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CN104699015A - 一种基于分布式发电的空调监控系统及应用其的空调系统 - Google Patents

一种基于分布式发电的空调监控系统及应用其的空调系统 Download PDF

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CN104699015A
CN104699015A CN201310656840.9A CN201310656840A CN104699015A CN 104699015 A CN104699015 A CN 104699015A CN 201310656840 A CN201310656840 A CN 201310656840A CN 104699015 A CN104699015 A CN 104699015A
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CN
China
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power generation
distributed power
air conditioning
conditioning system
equipment
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Application number
CN201310656840.9A
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何玉雪
赵志刚
宋海川
林成霖
姜春苗
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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Publication date
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Priority to PCT/CN2014/086381 priority patent/WO2015081743A1/zh
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Abstract

本申请公开了一种基于分布式发电的空调监控系统及应用其的空调系统，该空调监控系统包括分布式发电监控子系统、暖通能源管理子系统和主监控系统；本申请不仅通过分布式发电监控子系统及暖通能源管理子系统分别实现了对基于分布式发电的空调系统中分布式发电设备的发电状态信息和系统固有设备的耗电状态信息的监控，还通过主监控系统采用统一的第一传输协议获取上述两个子系统的监控数据，实现了两个子系统的无缝对接及数据共享，同时根据发电状态信息和耗电状态信息对分布式发电设备和空调系统固有设备进行控制，提高了对空调系统分布式发电设备和固有设备的协调控制能力，解决了现有技术的问题。

Description

一种基于分布式发电的空调监控系统及应用其的空调系统
技术领域
本申请涉及空调器控制技术领域，尤其涉及一种基于分布式发电的空调监控系统及应用其的空调系统。
背景技术
基于分布式发电的空调系统，即配备分布式发电设备的变频空调系统；所述分布式发电包括光伏发电、风力发电、风光互补发电、生物质发电等。分布式发电设备的产生的电能供给该空调系统，部分甚至全部代替市网供电，减小了市网供电负担，且发电设备均采用自然、清洁能源，降低了空调系统的运行成本；因此，基于分布式发电的空调系统具有广泛的应用前景。
由于与一般的空调系统相比，基于分布式发电的空调系统增加了分布式发电设备；现有技术中，对该分布式发电设备的发电情况的监控和对系统主机等空调系统固有设备的耗电情况的监控是分别独立进行的，不能做到根据空调系统的运行状况合理调配电能，不利于整个空调系统的协调控制。
发明内容
有鉴于此，本申请目的在于提供一种基于分布式发电的空调监控系统及应用其的系统，以解决现有基于分布式发电的空调系统分别对其分布式发电设备和其他固有设备进行独立监控、系统整体协调控制能力差的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种基于分布式发电的空调监控系统，应用于基于分布式发电的空调系统，所述空调系统包括分布式发电设备和空调系统固有设备，所述空调系统通过所述分布式发电设备，或者通过所述分布式发电设备和市电为所述空调系统固有设备供电，包括：
监控所述分布式发电设备的发电状态信息的分布式发电监控子系统；
监控所述空调系统固有设备的耗电状态信息的暖通能源管理子系统；
分别获取所述发电状态信息和耗电状态信息，并根据所述发电状态信息和耗电状态信息对所述空调系统进行综合监控的主监控系统；其中，
