基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統的製作方法

2023-06-27 04:23:06 4

專利名稱：基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及空氣處理設備管理控制技術領域，尤其涉及一種基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統。
背景技術：
隨著全世界範圍內的空氣處理設備(如空調機組和新風機組)越來越多，對各種空氣處理設備的管理控制越來越重要。現有技術中的空氣處理設備管理控制系統，通常僅僅採用分析設備數量、設備的銘牌信息、設備的維修保養記錄等手段，對各種設備做一個簡單的信息匯總，而不能夠用自動化手段採集設備實時運行數據和設計參數，更難以做到跨平臺、跨系統「物與物之間數據無障礙共享」功能，只能夠通過人工登錄產品參數和運行參數，特別是不能夠做到對空氣處理設備的各個設備做運行數據和設計參數對比分析，無法查證和提前預知設備故障的出現時間節點，以及故障對設備造成的危害程度。本發明人還發現現有技術的空氣處理設備管理控制軟體還存在以下問題1、系統在處理大量歷史數據時遇到處理速度不迅速、數據保護無法實現的問題；2、系統沒有從設計因素、使用環境、使用習慣、人為因素、運行指標、管理體系、故障基準標杆、故障績效、故障統計、運行優化等方面進行綜合的設備和零部件運行數據統計、分析和管理控制，僅僅是將部分統計結果提供給用戶，讓用戶自己根據統計結果去修正現場運行控制模式，從而無法實現設備運行的最優化配置。3、不能夠實現所有發電機組設施跨平臺、跨系統「物與物數據實時交換」，並實現跨系統、按照功能需求的設備設施管理和控制。雲計算是近幾年發展起來的網絡技術，它是將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使得各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟體服務。各大IT公司紛紛推出自己的基於雲計算的平臺服務，如谷歌(GOOGLE)、微軟、雅虎、亞馬遜 (Amazon)等，總結起來雲計算具有以下特點(1)超大規模。「雲」具有相當的規模，Googl e雲計算已經擁有100多萬臺伺服器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的「雲」均擁有幾十萬臺伺服器。企業私有雲一般擁有數百上千臺伺服器，「雲」能賦予用戶前所未有的計算能力。(2)虛擬化。雲計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。所請求的資源來自「雲」，而不是固定的有形的實體。應用在「雲」中某處運行，但實際上用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個手機，就可以通過網絡服務來實現我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務。(3)高可靠性。「雲」使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用雲計算比使用本地計算機可靠。(4)通用性。雲計算不針對特定的應用，在「雲」的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一個「雲」可以同時支撐不同的應用運行。[0013](5)高可擴展性。「雲」的規模可以動態伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。(6)按需服務。「雲」是一個龐大的資源池，你按需購買；雲可以像自來水，電，煤氣那樣計費。(7)極其廉價。由於「雲」的特殊容錯措施可以採用極其廉價的節點來構成雲，「雲」 的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本，「雲」的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升，因此用戶可以充分享受「雲」的低成本優勢，經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務。