面向城市轨道交通车站的温度调节系统及方法
【专利摘要】本发明公开一种面向城市轨道交通车站的温度调节系统及方法，其中：所述PID控制器通过硬线IO模块与温度检测器、水阀控制器连接；所述IO模块采集温度检测值与水阀的开度值，将PID控制器的阀门开度设定值输入到水阀控制器上，实现对水阀开度控制；同时所述通信模块与风机的变频器相连，采集其频率反馈值并发送所述PID控制器计算出的频率设定值，实现对风机变频器的控制。本发明利用主辅两级调节、多点测量多点控制的方式提高了调节的精度与适用性；同时利用PID静差小，阶梯式调节块的各自优点分情况的实现调节，提高了系统调节的速度；最后结合硬件与软件将其整合成系统，安装方便，操作简单，增加其实用性。
【专利说明】面向城市轨道交通车站的温度调节系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种面向城市轨道交通车站的温度调节系统及方法，能够广泛应用于城市轨道交通地下车站的暖通系统中，也可扩展应用于大型建筑系统内，系统架构通过作用于空调机组、空调群控等设备之上实现对轨道交通地下车站的站内温度调节功能。
【背景技术】
[0002]城市轨道交通的快速发展使乘客对站内环境舒适性的要求越来越高，而站内的温度是衡量其舒适性的重要指标。
[0003]在现有技术中，城市轨道交通的站内温度调节多采用楼宇中的单设备的温差调节或者人工调节。这些调节方式虽在一定程序上起到了调节温度的作用，但由于其固有的缺陷，在轨道交通系统中应用发挥的功能捉襟见肘。例如单设备的调节虽在小空间(如楼宇)范围内应用广泛，但相对于地铁车站特殊的环境，其精度等指标受到极大的限制。例如由于车站内空间大、风管距离长，使调节滞后且平稳性不强，这样不但损害设备而且很耗能；而人工调节自动化程序低，耗费大量的人力成本且调节准确度不高，使调节的效果不佳。
[0004]经检索，申请号为201010169218.1的中国发明专利，该发明公开了一种空调器压缩机频率控制方法及控制装置:“所述方法包括:在空调器所在房间的实际温度与空调器设定温度间的温差大于预设值时，先控制压缩机工作在第一频率，直至所述温差等于所述预设温度值；然后控制压缩机工作在第二频率，直至所述温差等于0°c ;在温差等于o°c、且房间负荷不变化时，根据干预算法控制压缩机频率；在温差等于o°c、且房间负荷变化时，根据干预算法及增量PID算法修正压缩机的工作频率；而在所述温差不大于预设值时，则直接根据增量PID算法控制压缩机的频率。本发明根据温差的不同采用不同的控制算法来调整压缩机的频率，能有效减少控制的超调，最大限度消除控制静差，实现简单、快速、稳定的温度调节。”
[0005]上述发明主要应用于房间内的空调器，通过根据不同的温差条件，对压缩机频率调节，从而实现对房间内温度的调节。此类发现只能针对小型空间有一定效果，对大型建筑空间(如城市轨道交通地下站)的温度调节具有延后性、不准备、不易实现等缺点，在城市轨道交通中实用性不强。
[0006]针对目前这一现状，结合现有的经验技术，利用先进的IT技术与成熟PID控制技术实现系统的整合与创新，从而实现在该技术上的突破。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题是:提供一种面向城市轨道交通车站的温度调节系统及方法，用来实现城市轨道交通地下车站站内温度自动、高效、平稳调节。
[0008]为实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案:
[0009]本发明提供一种面向城市轨道交通车站的温度调节系统，包括:PID控制器，IO模块(模拟输入输出模块)，温度检测器，以及通信模块，其中:所述PID控制器通过硬线IO模块与温度检测器、水阀控制器连接；所述IO模块采集温度检测值与水阀的开度值，将PID控制器的阀门开度设定值输入到水阀控制器上，实现对水阀开度控制；同时所述通信模块与风机的变频器相连，采集其频率反馈值并发送所述PID控制器计算出的频率设定值，实现对风机变频器的控制。
[0010]进一步的，所述温度检测器用于测量空调机组的出风口温度和车站站内公共区温度，它通过IO模块接入到PID控制器内；同时IO模块还与水系统两通阀相连用于检测阀门开度，同时下发开度设定值。
[0011]进一步的，所述PID控制器由两部分控制器组成，一部分用于主回路PID计算，通过此回路可以利用温度设定值与回风管温度差值来得到水阀的开度值；另一部分用于辅回路的PID计算，通过此回路可以利用温度设定值与车站站内公共区的温度差值来得到空调机的频率值。