所述分布式发电监控子系统和暖通能源管理子系统分别通过第一传输协议与所述主监控系统进行数据交互。
优选的，所述第一传输协议包括BACnet/IP协议。
优选的，所述分布式发电设备为光伏发电设备。
优选的，所述主监控系统包括：
获取并存储所述发电状态信息、并向所述分布式发电监控子系统发送所述耗电状态信息的第一主控子单元；
获取并存储所述耗电状态信息、并向所述暖通能源管理子系统发送所述发电状态信息的第二主控子单元；
根据所述发电状态信息和/或耗电状态信息生成主控制指令的第三主控子单元；其中，所述主控制指令包括以下至少一种：控制所述分布式发电设备发电状态的第一主控制指令，和控制所述空调系统固有设备耗电状态的第二主控制指令。
优选的，所述基于分布式发电的空调系统监控系统还包括：通过TCP/IP协议与所述主监控系统进行数据交互的远程控制终端，和/或，通过RS485协议、BACnet协议、Modbus协议或CAN协议与所述主监控系统进行数据交互的系统主机人机界面。
优选的，所述分布式发电设备包括：汇集并输出光伏组件产生的直流电的汇流箱，和为交流负载供电的逆变器；
所述发电状态信息包括获取表征所述分布式发电设备的发电量大小的汇流箱输出电流，以及表征所述分布式发电设备供电量大小的逆变器输出电流；
所述分布式发电监控子系统包括：
分别获取所述汇流箱输出电流和逆变器输出电流、并通过所述第一传输协议与所述主监控系统进行数据交互的数据采集器。
优选的，所述分布式发电监控子系统还包括：与所述数据采集器连接，显示所述数据采集器的采集结果的发电监控人机接口。
优选的，所述空调系统固有设备包括以下至少一种：系统主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔；
所述暖通能源管理子系统包括：
通过所述第一传输协议与所述主监控系统进行数据交互的主控制器；
对所述空调系统固有设备进行一对一检测、以得到所述耗电状态信息、并将所述耗电状态信息输出至所述主控制器的电表。
优选的，所述暖通能源管理子系统还包括：
通过所述主控制器获取所述第二控制指令、并根据所述第二控制指令对所述空调系统固有设备进行联动控制的现场控制器。
优选的，所述暖通能源管理子系统还包括：
根据用户操作指令生成空气参数控制指令、并与所述主控制器进行数据交互的区域控制器；
根据所述空气参数控制指令控制室内空气参数的末端控制器；所述末端控制器包括以下至少一种：温度控制器、新风控制器和回风控制器。
一种基于分布式发电的空调系统，包括分布式发电设备和空调系统固有设备，所述空调系统通过所述分布式发电设备，或者通过所述分布式发电设备和市电为所述空调系统固有设备供电，还包括以上任一项所述的空调监控系统。
优选的，所述空调系统固有设备包括离心式冷水机组和/或螺杆式冷水机组。
从上述的技术方案可以看出，本申请不仅通过分布式发电监控子系统及暖通能源管理子系统分别实现了对基于分布式发电的空调系统中分布式发电设备的发电状态信息和系统固有设备的耗电状态信息的监控，还通过主监控系统采用统一的第一传输协议获取上述两个子系统的监控数据，实现了两个子系统的无缝对接及数据共享，提高了对空调系统分布式发电设备和固有设备的协调控制能力，解决了现有技术的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的基于分布式发电的空调系统监控系统的结构框图；
图2为本申请实施例二提供的基于分布式发电的空调系统监控系统的结构框图；
图3为本申请实施例三提供的基于分布式发电的空调系统监控系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种基于分布式发电的空调系统监控系统，以解决现有基于分布式发电的空调系统分别对光伏发电和设备耗电进行监控、系统整体协调控制能力差的问题。
本申请实施例一提供了一种基于分布式发电的空调系统监控系统；其中，所述基于分布式发电的空调系统包括分布式发电设备001和空调系统固有设备002；当分布式发电设备001发电量充足时，如分布式发电设备001的输出功率大于等于空调系统固有设备002的运行功率时，可完全通过分布式发电设备001为空调系统固有设备002供电；当分布式发电设备001发电量较小时，如分布式发电设备001的输出功率小于空调系统固有设备002的运行功率时，通过分布式发电设备001和市电联合为空调系统固有设备002供电或仅使用市电供电。
参照图1，该基于分布式发电的空调监控系统包括：分布式发电监控子系统100、暖通能源管理子系统200和主监控系统300。
其中，分布式发电监控子系统100用于监控分布式发电设备001的发电状态信息；暖通能源管理子系统200用于监控所述空调系统固有设备002的耗电状态信息；主监控系统300用于分别获取所述发电状态信息和耗电状态信息，并根据所述发电状态信息和耗电状态信息对所述空调系统进行综合监控。分布式发电监控子系统100和暖通能源管理子系统200分别通过第一传输协议与主监控系统300进行数据交互。
