[發明專利]基于最小二乘加權的冷凍站系統神經網絡優化單元及其方法

在審

• 申請號: 201310545641.0
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN104636800A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 邵俊濤;許賀楠
• 申請（專利權）人: 上海思控電氣設備有限公司
• 主分類號: G06N3/02
• 分類號: G06N3/02
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 杜林雪

技術領域

本發明涉及一種基于最小二乘加權的冷凍站系統神經網絡優化單元及其方法。?

背景技術

隨著中國城市建筑智能化、舒適化、便捷化的發展，建筑設備能耗問題也逐漸突出。研究表明，在建筑設備能耗占比上，空調系統、給排水系統、照明系統占總能耗的2／3以上；而冷凍站系統是其中能耗最為顯著的部分，也是最為復雜的部分，如何實現高效，節能，穩定的冷凍站系統控制系統，是每個項目必須考慮的重點。?

然而目前國內冷凍站系統的運行效率普遍偏低，冷凍站系統的高能耗、低效率使客戶的運營成本顯著增加。分析原因，主要有以下幾個方面：?

1）控制目標?

在過程自動化領域中，控制系統的主要作用是按照工藝要求，將工藝參數嚴格控制在規定的范圍內，與節能相比，控制精度是更為重要的指標。在建筑中，建筑環境的舒適度是由人體的感受決定的，而人體的感受是一個范圍，為了穩定環境參數，BAS（Building?Automation?System,樓宇設備自動化系統，以下簡稱BAS）無論是PID（Proportion?Integration?Differentiation，比例積分微分，以下簡稱PID）調節、還是頻繁的啟停控制，都不可避免的造成額外的能源消耗。?

同時，傳統的控制系統以水溫度、水流量參數控制為核心的策略嚴重依賴于傳感器的精度和穩定性，由于機房環境變化，傳感器在使用一段時間后精度會下降，導致原本能夠節能的功能變得不節能，甚至更加耗能。?

2）設計思想?

對于照明、水泵等獨立的用能設備，傳統的BAS控制策略是合理且有效的。但對于占到建筑總能耗60%的空調系統而言，傳統的BAS控制思想恰恰對節能造成了不利的影響。無論何種空調系統，都將是多個設備以系統的方式進行工作，沒有一個設備能夠脫離系統獨立工作，即多個設備之間存在著耦合。?

控制理論解決耦合采用的技術是解耦，而解耦的核心思路就是認為降低系統中設備間的相互聯系，只要不影響系統的正常工作，甚至可以將系統中的設備看成完全獨立工作的設備。在解耦理論指導下開發的控制策略幾乎沒有考慮設備變化對系統工作造成的影響，這種理論對于化工、造紙等工藝參數要求嚴格的工業過程是非常有意義的，但對于以節能為重要控制目標的建筑用能設備的控制，這種設計思想就存在一定的問題。?

3）暖通、機電設備等與控制的分離?

在項目初期的規劃設計中，暖通部分、給排水部分、供配電部分、自動控制等設計是分開實施的，這使得各系統技術封閉，特別是暖通、機電設備與自控系統的技術配合非常有限。?

在常規的暖通設計中，工程師往往是按照大樓的最不利負荷進行設備容量設計，并預留一定的余量；例如冷凍機組的設計，需要能夠保證夏季最大負荷量下，環境參數仍能維持在可控范圍內；這使得在正常運行狀態下，冷源設備的開機、停機、運行負載的上升、下降等如果不能很好地匹配負荷變化，都將會造成很大的能源浪費。?

4）系統復雜性?

冷源系統是一個復雜的系統工程，冷站內各設備間存在很大的耦合及非線性相關。傳統的控制系統把冷源設備劃分為多個控制孤島，各自獨立控制運行，缺乏系統規劃；例如以冷卻水為控制目標的冷卻塔控制；以冷凍水供回水溫度為目標的冷凍機組運行控制；以末端壓力為目標的泵的頻率控制等。而事實證明，冷站中任何一部分系統參數的變化都將帶來其他部分效率的上升或下降，常規的孤島型控制策略缺少魯棒性，不利于建筑節能的發展。?

5）管理方面的瓶頸?

國內工程人員和物業人員的運營水平和對節能的認知程度有限，廠家的技術支持在維保期過后收費不低，所以物業往往只使用自控系統中的遠程控制功能，甚至自控系統癱瘓也無能為力。建筑節能是一個持續的過程，需要根據不同的使用情況、不同的氣候做出分析，給出不同的控制策略。但自控系統的調試往往實現基本功能后就不做進一步服務，而物業人員也缺乏對自控系統使用的能力，故難以發揮其節能能力。?

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明目的是提供本系統基于以上問題，將整個冷凍站系統視為一個整體，利用當前智能化領域內廣泛應用的神經網絡算法，同時配合小波包算法、最小二乘算法、加權算法等將冷凍站系統進行非線性擬合，并根據預測結果指導冷凍站系統內參數的調節，實現系統優化控制，節能的目的。?

具體技術方案包括：?

一種基于最小二乘加權的冷凍站系統神經網絡優化單元，包括?

一用以實時采集冷凍站系統的各項參數的實時數據采集模塊；?