(8)物聯網技術是雲計算實現現場設備數據跨平臺交換的可靠保障，其本質含義是物與物相連、互通及數據共享。(9)物聯網技術的核心和基礎仍然是網際網路技術，是在網際網路技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術；其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊；因此，物聯網技術的定義是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、雷射掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與網際網路相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。(10)物聯網anternet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(facilities)，包括具備「內在智能」的傳感器、移動終端、工業系統、數控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和「外在使能」(Enabled)的，如貼上RFID 的各種資產(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等等「智能化物件或動物」或「智能塵埃」(Mote)，通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通 (M2M)、應用大集成(Grand htegration)、以及基於雲計算的MaS營運等模式，在內網 antranet)、專網(Extranet)、和/或網際網路(Internet)環境下，採用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防範、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的 Cockpit Dashboard)等管理和服務功能，實現對「萬物」的「高效、節能、安全、環保」的「管、 控、營」一體化。

實用新型內容為了解決現有技術的上述問題，本實用新型的目的是提供一種基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統，能夠兼容所有不同廠家的空氣處理設備管理控制平臺，在一個統一的平臺下對很多個對象集中進行設備運行管理控制，實現最大限度的運行優化管理、故障預知和網絡化自動控制，從而實現運行狀況的最優化配置，達到更好的運行效果。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統，包括物聯網現場控制器，用於設定所述空氣處理設備的正常運行參數以及根據所述空氣處理設備的正常運行參數對所述空氣處理設備的運行模式進行管理和控制，並將所述空氣處理設備的正常運行參數傳輸至雲計算設備管理和控制平臺；物聯網現場數據採集器，用於採集所述空氣處理設備的實際運行參數並傳送給雲計算設備管理和控制平臺；雲計算設備管理和控制平臺，用於根據所述空氣處理設備的實際運行參數和正常運行參數調整所述物聯網現場控制器的管理和控制模式。作為優選，所述雲計算設備管理和控制平臺具體包括接收單元，用於接收所述物聯網現場數據採集器採集到的所述空氣處理設備的實際運行參數以及通過所述物聯網現場控制器設定的所述空氣處理設備的正常運行參數；第一判斷單元，用於判斷所述空氣處理設備的實際運行參數與正常運行參數是否匹配並生成判斷結果；運行模型生成單元，用於當所述第一判斷單元的判斷結果為匹配時根據所述空氣處理設備的實際運行參數生成相應的運行模型；運行模型資料庫，用於存儲所述空氣處理設備的各種歷史運行模型；第二判斷單元，用於判斷所述生成的運行模型與所述運行模型資料庫中對應的歷史運行模型是否匹配並生成判斷結果；控制模式調整單元，用於當所述第一判斷單元或所述第二判斷單元的判斷結果為不匹配時調整所述物聯網現場控制器對所述空氣處理設備的管理和控制模式。作為優選，所述空氣處理設備的實際運行參數包括實時運行參數和安全參數。其中，實時運行參數通常指物聯網現場數據採集器直接採集的溫度、溼度、風量、運行時間、頻率等與設備的實際運行相關的參數，例如所述空氣處理設備的空調水流量、送風電機轉速、風壓、風速、風流量、風量洩漏率、振動加速度、電機扭矩和用電量等；安全參數包括故障和報警等情況下各個設備相關的參數，例如所述空氣處理設備的保護電流、保護電壓、保護功率和電機安全轉速等。