由上述结构和功能可知，本申请实施例不仅通过分布式发电监控子系统及暖通能源管理子系统分别实现了对基于分布式发电的空调系统中分布式发电设备的发电状态信息和空调系统固有设备的耗电状态信息的监控，还通过主监控系统采用统一的第一传输协议获取上述两个子系统的监控数据，实现了两个子系统的无缝对接及数据共享；使得分布式发电监控子系统对分布式发电设备进行监控时，不再仅以分布式发电设备的运行状态（即所述发电状态信息）为依据，而是可以同时参考空调系统固有设备的运行状态（即所述耗电状态信息），以便根据空调系统固有设备的实时用电需求调整分布式发电设备的发电功率、向不同空调系统固有设备输出电量的比例等；相应的，还使得暖通能源管理子系统对空调系统固有设备进行监控时，不再仅以所述耗电状态信息为依据，而是可以同时参考所述发电状态信息，以便于根据分布式发电设备的实时发电量调整相关空调系统固有设备的工作状态，合理分配分布式发电设备输出的电能、减少不必要的电能损耗。可见，本申请实施例提高了对空调系统分布式发电设备和固有设备的协调控制能力，实现了能量分配最优化，提高了空调系统的性能，解决了现有技术的问题。
具体的，本申请实施例所述的第一传输协议包括暖通空调行业里标准的BACnet/IP协议。所述空调系统固有设备包括以下至少一种：系统主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔。
具体的系统主机为冷水机组，更具体的为水冷冷水机组，更具体的为离心式水冷冷水机组或螺杆式水冷冷水机组
本申请实施例二提供了另一种基于分布式发电的空调系统监控系统；该基于分布式发电的空调系统包括分布式发电设备001和空调系统固有设备002；当分布式发电设备001发电量充足时，可完全通过分布式发电设备001为空调系统固有设备002供电；当分布式发电设备001发电量较小时，通过分布式发电设备001和市电联合为空调系统固有设备002供电。
参见图2，该基于分布式发电的空调监控系统包括：分布式发电监控子系统100、暖通能源管理子系统200和主监控系统300。
优选的，主监控系统300包括：第一主控子单元310、第二主控子单元320和第三主控子单元330。
第一主控子单元310通过第一传输协议与分布式发电监控子系统100进行数据交互，第二主控子单元320通过第一传输协议与暖通能源管理子系统200进行数据交互；同时第一主控子单元310和第二主控子单元320直接或通过第三主控子单元330进行数据交互。
上述3个主控子单元的工作过程包括：
第一主控子单元310获取并存储分布式发电监控子系统100采集到的分布式发电设备001的发电状态信息；第二主控子单元320获取并存储暖通能源管理子系统200采集到的空调系统固有设备002的耗电状态信息；
第三主控子单元330分别通过第一主控子单元310和第二主控子单元320获取所述发电状态信息和耗电状态信息，并根据所述发电状态信息和/或耗电状态信息生成主控制指令，并将所述主控制指令发送至相应的子系统（分布式发电监控子系统100或暖通能源管理子系统200）。具体的，所述主控制指令至少包括以下一种：第一主控制指令和第二主控制指令；其中，第一主控制指令被发送至分布式发电监控子系统100，以控制分布式发电设备的发电状态，第二主控制指令被发送至暖通能源管理子系统200，以控制空调系统固有设备002的耗电状态。
第一主控子单元310获取第二主控子单元320存储的所述耗电状态信息，并将其发送至分布式发电监控子系统100；第二主控子单元320获取第一主控子单元310存储的所述耗电状态信息，并将其发送至暖通能源管理子系统200，实现了分布式发电监控子系统100和暖通能源管理子系统200的无缝对接及数据共享。
优选的，分布式发电设备包括将太阳能转化为电能的光伏组件，和将光伏组件产生的直流电进行汇流并输出的汇流箱；还包括为交流负载供电的逆变器。相应的，分布式发电监控子系统100包括数据采集器110，用于采集分布式发电设备001的发电状态信息，并通过BACnet/IP协议将所述发电状态信息传输至第一主控子单元310；具体包括：通过与汇流箱连接的汇流箱采集器120采集表征所述分布式发电设备的发电量大小的汇流箱输出电流，以及表征所述分布式发电设备供电量大小的逆变器输出电流。具体的，采集汇流箱输出电流，汇流箱采集器120通过现场总线与数据采集器110进行数据交互。
优选的，暖通能源管理子系统200包括电表210和主控制器220。
电表210有多个，与空调系统固有设备002（包括系统主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等）对应，用于检测每一种空调系统固有设备002的耗电状态信息。
主控制器220通过BACnet/IP协议与主监控系统300进行数据交互，包括：获取电表210的检测结果，并将其发送至第二主控子单元320。根据实际应用情况，主控制器220也可有一个或多个。
