一种应用于质子重离子医院设备区的HVAC控制系统的制作方法

本发明属于面向行业及企业信息化的应用系统技术领域，具体的说是涉及一种应用于质子重离子医院设备区的HVAC控制系统。

背景技术：

目前，随着中国经济的发展，社会的整体生活水平日益提高，人们的日常消费也越来越高，相应的整体生活必需配套设施也在逐步建设和完善。十二五期间，国家也在开始逐步加大对社保医保建设的改革，逐渐重视社会医疗的建设和民生关注，卫生部今年更是开始全面推行“先看病后付费”制度，从而全面带动了相关医疗产业的发展，医院建设就是其中一个分支。为了应对越来越多出现的肿瘤疾病和各种癌症，除了常规性的医院建设，国家也在逐步加大这一类型的医院建设，医院的建设只是基础建设，而实现这一目标的重中之重在于相应配套医疗设备的配置搭建。

质子重离子医院是集医疗、科研、教学于一身，以国际尖端放射治疗质子重离子放射治疗技术为主要治疗手段的现代化、国际化肿瘤中心，是拥有质子重离子放疗技术的医疗机构。医院在提供尖端质子重离子治疗作为主要治疗手段的同时，结合其他放化疗等肿瘤诊疗手段，为各类肿瘤筛查、诊断和治疗提供强有力的设备技术支撑。

本发明的PT区域专门设置集散控制系统，它实时监控PT区域内的公用设备，确保供电的可靠性、空调的舒适性、工艺冷却水温的稳定性、给排水管线的正常性、PSS个人安全防范的安全性以及消防设施有效性的运行状态。它实际也是楼宇设备自动化（BA）。只是在PT区域内，由于PT设备对公用设备的要求更高，公用设备的运行状态、正常与否，直接影响到PT设备能否正常工作和开机率，因此它在功能要求上的可靠性优于一般的（BA），对公用设备的控制内容更多，有许多监控内容是一般（BA）是没有的。PT区域集散控制系统是将医院PT区域内的建筑设备和工艺设备进行分散控制、集中监视、管理，实现了一体化监测和管理系统，从而提供一个更安全、更可靠的PT设备工作环境。通过优化控制提高设备运行的管理水平，同时也达到节约能源和运行成本，并能方便地实现设备管理自动化。

HVAC是Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文缩写，就是供热通风与空气调节。 既代表上述内容的学科和技术，也代表上述学科和技术所涉及到的行业和产业。 HVAC又指一门应用学科，它在世界建筑设计和工程以及制造业有广泛的影响，各国都有HVAC协会，中国建筑学会暖通分会即中国的官方代表机构。传热学、工程热力学、流体力学是其基本理论基础，它的研究和发展方向是为人类提供更加舒适的工作和生活环境。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种应用于质子重离子医院设备区的HVAC控制系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种应用于质子重离子医院设备区的HVAC控制系统，其由HVAC控制系统平台架构的设计、HVAC控制系统通讯方式和接口的设计、HVAC控制系统通讯速率和响应时间的设计、HVAC控制系统针对性功能的设计和空调机组高精度温湿度控制的设计五部分组成；所述HVAC控制系统由服务器、管理工作站、操作软件、应用软件、数据库软件、通用DDC控制器、专用DDC控制器和末端设备组成。2、根据权利要求1所述的一种应用于质子重离子医院设备区的HVAC控制系统，其特征在于：在所述HVAC控制系统通讯方式和接口的设计中，HVAC控制系统通讯方式采用BACnet数据通信协议，HVAC控制系统的接口采用OPC接口，HVAC控制系统的网络架构由信息管理层网络、楼宇控制层网络和末端设备控制层组成。

在HVAC控制系统通讯速率和响应时间的设计中，HVAC控制系统采用以太网络构架，其能够充分利用网络带宽，显示速度有质的飞跃。

在HVAC控制系统针对性功能的设计中，针对性功能包括操作员访问权限的设置、报警管理功能、趋势分析功能、计划安排功能、创建和编辑图形、电子文档功能、系统配置和维护、动态绘图仪、信息和报告功能和动态图像显示功能。

