面向新型建筑智能化平台的二次供水泵组优化运行策略研究
发布时间：2021-04-09 06:00
建筑二次供水系统泵组节能控制是建筑节能的重点研究方向之一。优化泵组的运行调度方案是实现建筑二次供水系统节能的基本方法。现有集散型泵组优化调度方案中,中央监控站通过收集各水泵设备的运行数据并进行集中优化运算,从而实现整个二次供水系统的集中监控和优化运行。中央监控站集中处理全局信息,信息处理负荷大,同时系统扩展性较差。基于扁平化、无中心网络结构的新型建筑智能化平台将建筑内的机电设备或建筑空间抽象为一个智能单元,每个单元对应一个计算节点（Computing Process Node,CPN）,各个CPN按照物理空间关系连接成CPN网络。在CPN网络中每个CPN只与邻居CPN交互数据,通过相互协同,以自组织的方式完成全局计算和控制任务。新型建筑智能化平台无需中央监控站进行信息集中处理,其CPN网络具有很好的扩展性,是智能建筑楼宇控制技术研究的新兴方向。本文面向新型建筑智能化平台,结合建筑二次供水系统的泵组优化调度问题,开展了以下研究工作:（1）利用EPANET构建了某小区建筑二次供水管网仿真运行系统,以需水量和变化乘子作为输入,对二次供水系统进行仿真运行分析,获取了泵组出水口主管段需水量数据以...
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变频恒压供水控制系统结构图
安徽建筑大学硕士学位论文第二章相关理论和技术-10-第二章相关理论和技术2.1新型建筑智能化平台目前，楼宇自动化系统是基于不同子系统的集散式控制系统架构[43]，无论完全集中式控制系统还是集散型控制系统，它们都是集中式控制平台，把整个建筑中不同功能子系统视为一个整体，通过设置中央监控站收集各子系统信息进行处理并监控和管理。如图2-1所示，包括了照明系统、暖通空调系统、给排水系统以及安防系统等不同功能子系统。而楼宇自动化系统中，不同功能的子系统可能同时在同一个建筑空间区域中存在，即这些不同功能的子系统通过相互间的必要的信息交互同时为这一建筑空间提供服务，需要进行信息交互与融合，而当前楼宇自动化系统架构下，很难实现不同功能子系统间通过信息交互实现更好的控制功能。由于建筑空间拓扑结构与集中式控制系统架构不一致，在实际使用过程中需要对不同功能子系统进行组态以及现场软硬件配置等进行大量工作，并且系统升级改造困难。同时，不同建筑物空间结构、服务功能各不相同，难以将已经开发成熟的楼宇自动化系统直接复制扩展到其它建筑物中，使得楼宇自动化系统可扩展性差。图2-1基于不同子系统的集散式控制系统架构建筑物的基本单元是由各空间单元构成的，如图2-2所示，各建筑空间单元中的机电设备、服务功能、各类应用终端基本相同，因而建筑空间单元是组成各类建筑物的可复制性基本单元。由此，清华大学建筑节能研究中心研究出一种新型建筑智能化平台，该平台突破现有控制系统以不同子系统进行功能划分控制，
安徽建筑大学硕士学位论文第二章相关理论和技术-11-而是基于建筑空间单元分布，将建筑空间单元中控制单元以标准化、平等化为原则集成于一体原则，建筑中各控制单元进行组网形成一种自组织、自识别、无中心控制系统。图2-2面向建筑空间单元的子系统新型建筑智能化平台的核心元件为无中心计算节点CPN，CPN节点内部由处理器、数据线接口、存储器以及驱动控制单元（DriveControlUnit，DCU）通信接口四个主要部分组成，如图2-3所示。每个CPN节点均嵌入一个微处理器芯片，具有高效的运行计算与信息的能力，CPN节点相当于一台小型智能处理器。新型建筑智能化平台已经完成对CPN节点硬件和无中心操作系统TOS（Things’OperatingSystem，TOS）的开发，并初步验证了该平台在楼宇自动化系统中无需系统组态、现场配置等繁杂工作，整个无中心系统具有快速开发、安装以及“即插即用”的特点。CPN内的TOS系统，定义了CPN之间的通信协议和计算模式等。由于CPN节点只需与相邻节点进行通信，通信协议由物理层、链路层和应用层构成。此外TOS系统对CPN网络中各种计算任务进行了定义，即把计算任务分解成成若干个按一定程序执行的事件，各事件通过模块化、标准化、可复制的基本算子或者典型算子的不同组合完成逻辑控制任务。图2-3CPN节点硬件结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]楼宇自控系统的智能化发展研究[J]. 王长宝,赖永福. 质量与认证. 2020(05)
