器的使用操作较为复杂。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种针对空气净化装置的自动需求响应系统及方法，为空气净化装置参与需求响应业务提供技术支撑，减少了空气净化装置用户的电费支出，减少不必要的资源浪费，是缓解能源与环境问题的重要手段。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种针对空气净化装置的自动需求响应系统，所述自动需求响应系统部署于空气净化装置侧，介于空气净化装置与需求响应服务器之间；对上通过通信网络与需求响应服务器进行通信；对下通过分布式总线或者局域网络与空气净化装置内各机组主机控制模块相互通信，其包括：设置于外壳中的微处理器模块、数据存储模块、人机交互模块、通信模块、安全模块、隔离模块和接口模块；所述接口模块通过隔离模块与微处理器模块双向连接；所述微处理器模块分别与数据存储模块、人机交互模块、通信模块、安全模块和隔离模块连接；其中，

所述微处理器模块，用于与数据存储模块和通信模块进行信息交互，以实现信息接收、信息发送、信息解析、策略执行和命令发送；

所述微处理器模块，包括执行单元，通过通信网络接收需求响应服务器下发的需求响应事件信息，通过解析获得降负荷量和电价变化信息，选择相应的需求响应策略；

信息反馈单元，根据对应的需求响应策略和空气净化装置当前电参数、运行状态参数以及环境参数，确定具体的响应计划，并向需求响应服务器发送反馈信号；

获取单元，用于需求响应服务器自动返回的回执确认信号；

生成单元，用于根据确认后的响应计划，形成具体的响应等级和响应容量，生成针对空气净化装置的调控指令。

优选的，所述数据存储模块，用于存储数据和策略；

所述人机交互模块，用于为用户提供所述需求响应装置的信息查阅和操作配置；

所述通信模块，用于通过通信网络与需求响应服务器相互通信，且支持热插拔；

所述安全模块，用于验证信息来源的合法性，并对敏感数据进行加密；其中，所述敏感数据，包括需求响应事件反馈信息和测量信息；

所述隔离模块，用于将接口模块与其他模块进行隔离；

所述接口模块，用于建立需求响应装置与空气净化装置内各机组主机控制模块之间的通信；

优选的，所述安全模块包括监控单元，用于防止所述装置死机，失去监控能力；

所述时钟单元，用于为装置提供精确的系统时间，确保掉电后时间不丢失；

所述电源管理单元，用于负责装置供电管理和分配。

优选的，所述接口模块，包括rs485接口、rs232接口、rj45接口、模拟量接口和数字量接口。

进一步地，所述rs485、rs232、rj45接口与空气净化装置之间相互通信；用于获取空气净化装置的运行参数，同时向空气净化装置主机下达控制命令；

所述模拟量、数字量接口与温湿度传感器相互通信，用于获取现场环境参数；同时与空气净化装置相关管道阀门和挡板控制器相连接，用于调整阀门和挡板开度。

优选的，所述数据存储模块内置支持实时更新的需求响应策略库和空气净化运行调控策略库；所述需求响应策略库和空气净化运行调控策略库分别用于存放需求响应策略和空气净化运行调控策略。