在空调机组高精度温湿度控制的设计中，各个工况的理论模型建立需要涉及的参数包括水蒸气饱和压力、温度、相对湿度、绝对湿度、含湿量、焓值和露点。

HVAC控制系统平台架构共分4层：现场层、控制层、管理层和传输层。

本发明的有益效果是：HVAC控制系统平台的安全性和可靠性是对智能建筑的基本要求，是本系统集成工程设计所追求的主要目标。本工程设计将以业主需求分析着手，并以得到业主认可的需求为目标来开展工作。本发明在保证先进性的同时，以提高工作效率，节省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用和效益，争取获得最大的投资回报率，以保证HVAC控制系统平台的合理性和经济性。

本工程设计及其实施将按照国家和地方的有关标准进行。我们所选用的系统手段和软件将尽可能符合工业标准或主流模式，符合标准化要求。工程的整体方案及各子系统方案将保证具有明显的先进特征。考虑到电子，信息技术的迅速发展，本设计在技术上将适度超前，所采用的设备，产品和软件不仅成熟而且扩展升级性强，符合先进性要求。系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容性和可扩充性，即使不同的设备产品综合在一个系统中，又可使系统能在日后得以方便地扩充，并扩展另外的设备产品，具有结构化和可扩充性。HVAC控制系统是一个完美无瑕的建筑物设备监控系统和楼宇智能化集成系统，系统是典型的海量系统，系统容量可轻易达到百万点以上。

DDC控制器使用了133MHz/32位的CPU，由于16位CPU同一时间的数据处理速度只有32位的CPU的1/2, DDC控制器其数据处理速度同频率16位CPU的两倍，保证可以满足复杂的控制应用。

另外，HVAC控制系统的每个DDC控制器，其内存容量最小32兆，最大72兆，由于充足的内存容量，DDC控制器可以保存更多的趋势数据，因此，如果中央工作站或网络出现问题，可以长期确保趋势数据的完整性。

同时，DDC控制器大内存给用户带来了其他更多的益处，例如HVAC控制系统DDC控制器提供2种自整定功能：Loop tuning和MFA功能，其中，Loop tuning是一种定时PID自整定功能，它的整定功能是不连续的，而HVAC控制系统独家提供的MFA（无模型自整定）功能，它实际上是一套内置于DDC控制器的专家系统，它会自动挑选最有价值的历史数据进行动态存储，通过调用历史数据进行计算，给出当前控制回路的最佳设定值。其过程是实时的，连续的自整定过程。而巨大的历史数据存储，复杂的参数计算，如果HVAC控制系统DDC控制器高速的数据处理速度，巨大的内存容量，其功能的实现是不可想象的；同样HVAC控制系统内置于DDC控制器的其他专家系统，例如大量的节能模块，也得益于HVAC控制系统DDC控制器高速的数据处理速度以及巨大的内存容量。

另外，基于现在的智能楼宇管理系统通过集成了越来越多的子系统，本来就非常紧张的通讯带宽被大大占用了，造成相当大的通讯负担，所以，HVAC控制系统还提供虚拟DDC控制器，虚拟DDC控制器是智能化楼宇管理系统的一个组成部分。它是一个预先编制好的楼宇级网络DDC控制器，没有硬件，运行在工作站的环境中。虚拟DDC控制器可以用在那些需要有DDC控制器但又无需I/O点联接的应用。主要用于与第三方系统的集成，可以降低集成的软件点大约1/2的网络开销。

所以，HVAC控制系统完全可以满足最复杂楼宇控制和管理的需要。并楼宇管理系统在信息管理、开放集成、处理速度、结构化、标准化设计、安全性和可靠性方面均处于领先地位。

附图说明

图1是本发明中BACnet原理示意图；

图2是本发明HVAC控制系统的网络架构图；

图3是本发明控制系统的焓湿图和空调除湿原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

如图1至图3所示，一种应用于质子重离子医院设备区的HVAC控制系统，其由HVAC控制系统平台架构的设计、HVAC控制系统通讯方式和接口的设计、HVAC控制系统通讯速率和响应时间的设计、HVAC控制系统针对性功能的设计和空调机组高精度温湿度控制的设计五部分组成：