[2]建筑智能化中楼宇自控系统的应用研究[J]. 张建涛,张继庆. 山西建筑. 2020(09)
[3]无负压给水设备节能技术研究[J]. 任淑军. 现代制造技术与装备. 2018(10)
[4]基于遗传算法的供水系统优化调度研究[J]. 叶爱媛. 中国给水排水. 2017(21)
[5]基于改进人工蜂群算法的供水泵站优化运行研究[J]. 王圃,郑成,杨俊. 给水排水. 2017(06)
[6]建筑叠压供水泵组变频节能优化控制方法[J]. 张永明,李丽,丁宝,于智慧,刘群. 智能建筑电气技术. 2016(06)
[7]城市典型用户四季用水模式变化规律的确定及分析[J]. 刘春霞,王琰,沈磊,许登阁,巫京京. 供水技术. 2015(04)
[8]基于遗传算法BP神经网络的恒压供水系统的研究[J]. 吕国芳,张明艳. 电子设计工程. 2015(15)
[9]基于遗传算法的城市供水泵站优化调度[J]. 刘磊,肖军,常海晏. 自动化与仪器仪表. 2014(11)
[10]基于目标电耗的供水泵站节能分析[J]. 陈艳慧,李志鹏,杨建文,易玲. 中国给水排水. 2014(05)
博士论文
[1]空调冷冻站“无中心控制”系统研究[D]. 代允闯.清华大学 2016
[2]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
硕士论文
[1]箱泵一体化叠压供水系统优化设计及应用研究[D]. 刘畅.哈尔滨工业大学 2018
[2]高层建筑无负压二次供水系统节能研究[D]. 王乐.北京交通大学 2018
[3]基于BACnet的恒压供水控制系统[D]. 郑锦泽.广东工业大学 2018
[4]面向系统节能的智能供水泵组自适应控制技术研究[D]. 蒙晨.浙江大学 2018
[5]恒压供水PLC控制系统设计与实现[D]. 龚真蕊.山西农业大学 2016
[6]天津地区高层建筑用水规律及其二次供水系统的节能优化[D]. 陈凯.天津大学 2017
[7]基于PLC和变频器的叠压供水控制系统设计[D]. 曾繁玲.湖南大学 2016
[8]变频供水技术的优化研究[D]. 柯圣华.长安大学 2016
[9]基于遗传算法的供水系统的节能研究[D]. 杨建文.长沙理工大学 2015
[10]智能建筑中楼宇自动化系统的设计与实现[D]. 刘云.华北电力大学 2015
本文编号：3127057
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变频恒压供水控制系统结构图
安徽建筑大学硕士学位论文第二章相关理论和技术-10-第二章相关理论和技术2.1新型建筑智能化平台目前，楼宇自动化系统是基于不同子系统的集散式控制系统架构[43]，无论完全集中式控制系统还是集散型控制系统，它们都是集中式控制平台，把整个建筑中不同功能子系统视为一个整体，通过设置中央监控站收集各子系统信息进行处理并监控和管理。如图2-1所示，包括了照明系统、暖通空调系统、给排水系统以及安防系统等不同功能子系统。而楼宇自动化系统中，不同功能的子系统可能同时在同一个建筑空间区域中存在，即这些不同功能的子系统通过相互间的必要的信息交互同时为这一建筑空间提供服务，需要进行信息交互与融合，而当前楼宇自动化系统架构下，很难实现不同功能子系统间通过信息交互实现更好的控制功能。由于建筑空间拓扑结构与集中式控制系统架构不一致，在实际使用过程中需要对不同功能子系统进行组态以及现场软硬件配置等进行大量工作，并且系统升级改造困难。同时，不同建筑物空间结构、服务功能各不相同，难以将已经开发成熟的楼宇自动化系统直接复制扩展到其它建筑物中，使得楼宇自动化系统可扩展性差。图2-1基于不同子系统的集散式控制系统架构建筑物的基本单元是由各空间单元构成的，如图2-2所示，各建筑空间单元中的机电设备、服务功能、各类应用终端基本相同，因而建筑空间单元是组成各类建筑物的可复制性基本单元。由此，清华大学建筑节能研究中心研究出一种新型建筑智能化平台，该平台突破现有控制系统以不同子系统进行功能划分控制，
