能源站群控系统配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能源站控制技术领域，尤其涉及一种能源站群控系统配置方法。
【背景技术】
[0002] 能源站通常由锅炉、冷机、换热器、水泵、冷却塔、阀门、管路等组成，为建筑物提供 空调或生产设备所需的冷热水。为了方便有效地对这些设备进行控制，人们通常在能源站 安装群控系统。这种群控系统通常由传感器、执行机构、控制器和上位机控制软件组成。在 很多应用中控制器中预设的配置方法以及上位机控制软件负责整个能源站不同设备的启 停和运行参数调整。
[0003] 目前，控制器中预设的配置方法以及上位机控制软件的编制过程如下：工程师根 据现场情况实现不同设备加减机的控制逻辑，加入各种危险操作防止逻辑（例如冷冻/冷 却水流未建立，不允许发冷冻机启动命令），加入设备故障时的应对措施（例如水泵无法在 规定时间内启动，紧急启动备用水泵），采用图形化组态软件设计用户界面（在计算机屏幕 上用不同的图形表示不同的设备，用户可以形象地监控能源站的运行）。更高级的群控系统 要求工程师编制软件汇总能源站能耗、运行时间等方面的信息甚至能够采用合理的控制策 略减少运行中的能源消耗。
[0004] 一些厂商提供模块化程序，工程师根据能源站中设备的组合方式，利用这些模块 程序快速实现能源站的自动控制。此外，多数厂商提供标准的图形库，工程师可以方便地挑 选表示冷机、水泵、管道等设备的图标搭建直观形象的操作界面。
[0005] 由于能源站运行过程中可能面临各种不同的情况，群控系统的配置在很多情况下 是一项艰巨的任务。假设一个能源站只含10个设备，每个设备只考虑"开"、"关"、和"异常"3 种状态（不考虑可连续调节的运行参数例如变频水泵的转速，或者冷冻机的供水温度），那 么设计一套满足基本控制要求的自动化群控系统至少要考虑3 1(1状态组合。同样的，因为每 个能源站中设备的连接关系多种多样，出现冷机或锅炉缺水、水泵堵转等危险情况的的原 因也五花八门，要杜绝可能的危险操作，需要工程师在设计危险操作防止逻辑时事先罗列 各种可能的危险操作。除此之外，工程师还需手工完成用户界面、报表、节能策略方面的工 作。在现实情况下实现该群控系统所需的工作量远远超过项目允许投入的人力和时间。导 致大部分能源站的群控系统不能实现自动化运行的功能，造成了大量的投资和能源浪费。
[0006] 提供模块化程序的方法可以避免工程师从头开始实现能源站的自动控制，快速实 现设备的顺序控制或台数控制（这些模块通常能够完成一个局部的功能），但要求工程师 熟悉这些模块的功能，并为这些模块的配置、修改、组合付出大量劳动。控制模块没有减轻 工程师在危险操作防止、用户界面、节能策略、能效统计方面的设计和配置工作。这些设计 和配置工作中的一大部分需要考虑设备间的连接关系（例如冷冻机如何与冷却水泵相连， 又如何与冷冻水泵相连）和数据绑定（例如冷机的运行状态是从哪个存储地址获得的）。 由于传统配置方式下控制、危险操作防止、用户界面、节能策略、能效统计这五项工作独立 进行，存在大量的重复配置工作。以某台冷机的运行状态为例，工程师不仅要将该点绑定到 控制模块的输入上，还需将这个点绑定到图形界面上，甚至还要将这个点位配置到数据库 和报表中。不仅如此，工程师在配置控制功能中考虑的设备连接关系，在设计危险操作防止 逻辑时需要重新考虑，在设计图形界面过程中又需要重新描述，在能效统计和节能策略中 还需描述相同的连接关系。