[0012]本发明提供一种面向城市轨道交通车站的温度调节方法，包括三个部分:
[0013]首先通过对空调机组等出风口的温度检测，将其与设定温度值进行比较处理，利用PID控制器对冷水机组两通阀阀门开度控制来实现对出风口温度的调节，此调节对温度影响较大，属于主调；
[0014]再通过对站内公共区的温度检测，将其与设定温度值进行比较处理，利用PID控制器对空调机组的频率大小进行控制来实现对站内温度的调节，此调节属于辅调；
[0015]最后，若辅调达到最大值，而主调仍有调节空间，此时辅调给予主调一个信号脉冲，主调变换为以时间与室内温度为参数变量的阶梯型调节方式，实现对水阀开度的调节；这三个部分中主调与辅调是都是相互作用、相互协调的，主调直接作用于站内温度的调节影响辅调；辅调由于改变风机风量从而对出风口温度产生影响间接影响主调，同时它还能通过触发主调来改变主调调节方式。
[0016]本发明利用主辅两级调节、多点测量多点控制的方式提高了调节的精度与适用性；同时利用PID静差小，阶梯式调节块的各自优点分情况的实现调节，提高了系统调节的速度；最后结合硬件与软件将其整合成系统，安装方便，操作简单，增加其实用性。
[0017]进一步的，本发明所述调节方法，具体实现步骤如下:
[0018]步骤1:利用空调机组出风管处的温度传感器检测出风机的风量输出的温度值Wt，将设定温度值Ws与此温度值做差得AWm输入到已整定好的PID控制器内进行处理，得到一个0-1之间的无量纲数值队，将此数值乘以100所得数值加上最小开度值作为水系统两通阀阀门开度设定值Kt:
[0019]
【权利要求】
1.一种面向城市轨道交通车站的温度调节系统，其特征在于包括:PID控制器，IO模块，温度检测器，以及通信模块，其中:所述PID控制器通过硬线IO模块与温度检测器、水阀控制器连接；所述IO模块采集温度检测值与水阀的开度值，将PID控制器的阀门开度设定值输入到水阀控制器上，实现对水阀开度控制；同时所述通信模块与风机的变频器相连，采集其频率反馈值并发送所述PID控制器计算出的频率设定值，实现对风机变频器的控制。
2.根据权利要求1所述的面向城市轨道交通车站的温度调节系统，其特征在于:所述温度检测器用于测量空调机组的出风口温度和车站站内公共区温度，它通过IO模块接入到PID控制器内；同时IO模块还与水系统两通阀相连用于检测阀门开度，同时下发开度设定值。
3.根据权利要求1或2所述的面向城市轨道交通车站的温度调节系统，其特征在于:所述PID控制器由两部分控制器组成，一部分用于主回路PID计算，通过此回路可以利用温度设定值与回风管温度差值来得到水阀的开度值；另一部分用于辅回路的PID计算，通过此回路可以利用温度设定值与车站站内公共区的温度差值来得到空调机的频率值。
4.一种面向城市轨道交通车站的温度调节方法，其特征在于: 首先通过对空调机组出风口的温度检测，将其与设定温度值进行比较处理，利用PID控制器对冷水机组两通阀阀门开度控制来实现对出风口温度的调节，此调节对温度影响较大,属于主调； 再通过对站内公共区的温度检测，将其与设定温度值进行比较处理，利用PID控制器对空调机组的频率大小进行控制来实现对站内温度的调节，此调节属于辅调； 最后，若辅调达到最大值，而主调仍有调节空间，此时辅调给予主调一个信号脉冲，主调变换为以时间与室内温度为参数变量的阶梯型调节方式，实现对水阀开度的调节；这三个部分中主调与辅调是都是相互作用、相互协调的，主调直接作用于站内温度的调节影响辅调；辅调由于改变风机风量从而对出风口温度产生影响间接影响主调，同时它还能通过触发主调来改变主调调节方式。
5.根据权利要求4所述的面向城市轨道交通车站的温度调节方法，其特征在于:所述调节方法具体实现步骤如下: 步骤1:利用空调机组出风管处的温度传感器检测出风机的风量输出的温度值I，将设定温度值Ws与此温度值做差得AW&输入到已整定好的PID控制器内进行处理，得到一个0-1之间的无量纲数值ut，将此数值乘以100所得数值加上最小开度值作为水系统两通阀阀门开度设定值1:1
【文档编号】F24F11/02GK103486699SQ201210191066
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月11日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】陈 胜, 吴泾, 吴平, 张开翼 申请人:上海宝信软件股份有限公司