安徽建筑大学硕士学位论文第二章相关理论和技术-11-而是基于建筑空间单元分布，将建筑空间单元中控制单元以标准化、平等化为原则集成于一体原则，建筑中各控制单元进行组网形成一种自组织、自识别、无中心控制系统。图2-2面向建筑空间单元的子系统新型建筑智能化平台的核心元件为无中心计算节点CPN，CPN节点内部由处理器、数据线接口、存储器以及驱动控制单元（DriveControlUnit，DCU）通信接口四个主要部分组成，如图2-3所示。每个CPN节点均嵌入一个微处理器芯片，具有高效的运行计算与信息的能力，CPN节点相当于一台小型智能处理器。新型建筑智能化平台已经完成对CPN节点硬件和无中心操作系统TOS（Things’OperatingSystem，TOS）的开发，并初步验证了该平台在楼宇自动化系统中无需系统组态、现场配置等繁杂工作，整个无中心系统具有快速开发、安装以及“即插即用”的特点。CPN内的TOS系统，定义了CPN之间的通信协议和计算模式等。由于CPN节点只需与相邻节点进行通信，通信协议由物理层、链路层和应用层构成。此外TOS系统对CPN网络中各种计算任务进行了定义，即把计算任务分解成成若干个按一定程序执行的事件，各事件通过模块化、标准化、可复制的基本算子或者典型算子的不同组合完成逻辑控制任务。图2-3CPN节点硬件结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]楼宇自控系统的智能化发展研究[J]. 王长宝,赖永福. 质量与认证. 2020(05)
[2]建筑智能化中楼宇自控系统的应用研究[J]. 张建涛,张继庆. 山西建筑. 2020(09)
[3]无负压给水设备节能技术研究[J]. 任淑军. 现代制造技术与装备. 2018(10)
[4]基于遗传算法的供水系统优化调度研究[J]. 叶爱媛. 中国给水排水. 2017(21)
[5]基于改进人工蜂群算法的供水泵站优化运行研究[J]. 王圃,郑成,杨俊. 给水排水. 2017(06)
[6]建筑叠压供水泵组变频节能优化控制方法[J]. 张永明,李丽,丁宝,于智慧,刘群. 智能建筑电气技术. 2016(06)
[7]城市典型用户四季用水模式变化规律的确定及分析[J]. 刘春霞,王琰,沈磊,许登阁,巫京京. 供水技术. 2015(04)
[8]基于遗传算法BP神经网络的恒压供水系统的研究[J]. 吕国芳,张明艳. 电子设计工程. 2015(15)
[9]基于遗传算法的城市供水泵站优化调度[J]. 刘磊,肖军,常海晏. 自动化与仪器仪表. 2014(11)
[10]基于目标电耗的供水泵站节能分析[J]. 陈艳慧,李志鹏,杨建文,易玲. 中国给水排水. 2014(05)
博士论文
[1]空调冷冻站“无中心控制”系统研究[D]. 代允闯.清华大学 2016
[2]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
硕士论文
[1]箱泵一体化叠压供水系统优化设计及应用研究[D]. 刘畅.哈尔滨工业大学 2018
[2]高层建筑无负压二次供水系统节能研究[D]. 王乐.北京交通大学 2018
[3]基于BACnet的恒压供水控制系统[D]. 郑锦泽.广东工业大学 2018
[4]面向系统节能的智能供水泵组自适应控制技术研究[D]. 蒙晨.浙江大学 2018
[5]恒压供水PLC控制系统设计与实现[D]. 龚真蕊.山西农业大学 2016
[6]天津地区高层建筑用水规律及其二次供水系统的节能优化[D]. 陈凯.天津大学 2017
[7]基于PLC和变频器的叠压供水控制系统设计[D]. 曾繁玲.湖南大学 2016
[8]变频供水技术的优化研究[D]. 柯圣华.长安大学 2016
[9]基于遗传算法的供水系统的节能研究[D]. 杨建文.长沙理工大学 2015
[10]智能建筑中楼宇自动化系统的设计与实现[D]. 刘云.华北电力大学 2015
本文编号：3127057
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