一种针对空气净化装置的自动需求响应方法，其特征在于，所述方法包括：

自动需求响应系统通过通信网络接收需求响应服务器下发的需求响应事件信息，通过解析获得降负荷量和电价变化信息，选择相应的需求响应策略；

根据对应的需求响应策略和空气净化装置当前电参数、运行状态参数以及环境参数，确定具体的响应计划，并向需求响应服务器发送反馈信号；

所述响应服务器根据接收的反馈信号，自动回执确认信号；

所述自动需求响应系统根据确认后的响应计划，形成具体的响应等级和响应容量，生成针对空气净化装置的调控指令。

优选的，所述需求响应策略，用于将接收的需求响应事件转化为与空气净化装置运行状态参数相匹配的响应计划，指导空气净化装置按照既定计划有序参与需求响应；

所述空气净化运行调控策略，用于将响应计划转化为针对空气净化装置的调控指令；其中，所述响应计划包括响应等级、响应容量、响应参与对象和响应时间。

优选的，调用所述需求响应策略和空气净化装置运行调控策略的方法包括：

所述自动需求响应系统通过通信网络接收需求响应服务器下发的需求响应事件，交由微处理器模块进行解析；

根据解析出的降负荷量和电价变化信息，从内置于数据存储模块的需求响应策略库中匹配相应的需求响应策略；

通过下行接口单元获取空气净化控制模块和现场传感器中空气净化装置的电参数、运行状态参数和环境参数，并上传至微处理器模块；

所述微处理器模块根据需求响应策略以及接收的相关参数，确定响应等级和响应容量；

向需求响应服务器发送反馈信号；

接收到需求响应服务器发送的确认信号后，根据所述响应等级和响应容量执行相应的空气净化装置运行调控策略；

其中，所述空气净化装置运行调控策略，包括空气净化装置多机组联合调控指令和单机组多部件协同调控指令；

所述多机组联合调控指令，用于对多机组空气净化进行联合调控，启停多个机组或者调整多个机组的运行功率；

所述单机组多部件协同调控指令，用于对空气净化装置主机、冷冻水系统和冷却水系统相关部件进行协同调控，针对空调主机、泵、风机运转速度或者运行状态进行调节控制。

进一步地，基于模糊算法执行空气净化装置运行调控策略的具体方法包括：

步骤s101：根据响应等级，判断此次需求响应是否属于紧急性需求响应；若否，执行步骤s102，由用户选择手动或自动方式执行控制负荷的策略；

步骤s102：由用户选择以自动或手动方式，执行需求响应；若选择自动方式，则继续执行步骤s103；若选择手动方式，由用户自行按照需求响应事件信息和需求响应策略对空气净化装置负荷进行调控；

步骤s103：如果响应容量大于akw，则执行步骤s104；如果不大于akw，则执行步骤s105；其中，所述akw为空气净化装置中单台空气净化机组的最大负荷容量；

步骤s104：由空气净化装置根据自动需求响应系统执行调控策略后的输出结果，对空气净化装置中部分空气净化机组的运行负荷进行自动调节或者直接关停部分空气净化机组；

步骤s105：由空气净化装置根据自动需求响应系统执行调控策略后的输出结果，对空气净化装置中部分或者单台空气净化机组的运行负荷进行自动调节；

步骤s106：需求响应事件结束，数据存储模块记录此次需求响应开始时间、结束时间、响应过程的电参数和环境参数；并将上述信息反馈至需求响应服务器。

本发明的有益效果体现在：

1、在参与自动需求响应业务方面，所述空气净化装置自动需求响应系统能够代替人工自动实现空气净化装置的负荷控制，避免了不必要的人力资源开支；

2、空气净化装置自动需求响应系统内置需求响应策略，该策略基于模糊算法，能够根据来自需求响应服务器的需求响应事件信息，结合自身的运行参数、环境参数，自动决定参与自动需求响应的计划安排，提高了自动需求响应业务的执行效率；

3、空气净化装置的自动需求响应系统内置针对空气净化装置的运行调控策略，该策略基于模糊算法，能够根据需求响应服务器确认的响应计划信息，按照预定计划对空气净化装置自动执行负荷调控；

4、所述自动需求响应系统，以工商业用户的最低环境条件要求为约束指标，在执行所述运行调控策略时，采取不同机组联合调控，或单机组内不同部件协同调控等方式，保证室内环境条件符合工商业用户需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明具体实施方式提供的针对空气净化装置的自动需求响应系统结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的针对空气净化装置的自动需求响应系统应用示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的针对空气净化装置的自动需求响应方法流程图。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明具体实施方式提供一种针对空气净化装置的自动需求响应系统，所述自动需求响应系统部署于空气净化装置侧，介于空气净化装置与需求响应服务器之间；对上通过通信网络与需求响应服务器进行通信；对下通过分布式总线或者局域网络与空气净化装置内各机组主机控制模块相互通信，其包括：设置于外壳中的微处理器模块、数据存储模块、人机交互模块、通信模块、安全模块、隔离模块和接口模块；所述接口模块通过隔离模块与微处理器模块双向连接；所述微处理器模块分别与数据存储模块、人机交互模块、通信模块、安全模块和隔离模块连接；其中，

