本發(fā)明涉及集中供冷節(jié)能控制，具體涉及一種組合風(fēng)柜集中供冷的節(jié)能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變化以及人們對舒適生活環(huán)境需求的日益增長，建筑行業(yè)面臨著如何在保障室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的同時實現(xiàn)節(jié)能減排的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的集中供冷系統(tǒng)通常依賴于固定閾值控制室內(nèi)溫度和濕度，無法靈活應(yīng)對室外環(huán)境條件的動態(tài)變化，導(dǎo)致能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。特別是在季節(jié)交替期間，由于外界溫度和濕度的劇烈波動，傳統(tǒng)系統(tǒng)往往難以迅速調(diào)整至最佳工作狀態(tài)，影響用戶體驗并增加了不必要的能耗。因此，探索一種能夠?qū)崟r感知外部環(huán)境變化并據(jù)此動態(tài)調(diào)整控制策略的集中供冷節(jié)能控制方法顯得尤為重要。

2、目前市場上存在多種針對建筑環(huán)境調(diào)節(jié)的控制技術(shù)，如基于傳感器反饋的恒溫控制系統(tǒng)、基于時間表的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。然而，這些技術(shù)普遍存在以下不足：首先，它們大多依賴于預(yù)設(shè)的閾值或時間表來決定何時開啟或關(guān)閉空調(diào)設(shè)備，缺乏對外界環(huán)境變化的敏感性；其次，當(dāng)遇到極端天氣狀況時，由于缺乏足夠的預(yù)測能力，這些系統(tǒng)往往不能及時作出響應(yīng)，導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境不穩(wěn)定或過度制冷/制熱；最后，由于缺乏有效的閉環(huán)控制機(jī)制，現(xiàn)有技術(shù)難以在確保室內(nèi)舒適度的同時實現(xiàn)最大限度的節(jié)能效果。因此，亟需開發(fā)一種新型的集中供冷節(jié)能控制系統(tǒng)，以克服上述缺陷。

3、本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新性的組合風(fēng)柜集中供冷節(jié)能控制方法，通過引入arima預(yù)測模型對室外環(huán)境變化趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，并基于預(yù)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整室內(nèi)溫度和濕度閾值，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因無法及時響應(yīng)外部環(huán)境變化而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)問題。通過預(yù)測模型對未來一段時間內(nèi)室外溫度和濕度進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)預(yù)測結(jié)果顯示未來溫度較低時，可適當(dāng)提高室內(nèi)設(shè)定溫度，減少制冷需求；反之，則降低設(shè)定溫度。此外，本發(fā)明還結(jié)合了pid閉環(huán)控制技術(shù)，根據(jù)當(dāng)前測量的室內(nèi)溫度與目標(biāo)溫度之間的誤差實時調(diào)整風(fēng)量，確保室內(nèi)溫度始終維持在理想范圍內(nèi)，同時避免了設(shè)備因頻繁啟停造成的損壞，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種組合風(fēng)柜集中供冷的節(jié)能控制方法及系統(tǒng)，通過構(gòu)建室外環(huán)境狀態(tài)預(yù)測模型，利用arima模型對采集到的溫度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與特征提取，并通過自相關(guān)函數(shù)(acf)和偏自相關(guān)函數(shù)(pacf)確定模型參數(shù)，最終實現(xiàn)對未來室外環(huán)境狀態(tài)的精確預(yù)測?；陬A(yù)測結(jié)果，本發(fā)明制定了動態(tài)閾值調(diào)整策略，根據(jù)預(yù)測溫度與濕度值的變化趨勢，實時調(diào)整室內(nèi)溫度設(shè)定值和風(fēng)量，確保室內(nèi)環(huán)境始終處于舒適狀態(tài)。此外，通過實時監(jiān)控與閉環(huán)控制策略的應(yīng)用，本發(fā)明實現(xiàn)了對室內(nèi)溫度的精確控制，并通過風(fēng)量調(diào)整映射與限幅處理機(jī)制，確保系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下均能高效運(yùn)行且避免設(shè)備過載或欠載，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種組合風(fēng)柜集中供冷的節(jié)能控制方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：

