CN1256549C - 基于空调水侧传感器在线故障诊断的机组启停优化控制器 - Google Patents

Abstract

基于空调冷媒水侧传感器在线故障诊断和机组启停优化的诊断控制器，主要包括输入，稳态数据判断，故障检测，流量传感器故障诊断，温度传感器故障诊断，置信度判断，数据恢复，机组运行台数优化，启停机组的优化选择和输出等模块。采用统计数学的方法，根据系统的能量守恒和质量守恒，首先对中央空调冷媒水系统的温度、流量传感器故障进行在线的故障诊断；然后根据对冷媒水侧传感器故障的在线诊断结果，对机组的启停进行优化控制。本发明所提出的诊断控制器不仅对多个传感器故障的诊断有效，同时能够准确的诊断出故障的发生位置和大小，而且能够根据诊断结果对机组的启停进行优化、选择和控制以达到节能的目的。

Description

基于空调水侧传感器在线故障诊断的机组启停优化控制器

技术领域：

本发明涉及的是一种基于空调冷媒水侧传感器在线故障诊断的机组启停优化控制器，特别是一种采用统计数学的方法对传感器进行在线诊断后对机组启停进行优化节能的诊断控制器，属于建筑环境设备及控制技术领域。

背景技术：

随着世界经济水平和科技水平的不断发展，现代楼宇中的供热通风和空气调节(HVAC，Heating Ventilating and Air-Conditioning)系统已经得到了越来越广泛的应用，中央空调的使用一方面改善了人们的工作和生活的条件，但另一方面它消耗了巨大的能源。随着日趋广泛的楼宇智能控制系统的应用，使得在系统层次上的优化控制和节能成为可能，各种优化控制和管理规划得以实施和发展。

但楼宇智能控制系统的出现对中央空调中的传感器提出了更高的要求。要使中央空调系统运行正常，就必须有一个好的控制和监测系统，而传感器的测量信号是控制和监测系统的基础和依据，为了使控制系统能够有效地发挥作用，传感器的测量必须可靠，否则将引起系统运行的不稳定，进而导致空调系统不能够满足人居舒适、节能等要求。另外，由于控制系统正变得越来越复杂，对传感器故障的诊断难以通过人工检测的方法进行，因此，在楼宇智能控制系统中引入在线故障诊断是非常有必要的。

当前的一些故障诊断方法如基于模型的和基于模式识别的方法等存在如下一些缺点：第一，难以检测多个传感器故障；第二，对故障的量化存在一定的困难；第三，难于进行在线诊断。因此，需要寻找一种新的诊断方法来克服目前常见方法所存在的缺陷，以实现一种在对传感器进行准确的在线故障诊断的基础上，进行冷媒水侧节能优化的诊断控制器。

发明内容：

为克服已有技术的不足和缺陷，本发明提出了一种基于统计数学的传感器诊断方法，在对冷媒水侧传感器故障在线诊断的基础上，对机组的启停进行优化控制的诊断控制器。

本发明主要包括输入，稳态数据判断，故障检测，流量传感器故障诊断，温度传感器故障诊断，置信度判断，数据恢复，机组运行台数优化，启停机组的优化选择和输出等模块。

输入模块采集到冷媒水侧各温度、流量传感器的测量值，并进行消除噪声处理。而后将其送入稳态数据判断模块，在此模块中，对所采集的数据进行筛选，排除在测量过程中所碰到的异常值，使之符合稳态的要求，以保证这些数据用于诊断方程组时，能得到精确的诊断结果。

故障检测模块对经过稳态筛选的数据进行检测，判断系统内的传感器是否发生了故障，此模块仅仅从整体上作出判断，而不具体判断故障的发生位置、大小等。如果没有故障，则将数据传送到机组运行台数优化模块进行优化控制。如果检测出故障，把发生故障的数据送入诊断模块进行诊断。

采用基于质量守恒和能量守恒的残差法进行故障诊断。由于流量与温度的相互耦合，故诊断过程分为两步，首先由流量传感器诊断模块对所有的流量传感器测量值进行在线诊断，并将诊断结果送到温度传感器诊断模块，然后利用已诊断出的流量值对所有的温度传感器进行在线诊断。诊断完毕后，把流量和温度传感器的诊断结果送到置信度判断模块，对诊断结果的准确性进行评价。

然后，根据置信度对发生故障的流量或温度传感器的测量数据进行恢复，并把恢复的结果送入机组运行台数优化模块。在此模块中，通过优化，确定当前时刻最优的机组运行台数。而后将结果送入启停机组的优化选择模块，根据最优机组运行台数，优化选择需要进行启/停的机组。最后将结果送到输出模块输出。