所述微处理器模块，用于与数据存储模块和通信模块进行信息交互，以实现信息接收、信息发送、信息解析、策略执行和命令发送；

所述微处理器模块，包括执行单元，通过通信网络接收需求响应服务器下发的需求响应事件信息，通过解析获得降负荷量和电价变化信息，选择相应的需求响应策略；

信息反馈单元，根据对应的需求响应策略和空气净化装置当前电参数、运行状态参数以及环境参数，确定具体的响应计划，并向需求响应服务器发送反馈信号；

获取单元，用于需求响应服务器自动返回的回执确认信号；

生成单元，用于根据确认后的响应计划，形成具体的响应等级和响应容量，生成针对空气净化装置的调控指令。

其中，所述数据存储模块，用于存储数据和策略；

所述人机交互模块，用于为用户提供所述需求响应装置的信息查阅和操作配置；

所述通信模块，用于通过通信网络与需求响应服务器相互通信，且支持热插拔；

所述安全模块，用于验证信息来源的合法性，并对敏感数据进行加密；其中，所述敏感数据，包括需求响应事件反馈信息和测量信息；

所述隔离模块，用于将接口模块与其他模块进行隔离；

所述接口模块，用于建立需求响应装置与空气净化装置内各机组主机控制模块之间的通信；

所述安全模块包括监控单元，用于防止所述装置死机，失去监控能力；

所述时钟单元，用于为装置提供精确的系统时间，确保掉电后时间不丢失；

所述电源管理单元，用于负责装置供电管理和分配。

所述接口模块，包括rs485接口、rs232接口、rj45接口、模拟量接口和数字量接口。所述rs485、rs232、rj45接口与空气净化装置之间相互通信；用于获取空气净化装置的运行参数，同时向空气净化装置主机下达控制命令；

所述模拟量、数字量接口与温湿度传感器相互通信，用于获取现场环境参数；同时与空气净化装置相关管道阀门和挡板控制器相连接，用于调整阀门和挡板开度。

所述数据存储模块内置支持实时更新的需求响应策略库和空气净化运行调控策略库；所述需求响应策略库和空气净化运行调控策略库分别用于存放需求响应策略和空气净化运行调控策略。

所述外壳内部涂覆有电磁屏蔽层，电磁屏蔽层为高分子层。有利于提升装置的电磁兼容性能，提高装置在现场复杂环境中的运行可靠性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提过一种针对空气净化装置的自动需求响应方法，如图3所示，该方法包括：

步骤s1：自动需求响应系统通过通信网络接收需求响应服务器下发的需求响应事件信息，通过解析获得降负荷量和电价变化信息，选择相适应的需求响应策略；

步骤s2：根据对应的需求响应策略和空气净化装置当前电参数、运行状态参数以及环境参数，确定具体的响应计划，并向需求响应服务器发送反馈信号；

步骤s3：所述响应服务器根据接收的反馈信号，自动回执确认信号；

步骤s4：所述自动需求响应系统根据确认后的响应计划，形成具体的响应等级和响应容量，生成针对空气净化装置的调控指令。联合调整空气净化装置中个别机组，或单个机组内主机、循环水泵等组成部件的运行状态。

所述需求响应策略，用于将接收的需求响应事件转化为与空气净化装置运行状态参数相匹配的响应计划，解析出的降负荷需求、电价等信息；指导空气净化装置按照既定计划有序参与需求响应；其中，所述响应计划包括响应等级、响应容量、响应参与对象和响应时间。响应参与对象可以是空气净化装置的不同机组，也可以是单个机组内的相关部件。

所述空气净化运行调控策略，用于将响应计划转化为针对空气净化装置的调控指令；能够对多机组空气净化装置进行联合调控，启动或关停某些机组；也能够对空气净化装置内单个机组的相关部件进行调控，如针对空调主机的运行负荷、冷冻水输出温度等进行调整，或针对相关循环水泵、风机运转速度以及有关阀门、挡板的开度等进行调控。