4、采集室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，得到室外溫度組和室外空氣濕度組；

5、對每組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成時間序列特征；

6、利用時間序列特征訓(xùn)練模型，得到預(yù)測模型；

7、應(yīng)用預(yù)測模型對室外環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，得到預(yù)測室外溫度值和預(yù)測室外空氣濕度值；

8、根據(jù)預(yù)測結(jié)果與當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)均值的比較，制定閾值調(diào)整策略；

9、實時獲取當(dāng)前室內(nèi)溫度值，并與新的室內(nèi)溫度設(shè)定值進(jìn)行計算，得到誤差值；

10、基于誤差值，構(gòu)建閉環(huán)控制策略，得到風(fēng)量調(diào)整控制量；

11、基于風(fēng)量調(diào)整控制量，獲取風(fēng)柜的最大和最小風(fēng)量范圍，預(yù)設(shè)風(fēng)量調(diào)整系數(shù)；

12、結(jié)合基礎(chǔ)風(fēng)量與風(fēng)量調(diào)整控制量，計算得到新風(fēng)量；

13、對新風(fēng)量進(jìn)行限幅處理。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：將監(jiān)測周期劃分為若干等長的時間子單元，在每個時間子單元的中間時刻點采集室外的環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，記為室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)；

15、對監(jiān)測周期內(nèi)所有的室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，得到兩個室外環(huán)境狀態(tài)組，包括室外溫度組和室外空氣濕度組；

16、對每個室外環(huán)境狀態(tài)組應(yīng)用滑動窗口技術(shù)計算平均值，得到時間序列特征，即滑動窗口平均值；

17、基于時間序列特征構(gòu)建arima模型。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：通過預(yù)測模型對室外環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，得到未來一定時間的預(yù)測室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括預(yù)測室外溫度值和預(yù)測室外空氣濕度值；

19、按照均值計算公式對室外環(huán)境狀態(tài)組進(jìn)行處理，得到室外溫度均值和室外空氣濕度均值；

20、將預(yù)測室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)與室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)均值進(jìn)行比較；

21、若預(yù)測室外溫度高于或低于室外溫度均值，計算得到新的室內(nèi)溫度設(shè)定值。

22、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：當(dāng)預(yù)測室外空氣濕度值高于室外空氣濕度均值，對設(shè)備的除濕模式的啟動條件進(jìn)行調(diào)整；

23、基于新的濕度閾值，當(dāng)室內(nèi)空氣濕度超過新的濕度閾值時，啟動除濕模式，當(dāng)濕度降至閾值以下時停止。

24、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于上述根據(jù)環(huán)境變化趨勢動態(tài)調(diào)整閾值后，構(gòu)建閉環(huán)控制策略，根據(jù)當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的目標(biāo)值調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。

25、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于輸出值u(t)，獲取風(fēng)柜的最大和最小風(fēng)量范圍；

26、基于當(dāng)前的基礎(chǔ)風(fēng)量和輸出值，計算得到新風(fēng)量。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于新風(fēng)量f(t)，對新風(fēng)量進(jìn)行限幅處理；

28、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于處理后的新風(fēng)量，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)控；

29、持續(xù)監(jiān)測調(diào)控后的室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集得到最新的室內(nèi)和室外的當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)；

30、將最新的室內(nèi)和室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)與設(shè)定的目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行差值計算，得到最新的誤差值e(t)；

31、基于最新的誤差值，得到最新的輸出值u(t)和最新的風(fēng)量f(t)；

32、基于最新的風(fēng)量f(t)，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)控；

33、當(dāng)室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)狀態(tài)后，立即停止運(yùn)行。

34、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：一種組合風(fēng)柜集中供冷的節(jié)能控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集處理模塊、模型構(gòu)建模塊、閾值動態(tài)調(diào)整模塊和閉環(huán)控制模塊；

35、數(shù)據(jù)采集模塊用于采集室外環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，得到室外溫度組和室外空氣濕度組；

36、對每組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成時間序列特征；

37、模型構(gòu)建模塊用于利用時間序列特征訓(xùn)練模型，得到預(yù)測模型；

38、應(yīng)用預(yù)測模型對室外環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，得到預(yù)測室外溫度值和預(yù)測室外空氣濕度值；