作為優選，所述運行模型資料庫中對應的歷史運行模型是指運行狀況約束參數與所述生成的運行模型匹配的歷史運行模型，所述運行狀況約束參數包括所述空氣處理設備的應用環境參數、設計參數、應用場所類型參數和實際運行類型參數中的一種或者其組合。 運行模型資料庫中存有各種符合行業標準(設計標準、廠家設備設計參數等)的歷史運行模型，這些歷史運行模型考慮了能耗標杆、效率標杆、績效標杆等評價標準的，其運行模式相對來講是最合理的。歷史運行模型的建立通常受到所述空氣處理設備的運行狀況約束參數的制約，運行狀況約束參數不同，對應的歷史運行模型就不同。各個設備的應用環境參數包括地理位置、氣象參數等，設備的設計參數包括設計運行參數、設計功率、測量範圍、設計能效等，設備的應用場所類型參數包括商場、超市、酒店、辦公樓、展覽館、機房、工業廠房、 住宅、國家電網等類別。當然，還可以有其他運行狀況約束參數，比如控制模式等。作為優選，所述空氣處理設備的正常運行參數和實際運行參數均通過通訊網絡傳送給所述雲計算設備管理和控制平臺；所述通訊網絡為無線INTERNET網、有線INTERNET 網、GPRS、3G、4G、北鬥系統、GPS網中的任一種。作為優選，所述物聯網現場控制器包括機組控制器、機組變頻器、機組電力櫃、風機葉輪修正控制器、機組和電機振動修正控制器、機組運行狀態自動記錄儀、機組運行故障記錄儀和機組能耗記錄儀。與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於本實用新型提供的空氣處理設備管理控制系統能夠兼容所有不同廠家的空氣處理設備管理控制平臺，在一個統一的平臺下對很多個對象集中進行運行管理控制，實現最大限度的預知設備故障和網絡化自動調節控制，從而實現設備運行狀況的最優化配置，達到更好的設備管理和維護效果。
圖1是本實用新型實施例的基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統的結構示意具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的實施例。如圖1所示的本實用新型實施例的基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統的結構示意圖，基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統包括物聯網現場控制器11，用於設定空氣處理設備10的正常運行參數以及根據空氣處理設備10的正常運行參數對空氣處理設備10的運行模式進行管理和控制，並將空氣處理設備10的正常運行參數傳輸至雲計算設備管理和控制平臺13 ；物聯網現場控制器11包括用戶參數設定單元111，其用於設定空氣處理設備10的正常運行參數，以及調整物聯網現場控制器11對空氣處理設備10的管理和控制模式；常用的物聯網現場控制器11包括機組控制器、機組變頻器、機組電力櫃、風機葉輪修正控制器、機組和電機振動修正控制器、機組運行狀態自動記錄儀、機組運行故障記錄儀和機組能耗記錄儀等。本實施例所採用的物聯網現場控制器11是利用物聯網技術研發的控制器，是具有唯一 IP位址的空氣處理設備運行數據分析控制器，與空氣處理設備10能夠一一對應，並利用物聯網技術實現設備設施間數據跨平臺和跨系統的實時交互。通過物聯網現場控制器11設定的正常運行參數通過通訊網絡傳輸到雲計算設備管理和控制平臺13，其中所述通訊網絡可以是無線INTERNET 網、有線INTERNET網、GPRS、3G、4G、北鬥系統、GPS網或者更先進的下一代傳輸網絡等。物聯網現場數據採集器12，用於採集空氣處理設備10的實際運行參數並傳送給雲計算設備管理和控制平臺13 ；空氣處理設備10的實際運行參數包括實時運行參數和安全參數。其中，實時運行參數通常指物聯網現場數據採集器12直接採集的溫度、溼度、風量、運行時間、頻率等與空氣處理設備10的實際運行相關的參數，例如空氣處理設備10的空調水流量、送風電機轉速、風壓、風速、風流量、風量洩漏率、振動加速度、電機扭矩和用電量等；安全參數包括故障和報警等情況下各個與空氣處理設備10相關的參數，例如空氣處理設備10的保護電流、保護電壓、保護功率和電機安全轉速等。