①HVAC控制系统平台架构的设计

HVAC控制系统平台架构基于C/S、B/S的多层网络结构，与其他子系统的集成应支持包含目前楼宇自控及信息产业中绝大多数的标准：能以COM/DCOM、TCP/IP、BACnet、ODBC、OPC、Active X、JAVA、XML、Modbus等不同技术与其它系统结合。系统由服务器、管理工作站、操作软件、应用软件、数据库软件、通用DDC控制器、专用DDC控制器和末端设备（各类传感器、阀门和执行机构）等组成。

网络架构共分4层：现场层、控制层、管理层和传输层。

1、现场层：即DDC至现场扩展模块或带串口等通讯现场设备，现场层包括传统的楼层级网络（FLN），主要用于连接末端设备DDC控制器，如可联网的风机盘管DDC控制器，VAV末端DDC控制器、点扩展模块等。

2、控制层：即DDC通讯层，HVAC控制系统控制层（DDC通讯层）网络由DDC控制器和工作站组成，命名为ALN（楼宇控制层网络），主要的DDC控制器包括POWER MEC（模块化设备控制器）控制器和PXC MODULAR系列（可编程模块化控制器）控制器。楼宇控制层网络（BLN）采用点对点（Peer to Peer）的通信方式，同一条楼宇控制层网络（BLN）上的DDC控制器可以进行无主从的对话，并不依赖与工作站，网络上任一节点故障时不影响系统的正常运行和数据传输。

楼宇控制层网络（BLN）根据使用场合可选用RS485 BLN、TCP/IP或BACnet/IP 3种类型， PXC Compact（紧凑型可编程控制器），以BACnet/IP通讯接口进行通讯，无需外加转换模块。

每个PXC Compact控制器都有独立的IP地址，使用BACnet/IP协议互联，通讯速率在10M/100Mbps自动切换。每台工作站管理可以管理64条BACnet/IP网络（同时还能连4条RS485 BLN网络），而每条BACnet/IP网络可最多包括1000个设备，包括工作站和DDC控制器。BACnet/IP的物理链路可利用建筑物的综合布线系统。支持静态IP地址和DHCP动态分配方式。

HVAC控制系统基于标书，系统图，点数表，控制原理图进行配备，所提供的系统配置完全符合标书要求的优化配置，经过HVAC控制系统设计优化，控制层每条总线下的DDC控制器总点数不超过均不超过100个监控点，各个点至末端距离均不超过60米。

3、管理层。管理层主干网采用以太网方式进行信息交换处理。（TCP/IP通信协议）。智能化楼宇管理系统的信息管理层网络（MLN）按IEEE802.3标准规划，构建高速标准化以太网络（Ethernet）平台，采用TCP/IP、BACnet/IP等标准协议，传输速率10M/100Mbps自动切换。信息管理层是基于Client /server、Browser /Server架构的多层网络结构，管理传输层主干网采用高速以太网方式进行信息交换处理。

HVAC智能化楼宇管理系统与其它建筑物智能系统的信息集成、数据交换在此层网络上实现。信息管理层网络的物理链路可利用建筑物的综合布线系统，采用VLAN技术划分HVAC智能化楼宇管理系统专用局域网。信息管理层主要由工作站、服务器、客户机、打印机、UPS等硬件设备组成，除此之外HVAC智能化楼宇管理系统的带以太网接口的PXC Compact DDC控制器也可以直接连接在信息管理层上。HVAC智能化楼宇管理系统在信息管理层上提供多种服务器。在信息管理层上必须配置1台HVAC工作站实时监控数据，其余服务器可根据信息管理功能需要进行选择。DDC及带RS485接口的设备信息通过网络DDC控制器（协议转换器）上传至工作站，由工作站同数据库进行信息交换