由上述结构及功能可知，本申请实施例通过分布式发电监控子系统中的数据采集器实现对分布式发电设备发电状态信息的采集及上传至主监控系统，同时通过电表实现对空调系统固有设备的耗电状态信息的采集，并通过主控制器将上述耗电状态信息也上传至主监控系统，进而主监控系统通过发送单元将分布式发电监控子系统采集的发电状态信息发送至暖通能源管理子系统，并将暖通能源管理子系统采集的耗电状态信息发送至分布式发电监控子系统，从而实现了分布式发电监控子系统和暖通能源管理子系统之间的无缝对接及数据共享，提高了对空调系统分布式发电设备和固有设备的协调控制能力，解决了现有技术的问题。另外，暖通能源管理子系统通过设置多个电表对多个空调系统固有设备进行一对一检测，进而可主控制器等通过综合分析所有设备或相关设备的耗电状态信息，得到一最优控制策略，实现了空调系统的节能最大化。
本申请实施例中，分布式发电监控子系统还包括电能质量调节器、变流器等，用于根据主监控系统生成的第一控制指令等对分布式发电设备的发电功率、向不同空调系统固有设备输出的电能配比等进行调节。
另外，主控制器和电表之间通过Modbus RTU协议实现数据交互；同时主控制器还可通过该Modbus RTU协议向空调系统的除湿机、机组等设备发送相应的控制指令。
另外，暖通能源管理子系统中，每个主控制器还配置有1个或多个现场控制器，这些现场控制器通过其公共的主控制器获取主监控系统生成的第二控制指令，并根据所述第二控制指令对所述空调系统固有设备进行联动控制，实现各个空调系统固有设备之间的协调运行。
如图3所示，在本申请实施例三中，基于分布式发电的空调系统监控系统包括分布式发电监控子系统100、暖通能源管理子系统200、主监控系统300和远程控制终端400。
本申请实施例基于多代理技术，实现了空调系统的三级控制；所谓“三级”包括：分布式发电监控子系统100和暖通能源管理子系统200构成的现场级、主监控系统300构成的监控级和远程控制终端400构成的管理级；其中，现场级与监控级之间通过BACnet/IP协议进行数据交互，监控级与管理级之间同TCP/IP协议进行数据交互。
具体的，主监控系统300包括：第一主控子单元310、第二主控子单元320和第三主控子单元330。
对于分布式发电设备的控制，第一主控子单元310、第三主控子单元330和分布式发电监控子系统100构成了分布式发电微网控制网络，第一主控子单元310和第三主控子单元330相当于该微网控制网络中的上层代理（即微网监控中心CCU），实现了电网中各元件的监控并通过优化算法确定各分布式发电的出力，再将优化结果发给下层代理；分布式发电监控子系统100作为下层代理，相当于本地监控中心，实现了电网中各分布式发电的协调控制，即可接受CCU的控制，又具有独立运行的能力。
对于空调系统固有设备的控制，第二主控子单元320、第三主控子单元330和暖通能源管理子系统200构成了一分布式控制系统；第二主控子单元320和第三主控子单元330相当于该分布式控制系统的上层（具体可以为数据管理服务器，即智能建筑系统（BAS）、历史档案及配置数据管理的平台，带有直观操作过程的用户界面），通过BACnet/IP网络与下层的暖通能源管理子系统200进行通信，即可实现空调系统的无人值守自动运行，又可通过系统上层进行图像化管理、数据展示、报警及事件管理等功能。
需要特别指出的是，为便于现场监控，分布式发电监控子系统100除包括上文所述的包括数据采集器110、汇流箱采集器120灯设备外，还包括发电设备人机接口130。发电设备人机接口130与数据采集器110连接，用于显示数据采集器110的采集结果、提供图形化的分布式发电设备人工管理操作界面，便于在必要时通过人工操作对分布式发电设备进行控制。
暖通能源管理子系统200包括电表210、主控制器220和现场控制器230；其具体功能可参照上文实施例所述。此外，暖通能源管理子系统200还包括区域控制器240，用于对空调系统每个控制区域内空气参数进行人工调节、控制；具体的，区域控制器240根据用户操作指令生成空气参数控制指令，并将其发送至相应的末端控制器，如温度控制器、新风控制器和回风控制器等，实现对相应区域内的空气温度等参数的人工调节。另外，区域控制器240还通过相应的通讯模块与主控制器进行数据交互，将用户操作指令、空气参数控制指令等信息上传至主控制器，进而上传至监控级、管理级，实现三级同步监控。
本申请实施例提供的空调监控系统还包括系统主机人机界面500，位于所述监控级，其通过RS485协议、BACnet协议、Modbus协议或CAN协议与主监控系统300进行数据交互，一方面显示当前空调系统的运行状态、数据等，另一方面提供人工操作界面，以在必要时，对空调系统进行人工控制。