39、閾值動態(tài)調(diào)整模塊用于根據(jù)預(yù)測結(jié)果與當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)均值的比較，制定閾值調(diào)整策略；

40、閉環(huán)控制模塊實時獲取當(dāng)前室內(nèi)溫度值，并與新的室內(nèi)溫度設(shè)定值進(jìn)行計算，得到誤差值；

41、基于誤差值，構(gòu)建閉環(huán)控制策略，得到風(fēng)量調(diào)整控制量；

42、基于風(fēng)量調(diào)整控制量，獲取風(fēng)柜的最大和最小風(fēng)量范圍，預(yù)設(shè)風(fēng)量調(diào)整系數(shù)；

43、結(jié)合基礎(chǔ)風(fēng)量與風(fēng)量調(diào)整控制量，計算得到新風(fēng)量；

44、對新風(fēng)量進(jìn)行限幅處理。

45、本發(fā)明的有益效果：

46、(1)本發(fā)明在構(gòu)建室外環(huán)境狀態(tài)預(yù)測模型時，通過對監(jiān)測周期內(nèi)多個等長的時間子單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與特征提取，并利用arima模型進(jìn)行預(yù)測，這一技術(shù)特征使得系統(tǒng)能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測未來室外環(huán)境的變化趨勢，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于缺乏對外界環(huán)境動態(tài)變化的感知能力而導(dǎo)致的響應(yīng)滯后問題，通過應(yīng)用滑動窗口技術(shù)計算平均值形成時間序列特征，再結(jié)合自相關(guān)函數(shù)(acf)和偏自相關(guān)函數(shù)(pacf)確定模型參數(shù)，本發(fā)明能夠有效地捕捉環(huán)境變化規(guī)律，為后續(xù)的動態(tài)閾值調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，因此，在面對季節(jié)變換或突發(fā)性氣候事件時，系統(tǒng)能夠提前做出反應(yīng)，避免因突然的溫度或濕度變化引起室內(nèi)環(huán)境不適，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能減排的目的；

47、(2)本發(fā)明提出了基于預(yù)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整閾值的策略，當(dāng)預(yù)測的室外溫度低于或高于室外溫度均值時，系統(tǒng)會相應(yīng)地調(diào)整室內(nèi)溫度設(shè)定值，并根據(jù)室外溫度變化趨勢適時改變風(fēng)量設(shè)置，以適應(yīng)新的環(huán)境條件，這種靈活的閾值調(diào)整機(jī)制克服了傳統(tǒng)固定閾值控制方式下因無法應(yīng)對環(huán)境波動而產(chǎn)生的能源浪費(fèi)問題，特別是對于商業(yè)建筑或大型公共設(shè)施而言，這種動態(tài)調(diào)整不僅有助于維持恒定的室內(nèi)舒適度，還能大幅降低運(yùn)營成本，推動綠色建筑的發(fā)展，此外，當(dāng)預(yù)測室外空氣濕度較高時，本發(fā)明還會自動啟動除濕模式，進(jìn)一步改善空氣質(zhì)量，創(chuàng)造健康宜居的空間；

48、(3)本發(fā)明通過閉環(huán)控制策略來實時監(jiān)控室內(nèi)溫度并與設(shè)定值進(jìn)行對比，基于當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的誤差，動態(tài)調(diào)整風(fēng)量，確保室內(nèi)溫度始終保持在理想的范圍內(nèi)，相較于傳統(tǒng)的開環(huán)控制方法，閉環(huán)控制具備更強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性，即使在外界條件急劇變化的情況下也能保持良好的控制精度，并在此基礎(chǔ)上持續(xù)優(yōu)化，本發(fā)明能夠在保證室內(nèi)環(huán)境舒適度的同時實現(xiàn)最大程度的節(jié)能效果，同時，為了防止風(fēng)量調(diào)整過程中出現(xiàn)過載或欠載情況，本發(fā)明還特別設(shè)置了限幅處理機(jī)制，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，延長設(shè)備壽命，為用戶提供持久可靠的空調(diào)服務(wù)，總之，本發(fā)明通過一系列創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，成功構(gòu)建了一個高度智能化、節(jié)能環(huán)保且具備優(yōu)異用戶體驗的組合風(fēng)柜集中供冷節(jié)能控制系統(tǒng)。