4、传输层。OPC方式集成的系统，如能耗监测管理系统直接以以太网方式接入交换机。其他现场RS485通讯接口，如空调水泵调速控制装置、冷水机组、生活给水计量流量计、冷水总管，热水一次水总管计量能量计等位于现场的设备，将通过网络转换器就近接入交换机，通过传输层以太网传入。所有集成监控信号最后在总控中心完成统一集成。传输层均采用星形连接方式，TCP/IP通讯协议。

②HVAC控制系统通讯方式和接口的设计

众所周知，自动控制数据通信网络与信息网络不同，自动控制数据通信不仅要解决信号的互通和设备的互连，更需要解决信息的互通问题，即信息的互相识别、互相理解和互可操作。

所谓信号的互通，即两个需要互相通信的设备所采用的通信介质、信号类型、信号大小、信号的输入/输出匹配等几方面参数以及数据链路层协议符合同一标准，不同设备就能连接在同一网络上实现互连。

如果仅仅实现设备互连，但没有统一的高层协议，不同设备之间还不能相互理解、识别彼此所传送的信息含义，就不能实现信息互通，也就不可能实现开放系统之间的互可操作。互可操作性是指连接到同一网络上不同厂家的设备之间通过统一应用层协议进行通信与互用，性能类似的设备可以实现互换，它是自动控制数据通信网络区别于一般IT网络的重要特点。

在这种情况下，BACnet 应运而生，BACnet是由美国采暖、制冷、与空调工程师协会为楼宇自动控制网络制定的一种数据通讯协议。它于1995年颁布，同年成为美国国家标准（ANSI）。2000年1月在挪威ISO国际会议上，15个国家一致通过BACnet作为国际楼宇自控标准草案，中国明确表示支持BACnet成为国家标准。BACnet最重要的特点是建立了一种统一的数据通信格式，它定义了18种对象、35种服务，按照BACnet标准生产的设备就可以自由进行通信，从而实现真正的互操作性。与其他控制总线标准不同的是BACnet是一个完全开放的协议标准，任何人都可以对其提出改进方案，并且不需要支付任何专利费用。BACnet协议的推出，使得楼宇系统的集成开放化，满足了业主们需要寻找一种能打破单一供应源垄断，开展竞标和允许选择最佳产品的开放系统的市场需求。BACnet标准的诞生，结束了楼宇自动化领域众多厂家各自为政的局面。

BACnet作为一种标准的开放式数据通信协议，允许混用不同厂家的设备，并能为这些设备提供统一的数据通信的服务和协议的操作平台。这个仅给用户提供了更大的选择空间，而且给系统的升级、维护提供了灵活性。在分布式自控系统中，各节点要实现互操作，就必须使互操作的信息或报文在互操作节电间准确无误地进行传输。传输互操作信息或报文的工具就是通信网络。因此，BACnet标准也必须定义在楼宇自控设备之间传输互操作和管理信息或报文的通信网络。

BACnet标准实现互操作的关键在于面向对象分析和设计方法的应用：1）定义了楼宇自控设备的互操作表示方法---对象；2）定义互操作楼宇自控设备互操作楼宇自控设备互操作----命令，或信息的定义----服务；3）定义在互操作楼宇自控设备间传输服务的工具----通信网络；4）定义互操作信息的语法和格式----编码；5）定义了协议的验证和测试。以上构成了BACnet基本内容中五个相互联系的主要部分。对象、服务和通信网络之间的关系如图1所示。

HVAC控制系统的BACnet HVAC工作站软件和BACnet控制器是集以太网技术、WEB技术、开放技术、微芯片技术、专家平台技术以及无模型控制技术与一体的新一代楼宇控制系统，其还有在兼容性和可靠性方面无与伦比的优势。

BTL认证：为了保证BACnet设备的互操作性，BACnet测试实验室（BTL）向行业发布经过BACnet实验室测试通过的设备列表，并对通过测试的产品颁发BTL认证标志。BACnet制造商协会（BMA）和BTL（BACnet测试实验室）定义了6种类型的标准设备：1）B-OWS(BACnet－工作站级)；2）B-BC(BACnet－通用控制器级)；3）B-AAC(BACnet－现场控制器级)；4）B-ASC(BACnet－专用控制器级)；5）B-ASC(BACnet－执行器级)；6）B-ASC(BACnet－传感器级)。