由上述结构和功能可知，本申请实施例不仅通过分布式发电监控子系统及暖通能源管理子系统分别实现了对基于分布式发电的空调系统中分布式发电设备的发电状态信息和空调系统固有设备的耗电状态信息的全方位监控，还通过主监控系统采用统一的第一传输协议获取上述两个子系统的监控数据，实现了两个子系统的无缝对接及数据共享，提高了对空调系统分布式发电设备和固有设备的协调控制能力，实现了电能由产生到消耗的全程且实时的监控、统计与节能调节；同时主监控系统提供了多种通讯模块，分别实现了其与远程客户端和空调系统离心机主机的人机界面之间的数据交互，实现了对空调系统的三级监控，使得空调系统监控方式的多样化。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种基于分布式发电的空调监控系统，应用于基于分布式发电的空调系统，所述空调系统包括分布式发电设备和空调系统固有设备，所述空调系统通过所述分布式发电设备，或者通过所述分布式发电设备和市电为所述空调系统固有设备供电，其特征在于，包括：
监控所述分布式发电设备的发电状态信息的分布式发电监控子系统；
监控所述空调系统固有设备的耗电状态信息的暖通能源管理子系统；
分别获取所述发电状态信息和耗电状态信息，并根据所述发电状态信息和耗电状态信息对所述空调系统进行综合监控的主监控系统；其中，
所述分布式发电监控子系统和暖通能源管理子系统分别通过第一传输协议与所述主监控系统进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述第一传输协议包括BACnet/IP协议。
3.根据权利要求1所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述分布式发电设备为光伏发电设备。
4.根据权利要求1～3任一项所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述主监控系统包括：
获取并存储所述发电状态信息、并向所述分布式发电监控子系统发送所述耗电状态信息的第一主控子单元；
获取并存储所述耗电状态信息、并向所述暖通能源管理子系统发送所述发电状态信息的第二主控子单元；
根据所述发电状态信息和/或耗电状态信息生成主控制指令的第三主控子单元；其中，所述主控制指令包括以下至少一种：控制所述分布式发电设备发电状态的第一主控制指令，和控制所述空调系统固有设备耗电状态的第二主控制指令。
5.根据权利要求4所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，还包括：通过TCP/IP协议与所述主监控系统进行数据交互的远程控制终端，和/或，通过RS485协议、BACnet协议、Modbus协议或CAN协议与所述主监控系统进行数据交互的系统主机人机界面。
6.根据权利要求4所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述分布式发电设备包括：汇集并输出光伏组件产生的直流电的汇流箱，和为交流负载供电的逆变器；
所述发电状态信息包括获取表征所述分布式发电设备的发电量大小的汇流箱输出电流，以及表征所述分布式发电设备供电量大小的逆变器输出电流；
所述分布式发电监控子系统包括：
分别获取所述汇流箱输出电流和逆变器输出电流、并通过所述第一传输协议与所述主监控系统进行数据交互的数据采集器。
7.根据权利要求6所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述分布式发电监控子系统还包括：与所述数据采集器连接，显示所述数据采集器的采集结果的发电监控人机接口。
8.根据权利要求4所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述空调系统固有设备包括以下至少一种：系统主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔；
所述暖通能源管理子系统包括：
通过所述第一传输协议与所述主监控系统进行数据交互的主控制器；
对所述空调系统固有设备进行一对一检测、以得到所述耗电状态信息、并将所述耗电状态信息输出至所述主控制器的电表。
9.根据权利要求8所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述暖通能源管理子系统还包括：
通过所述主控制器获取所述第二控制指令、并根据所述第二控制指令对所述空调系统固有设备进行联动控制的现场控制器。
10.根据权利要求8所述的基于分布式发电的空调系统监控系统，其特征在于，所述暖通能源管理子系统还包括：
根据用户操作指令生成空气参数控制指令、并与所述主控制器进行数据交互的区域控制器；
根据所述空气参数控制指令控制室内空气参数的末端控制器；所述末端控制器包括以下至少一种：温度控制器、新风控制器和回风控制器。
11.一种基于分布式发电的空调系统，包括分布式发电设备和空调系统固有设备，所述空调系统通过所述分布式发电设备，或者通过所述分布式发电设备和市电为所述空调系统固有设备供电，其特征在于，还包括如权利要求1～10任一项所述的空调监控系统。
12.根据权利要求11所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统固有设备包括离心式冷水机组和/或螺杆式冷水机组。
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