所述空气净化装置运行调控策略，包括空气净化装置多机组联合调控指令和单机组多部件协同调控指令；多机组联合调控指令，用于对多机组空气净化进行联合调控，启停多个机组或者调整多个机组的运行功率；单机组多部件协同调控指令，用于对空气净化装置主机、冷冻水系统和冷却水系统相关部件进行协同调控，针对空调主机、泵、风机运转速度或者运行状态进行调节控制。

其中，调用所述需求响应策略和空气净化装置运行调控策略的方法包括：

所述自动需求响应系统通过通信网络接收需求响应服务器下发的需求响应事件，交由微处理器模块进行解析；

根据解析出的降负荷量和电价变化信息，从内置于数据存储模块的需求响应策略库中匹配相应的需求响应策略；

通过下行接口单元获取空气净化控制模块和现场传感器中空气净化装置的电参数、运行状态参数和环境参数，并上传至微处理器模块；

所述微处理器模块根据需求响应策略以及接收的相关参数，确定响应等级和响应容量；

向需求响应服务器发送反馈信号；

接收到需求响应服务器发送的确认信号后，根据所述响应等级和响应容量执行相应的空气净化装置运行调控策略。

基于模糊算法执行空气净化装置运行调控策略的具体方法包括：

步骤s101：根据响应等级，判断此次需求响应是否属于紧急性需求响应；若否，执行步骤s102，由用户选择手动或自动方式执行控制负荷的策略；

步骤s102：由用户选择以自动或手动方式，执行需求响应；若选择自动方式，则继续执行步骤s103；若选择手动方式，由用户自行按照需求响应事件信息和需求响应策略对空气净化装置负荷进行调控；

步骤s103：如果响应容量大于akw，则执行步骤s104；如果不大于akw，则执行步骤s105；其中，所述akw为空气净化装置中单台空气净化机组的最大负荷容量；

步骤s104：由空气净化装置根据自动需求响应系统执行调控策略后的输出结果，对空气净化装置中部分空气净化机组的运行负荷进行自动调节或者直接关停部分空气净化机组；

对应的调控策略可以为：1.基于模糊算法，进行空调主机智能变频控制，调整实时的电动机转速。经实际验证，通过此策略，最高可降低电动机拖动系统的负荷30％。在由五台以上机组进行联动的空气净化装置中，此调控策略可降低的负荷大于akw，同时不会造成整台机组启动或停止时出现较大的瞬时冲击电流，降低对电网的影响；

2.关停整台机组。此调控策略可在前一策略无法满足降负荷需求时，经过模糊算法，智能关闭一台或多台机组。经实际验证，此策略执行后，降负荷反应速度快,且降负荷量大。但此策略涉及整台机组的启动和关停，将出现较大的瞬时冲击电流，对电网可能造成影响。

步骤s105：由空气净化装置根据自动需求响应系统执行调控策略后的输出结果，对空气净化装置中部分或者单台空气净化机组的运行负荷进行自动调节；调整对象涉及单台机组的各个部件，包括主机、循环水泵、风机等；

对应的调控策略可以为：1.基于模糊算法，结合空调系统当前状态参数、环境参数，智能控制冷冻水系统、冷却水系统，利用智能变频控制技术，改变循环水的流量和温度，在不明显影响用户舒适度的前提下，降低负荷；2.基于模糊算法，结合空调系统当前状态参数、环境参数，智能控制冷却塔风机系统，将风机挡板全开，使风道阻力降至最低，调整风机流量及转速，此时风机仍可高效运行，在不影响用户舒适度的前提下，降低负荷。

步骤s106：需求响应事件结束，数据存储模块记录此次需求响应开始时间、结束时间、响应过程的电参数和环境参数；并将上述信息反馈至需求响应服务器。同时，需求响应执行过程中，空气净化装置相关参数也将被实时采集，并被发送至用户控制系统或需求响应执行机构的监测系统等。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。