[发明专利]基于最小二乘加权的冷冻站系统神经网络优化单元及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于最小二乘加权的冷冻站系统神经网络优化单元及其方法。 

背景技术

随着中国城市建筑智能化、舒适化、便捷化的发展，建筑设备能耗问题也逐渐突出。研究表明，在建筑设备能耗占比上，空调系统、给排水系统、照明系统占总能耗的2／3以上；而冷冻站系统是其中能耗最为显著的部分，也是最为复杂的部分，如何实现高效，节能，稳定的冷冻站系统控制系统，是每个项目必须考虑的重点。 

然而目前国内冷冻站系统的运行效率普遍偏低，冷冻站系统的高能耗、低效率使客户的运营成本显著增加。分析原因，主要有以下几个方面： 

1）控制目标 

在过程自动化领域中，控制系统的主要作用是按照工艺要求，将工艺参数严格控制在规定的范围内，与节能相比，控制精度是更为重要的指标。在建筑中，建筑环境的舒适度是由人体的感受决定的，而人体的感受是一个范围，为了稳定环境参数，BAS（Building Automation System,楼宇设备自动化系统，以下简称BAS）无论是PID（Proportion Integration Differentiation，比例积分微分，以下简称PID）调节、还是频繁的启停控制，都不可避免的造成额外的能源消耗。 

同时，传统的控制系统以水温度、水流量参数控制为核心的策略严重依赖于传感器的精度和稳定性，由于机房环境变化，传感器在使用一段时间后精度会下降，导致原本能够节能的功能变得不节能，甚至更加耗能。 

2）设计思想 

对于照明、水泵等独立的用能设备，传统的BAS控制策略是合理且有效的。但对于占到建筑总能耗60%的空调系统而言，传统的BAS控制思想恰恰对节能造成了不利的影响。无论何种空调系统，都将是多个设备以系统的方式进行工作，没有一个设备能够脱离系统独立工作，即多个设备之间存在着耦合。 

控制理论解决耦合采用的技术是解耦，而解耦的核心思路就是认为降低系统中设备间的相互联系，只要不影响系统的正常工作，甚至可以将系统中的设备看成完全独立工作的设备。在解耦理论指导下开发的控制策略几乎没有考虑设备变化对系统工作造成的影响，这种理论对于化工、造纸等工艺参数要求严格的工业过程是非常有意义的，但对于以节能为重要控制目标的建筑用能设备的控制，这种设计思想就存在一定的问题。 

3）暖通、机电设备等与控制的分离 

在项目初期的规划设计中，暖通部分、给排水部分、供配电部分、自动控制等设计是分开实施的，这使得各系统技术封闭，特别是暖通、机电设备与自控系统的技术配合非常有限。 

在常规的暖通设计中，工程师往往是按照大楼的最不利负荷进行设备容量设计，并预留一定的余量；例如冷冻机组的设计，需要能够保证夏季最大负荷量下，环境参数仍能维持在可控范围内；这使得在正常运行状态下，冷源设备的开机、停机、运行负载的上升、下降等如果不能很好地匹配负荷变化，都将会造成很大的能源浪费。 

4）系统复杂性 

冷源系统是一个复杂的系统工程，冷站内各设备间存在很大的耦合及非线性相关。传统的控制系统把冷源设备划分为多个控制孤岛，各自独立控制运行，缺乏系统规划；例如以冷却水为控制目标的冷却塔控制；以冷冻水供回水温度为目标的冷冻机组运行控制；以末端压力为目标的泵的频率控制等。而事实证明，冷站中任何一部分系统参数的变化都将带来其他部分效率的上升或下降，常规的孤岛型控制策略缺少鲁棒性，不利于建筑节能的发展。 

5）管理方面的瓶颈 

国内工程人员和物业人员的运营水平和对节能的认知程度有限，厂家的技术支持在维保期过后收费不低，所以物业往往只使用自控系统中的远程控制功能，甚至自控系统瘫痪也无能为力。建筑节能是一个持续的过程，需要根据不同的使用情况、不同的气候做出分析，给出不同的控制策略。但自控系统的调试往往实现基本功能后就不做进一步服务，而物业人员也缺乏对自控系统使用的能力，故难以发挥其节能能力。 

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明目的是提供本系统基于以上问题，将整个冷冻站系统视为一个整体，利用当前智能化领域内广泛应用的神经网络算法，同时配合小波包算法、最小二乘算法、加权算法等将冷冻站系统进行非线性拟合，并根据预测结果指导冷冻站系统内参数的调节，实现系统优化控制，节能的目的。 

具体技术方案包括： 

一种基于最小二乘加权的冷冻站系统神经网络优化单元，包括 

一用以实时采集冷冻站系统的各项参数的实时数据采集模块；