物聯網現場數據採集器 12—般由各類帶網絡傳輸功能的傳感器、數據統計和匯總單元、數據分析和上傳單元等組成，完成數據的採集和初步統計分析功能，其實際數量是根據需要而設定的，可能有很多個物聯網現場數據採集器12。本實施例所採用的物聯網現場數據採集器12是利用物聯網技術研發的數據採集器，是具有唯一 IP位址的空氣處理設備實際運行數據採集器，與空氣處理設備10能夠一一對應。物聯網現場數據採集器12可以是各種空調水流量傳感器、送風電機轉速傳感器、風壓力傳感器、風速傳感器、風流量傳感器、風量洩漏率測量儀、加速度傳感器、電機扭矩傳感器、軸封漏油和漏水傳感器和電量採集儀等。物聯網現場數據採集器12 採集到的空氣處理設備10的實際運行參數通過通訊網絡傳輸到雲計算設備管理和控制平臺13，其中所述通訊網絡可以是無線INTERNET網、有線INTERNET網、GPRS、3G、4G、北鬥系統、GPS網或者更先進的下一代傳輸網絡等。雲計算設備管理和控制平臺13，用於根據所述空氣處理設備10的實際運行參數和正常運行參數調整所述物聯網現場控制器11的管理和控制模式。調整的目的是實現空氣處理設備10的最優化配置，降低故障率，減少維護成本，保證設備處於最佳運行狀態等。 本實施例的雲計算設備管理和控制平臺13具體包括接收單元131，用於接收物聯網現場數據採集器12採集到的空氣處理設備10的實際運行參數以及通過物聯網現場控制器11設定的空氣處理設備10的正常運行參數；第一判斷單元132，用於判斷所述採集到的空氣處理設備10的實際運行參數與所述設定的空氣處理設備10的正常運行參數是否匹配並生成判斷結果；運行模型生成單元133，用於當第一判斷單元132的判斷結果為匹配時根據所述採集到的空氣處理設備10的實際運行參數生成相應的運行模型；運行模型包括整體工況和運行工況等指標。運行模型資料庫130，用於存儲空氣處理設備10的各種歷史運行模型；運行模型資料庫130中存有各種符合行業標準(設計標準、廠家設備設計參數等)的空氣處理設備歷史運行模型以及被相關規範、標準等文件約定或承認的最優運行狀態模型，這些歷史運行模型是考慮了功能標杆、效率標杆、績效標杆等評價標準的，其運行狀態相對來講是最合理的。第二判斷單元134，用於判斷所述生成的運行模型與運行模型資料庫中對應的歷史運行模型是否匹配並生成判斷結果；空氣處理設備歷史運行模型的建立通常受到運行狀況約束參數的制約，運行狀況約束參數不同，對應的空氣處理設備歷史運行模型就不同。所述運行狀況約束參數包括所述各個設備的應用環境參數、設計參數、零配件設計參數、應用場所類型參數中的一種或者其組合以及與其他約束參數(如控制優化模式)的組合。各個設備的應用環境參數包括地理位置、氣象參數等，設計參數包括運行狀況、設計功率、測量範圍、設計能效等，應用場所類型參數包括商場、超市、酒店、辦公樓、展覽館、機房、工業廠房、住宅、國家電網等類型。用戶通過運行狀況約束參數設定單元14輸入當前生成的運行模型的運行狀況約束參數，然後根據這些運行狀況約束參數在空氣處理設備運行模型資料庫130中找到對應的歷史運行模型(即運行狀況約束參數與所述生成的運行模型匹配的歷史運行模型)，再判斷生成的運行模型與對應的歷史運行模型是否匹配，如果不匹配說明設備運行不合理，需要調整。例如生成的運行模型單位時間設備振動加速度要求IOOOg(每秒平方)，但是如果小於或大於設定值的10%以上，則可以推斷此設備的運行狀態不正常，要麼發生共振，要麼零配件出現過度磨損，或者偏心等，需要對設備進行調整。控制模式調整單元135，用於當第一判斷單元132或第二判斷單元134的判斷結果為不匹配時調整物聯網現場控制器11對空氣處理設備10的管理和控制模式。不匹配說明運行不符合要求，需要對管理和控制模式進行調整以保證設備正常運行，直到最佳運行點實現匹配為止，從而實現運行狀況的最優化配置。當第一判斷單元132的判斷結果為不匹配時，說明運行狀況無法達到用戶設定的要求，需要直接進行調整；當第二判斷單元134的判斷結果為不匹配時，說明運行狀況雖然能夠達到用戶設定要求，但還不是最優的，沒有考慮功能標杆、效率標杆、績效標杆等評價標準，有必要進行調整從而進一步優化運行狀態。 如果第二判斷單元134的判斷結果為匹配時，說明生成的運行模型是合理的符合要求的， 則將所述生成的運行模型加入到運行模型資料庫130中，豐富歷史數據，為後續運行狀況管理控制提供參考。[0048]當然，雲計算設備管理和控制平臺13對物聯網現場控制器11的管理和控制模式有很多種，上述實施例僅僅給出了其中的一種。