采用“基于空调水侧传感器在线故障诊断的机组启停优化控制器”进行传感器故障诊断和机组启停控制具有以下优点：首先，能够对系统的传感器进行在线故障诊断，从而缩短了诊断周期，节约了诊断费用，挽回了经济损失。其次，能够同时诊断出系统中所有温度传感器的故障。再次，能够判断出故障的发生的位置，并能计算出故障的大小。最后，能够根据诊断结果对机组的启停进行优化、选择和控制以达到节能的目的。

附图说明：

图1是本发明诊断控制器的逻辑结构示意图。

图中，1-输入模块，2-稳态数据判断模块，3-故障检测模块，4-流量传感器故障诊断模块，5-温度传感器故障诊断模块，6-置信度判断模块，7-数据恢复模块，8-机组运行台数优化模块，9-启停机组的优化选择模块，10-输出模块。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。

如图1所示，本发明主要包括输入模块1，稳态数据判断模块2，故障检测模块3，流量传感器故障诊断模块4，温度传感器故障诊断模块5，置信度判断模块6，数据恢复模块7，机组运行台数优化模块8，启停机组的优化选择模块9，输出模块10。

输入模块1的输出端与稳态数据判断模块2的输入端电连接，稳态数据判断模块2的输出端与故障检测模块3的输入端电连接，故障检测模块3的输出端与流量传感器故障诊断模块4的输入端电连接，流量传感器故障诊断模块4的输出端分别与温度传感器故障诊断模块5的输入端、置信度判断模块6的输入端和数据恢复模块7的输入端电连接，温度传感器故障诊断模块5的输出端分别与置信度判断模块6的另一输入端和数据恢复模块7的输入端电连接，置信度判断模块6的输出端与数据恢复模块7的输入端电连接，数据恢复模块7的输出端与机组运行台数优化模块8的输入端电连接，机组运行台数优化模块8的输出端与启停机组的优化选择模块9的输入端电连接，启停机组的优化选择模块9的输出端与输出模块10的输入端电连接。

输入模块1采集到冷媒水侧各温度、流量传感器的测量值，并进行消除噪声处理。而后将其送入稳态数据判断模块2对所采集的数据进行筛选。

故障检测模块3对经过稳态筛选的数据进行检测，判断系统内的传感器是否发生了故障，此模块仅仅从整体上做出判断，而不具体判断故障的发生位置、大小等。如果没有故障，则将数据传送到机组运行台数优化模块8进行优化控制。如果检测出故障，把发生故障的数据送入诊断模块4进行在线诊断。

流量传感器诊断模块4对所有的流量传感器测量值进行在线诊断，并将诊断结果送到温度传感器诊断模块5，然后利用已诊断出的流量值对所有的温度传感器进行在线诊断。诊断完毕后，把流量和温度传感器的诊断结果送到置信度判断模块6，对诊断结果的准确性进行评价。

然后，数据恢复模块7根据模块6得出的置信度对发生故障的流量或温度传感器的测量数据进行恢复，并把恢复的结果送入机组运行台数优化模块8，确定当前时刻最优的机组运行台数。而后将结果送入启停机组的优化选择模块9，选择需要进行启/停的机组。最后将结果送到输出模块10输出。

Claims (1)

1、一种基于空调水侧传感器在线故障诊断的机组启停优化控制器，包括输入模块(1)，稳态数据判断模块(2)，故障检测模块(3)，流量传感器故障诊断模块(4)，温度传感器故障诊断模块(5)，置信度判断模块(6)，数据恢复模块(7)，机组运行台数优化模块(8)，启停机组的优化选择模块(9)，输出模块(10)，其特征在于，输入模块(1)的输出端与稳态数据判断模块(2)的输入端电连接，稳态数据判断模块(2)的输出端与故障检测模块(3)的输入端电连接，故障检测模块(3)的输出端与流量传感器故障诊断模块(4)的输入端电连接，流量传感器故障诊断模块(4)的输出端分别与温度传感器故障诊断模块(5)的输入端、置信度判断模块(6)的输入端和数据恢复模块(7)的输入端电连接，温度传感器故障诊断模块(5)的输出端分别与置信度判断模块(6)的另一输入端和数据恢复模块(7)的输入端电连接，置信度判断模块(6)的输出端与数据恢复模块(7)的输入端电连接，数据恢复模块(7)的输出端与机组运行台数优化模块(8)的输入端电连接，机组运行台数优化模块(8)的输出端与启停机组的优化选择模块(9)的输入端电连接，启停机组的优化选择模块(9)的输出端与输出模块(10)的输入端电连接。