[0007] 这种反复配置不仅大大增加了初次配置的负担，也为后期维护带来很大压力。如 果某个点位的物理地址或者属性发生了改变，工程师需要修改多个地方才能保持群控系统 中信息的一致性。大量的配置信息也为群控系统维护工作的交接带来了沉重负担。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中的配置能源站群控系统所需的工作 量远远超过项目允许投入的人力和时间，导致大部分能源站的群控系统不能实现自动化运 行的功能，造成了大量的投资和能源浪费的不足，本发明提供了一种能源站群控系统配置 方法首先为能源站设计了一个能源站数据模型，按照统一的约定描述能源站的各个设备的 各项信息，提供用户界面生成模块、优化控制模块、危险操作防止模块和统计报表模块，自 动实现能源站设备的优化（节能）控制、危险操作防止、操作界面生成和数据统计（能效审 计等）。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能源站群控系统配置方法，包 括以下步骤：
[0010]S1、建立能源站数据模型，所述能源站数据模型包括设备清单、设备连接关系、不 同设备间的运行约束以及所述设备清单中各个单体设备的设备类型、设备属性、设备运行 要求和设备运行参数；
[0011]S2、建立设备邻接关系矩阵，所述设备邻接关系矩阵根据所述设备连接关系建 立；
[0012] S3、建立用户界面生成模块，所述用户界面生成模块根据所述设备连接关系将代 表不同设备的图标显示在用户界面上，并用代表管道的图形将设备图标连接起来，所述用 户界面生成模块自动将所述设备属性、设备运行要求和设备运行参数与对应设备的图标绑 定，用户通过点击代表某个设备的图标获得对应设备的信息或者向对应设备发出控制指 令；
[0013]S4、建立优化控制模块，所述优化控制模块将能源站的当前运行状态作为初始状 态，将设备连接关系、各台设备的设备运行要求和不同设备间的运行约束作为约束条件，将 能源站的能耗最小化作为优化目标来获得能源站未来一个时间段内的运行计划，所述运行 计划包含了未来一段时间内，在不同时间点上向不同设备发出的启停或者调整运行设定的 指令；
[0014]S5、建立危险操作防止模块，所述危险操作防止模块根据所述设备邻接关系矩阵、 不同设备间的运行约束、设备运行要求和设备运行参数对即将发往能源站各个设备的控制 指令的安全性进行判断，如果判断为安全则放行，如果判断为危险则拒绝放行，并在用户界 面上给出提示；即将发往能源站各个设备的控制指令包括所述优化控制模块生产的运行计 划和操作人员输入的控制指令；
[0015]S6、建立统计报表模块，所述统计报表模块根据能源站数据模型对设备运行参数 的约定，将用户简要的统计要求转化成具体的数据检索和汇总要求，对相应数据进行检索 和汇总，并将汇总结果呈现在用户界面上。
[0016] 具体的，所述设备连接关系包括层次连接和循环分支连接。
[0017] 作为优选，所述优化控制模块建立优化目标函数J=m+k*n，其中J为优化目标值， m为能源站的各个设备未来一个时间段内的能耗成本，n为能源站未来一个时间段内供水 温度与达标温度之间的差，k为惩罚系数，所述优化控制模块通过以下步骤完成一次优化操 作来获得能源站未来一个时间段内的运行计划：
[0018]S41、建立休眠队列和活跃队列，根据能源站当前状态生成初始运行计划\，将初 始运行计划\放入所述休眠队列中，活跃队列为空，计算初始运行计划S^所对应的优化目 标值Jo;
[0019]S42、从休眠队列中找到优化目标值最小的运行计划，若它的优化目标值满足预设 条件，或者搜索的运行计划数目已达到上限，则停止搜索，并将休眠队列中优化目标值最小 的运行计划作为最终结果输出，否则执行下一步；
[0020] S43、随机或者按照指定规则，从非空的休眠队列或者非空的活跃队列中取一个运 行计划Sp调整Si*-个或多个设备的控制指令，生成新的运行计划S/;
[0021]S44、根据设备运行要求和不同设备间的运行约束评估所述运行计划S/的合理 性，如果合理则计算运行计划S/所对应的优化目标值J/，并且将运行计划S/放入到休眠 队列中，如果不合理则将运行计划S/放入活跃队列；
[0022] S45、删除活跃队列中逗留了超过规定时间的运行计划，返回到步骤S42。
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