為了用戶使用方便，本實施例的基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統可以做成直觀的顯示界面，用戶只需要通過顯示界面進行管理控制即可。當空氣處理設備10 (如空調機組和新風機組)在正常運行時，送風機作為關鍵設備在運轉。物聯網現場數據採集器12可以採集到送風機的實際運行參數，雲計算設備管理和控制平臺13可以根據採集到的實際運行參數判斷風機軸是否轉動靈活，風機軸與電機軸是否在同一中心線上，送風機機座是否緊固，送風機輸出風壓和風量值是否正常，各部分運轉是否平穩、無跳動、無明顯振動，壓力是否穩定，三相電流平衡度是否小於2%，轉速、電流是否接近額定值等。如果採集到的實際運行參數處於正常範圍內，空氣處理設備10保持現有運行狀態；如果採集到的實際運行參數未處於正常範圍內，則雲計算設備管理和控制平臺13給出相應控制信號，並將該控制信號傳送至物聯網現場控制器11，物聯網現場控制器11根據收到的控制信號調節送風機運行狀態，使其達到正常狀態。同時，將參數記錄至運行模型資料庫，成為下一次判斷的參考值。使用雲計算設備管理和控制平臺13進行設備管理控制的優勢十分明顯，雲計算的規模性和可擴展性的特點使得超大規模運行狀況集中控制可以實現，理論上講可以實現全球範圍內的任何種類的空氣處理設備的管理控制，應用範圍更廣；雲計算的虛擬化的特點使得各個用戶進行運行狀況管理控制時無需單獨配置獨立的運行狀況管理控制平臺，而是在「雲」中按需獲得，大大降低了成本；雲計算的資源共享的特點使得整個控制平臺內歷史數據十分豐富，可以匹配最佳歷史數據作為參考，從而實現能源的最優化配置。以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用於限制本實用新型，本實用新型的保護範圍由附加的權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護範圍內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統，其特徵在於，包括物聯網現場控制器，用於設定所述空氣處理設備的正常運行參數以及根據所述空氣處理設備的正常運行參數對所述空氣處理設備的運行模式進行管理和控制，並將所述空氣處理設備的正常運行參數傳輸至雲計算設備管理和控制平臺；物聯網現場數據採集器，用於採集所述空氣處理設備的實際運行參數並傳送給雲計算設備管理和控制平臺；雲計算設備管理和控制平臺，用於根據所述空氣處理設備的實際運行參數和正常運行參數調整所述物聯網現場控制器的管理和控制模式。
2.根據權利要求1所述的基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統，其特徵在於，所述空氣處理設備的正常運行參數和實際運行參數均通過通訊網絡傳送給所述雲計算設備管理和控制平臺；所述通訊網絡為無線INTERNET網、有線INTERNET網、GPRS、3G、4G、北鬥系統、GPS網中的任一種。
3.根據權利要求1所述的基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統，其特徵在於，所述物聯網現場控制器包括機組控制器、機組變頻器、機組電力櫃、風機葉輪修正控制器、機組和電機振動修正控制器、機組運行狀態自動記錄儀、機組運行故障記錄儀和機組能耗記錄儀。
專利摘要本實用新型公開了一種基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統，包括物聯網現場控制器，用於設定所述空氣處理設備的正常運行參數並根據所述正常運行參數對所述空氣處理設備的運行模式進行管理和控制；物聯網現場數據採集器，用於採集所述空氣處理設備的實際運行參數；雲計算設備管理和控制平臺，用於根據所述空氣處理設備的實際運行參數和正常運行參數調整所述物聯網現場控制器的管理和控制模式。本實用新型的基於雲計算的空氣處理設備管理控制系統能夠兼容所有不同廠家的空氣處理設備管理控制平臺，在統一的平臺下對很多個對象進行集中管理控制，從而實現設備運行狀況的最優化配置。
文檔編號G05B19/418GK202267862SQ201120353939
公開日2012年6月6日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者姜永東 申請人:朗德華信(北京)自控技術有限公司