对于BACnet设备而言，B-OWS(BACnet－工作站级)要求完成所有BACnet功能，是对互操作性要求最高的BACnet设备，HVAC顶峰系统BACnet保证了同其他BACnet标准生产的设备进行自由通信，从而实现真正的互操作性。带BACnet选项的软件平台提供更新的BACnet功能，提升了工作站的性能，支持已经BTL认证的控制器新版本。软件平台的BACnet选项提供以太网BACnet/IP 客户端和服务器的集成功能。客户端选项支持与HVAC和第三方BACnet系统和设备的通讯，可实现以下功能：监视和命令BACnet对象，建立BACnet时间表，备份BACnet数据库，接受和确认BACnet报警,建立和读取BACnet趋势记录等。服务器选项支持将HVAC P2协议内的点输出为BACnet的对象，以供第三方BACnet的客户端监视和命令。

随着BACnet 控制器和BACnet 软件平台的发布，HVAC自控系统已经全面实现了对BACnet的支持。最新的控制器和工作站软件为楼宇控制领域创造了完全兼容的工作站和设备级平台。为使用标准协议的楼宇系统提供了集成的方便。实际上，新的控制器版本已经通过BTL（BACnet 测试实验室）的认证，从而保证对BACnet协议的完全支持。工作站软件的设计也是符合BTL认证的需要。

OPC接口：HVAC楼宇管理系统是集现代信息集成技术、开放式通讯技术、集散式自动化控制技术为一体的智能化系统，其网络架构由信息管理层网络（MLN），楼宇控制层网络（BLN）和末端设备控制层（FLN）组成，其中楼宇控制层网络（BLN）是HVAC智能化楼宇管理系统的核心。

HVAC智能化楼宇管理系统采用集散控制系统，分散控制、集中监控管理，按“危险分散”原则设计，任一节点故障时均不致影响系统的正常运行和信号的传输，保证每个子系统都能相对独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，不同子系统按管理需求可实现互连、互通及联动操作。

③HVAC控制系统通讯速率和响应时间的设计

1）现场层：DDC至TX-I/O扩展模块速率38.4K；2）控制层10/100M每个DDC控制器都有独立的IP地址，使用BACnet/IP协议互联，通讯速率在10M/100Mbps自动切换；3）管理传输层主干网为≥100M，HVAC控制系统 HVAC智能化楼宇管理系统通过标准的TCP/IP协议实现工作站之间互相通信，管理传输层主干网采用标准的高速以太网方式进行信息交换处理，兼容所有按IEEE802.3标准规划，构建高速标准化以太网络（Ethernet）平台；4）DDC采样精度为12位，数据显示分辨率为小数点1位。

HVAC智能化楼宇管理系统在BA控制领域率先采用了以太网络构架，由于其构架先进，可充分利用网络带宽，显示速度和RS485构架相比有质的飞跃，响应时间计算如下：工作站上解释一条命令小于0.5秒；总线的通讯速率为100Mbps，每祯命令的平均字节数为32字节，每条总线上的设备为72个；DDC的CPU运行速度为133MHz，DDC的命令翻译程序平均由64条指令组成，8个时钟周期执行一条指令。

实时数据传送时间 = 100毫秒 [继电器反应时间]+ 1540微秒（64 * 8 / 133000000）[DDC的命令翻译程序,以400点计]+ 100毫秒 [总线上的数据冲突时间]+ 10毫秒（1 /（2000000 / （8 * 32 * 72）））[总线上的命令传输时间，以2M带宽计]+ 0.5秒钟 [工作站解释命令时间为0.5秒]，结果约等于700ms，可以看到子系统的实时传送时间1秒。

系统控制命令的传输，控制命令传输的时间与数据传输的时间相同，仅仅是传输的方向相反。设备响应时间 = 100毫秒 [继电器反应时间]+ 1540微秒（64 * 8 / 133000000）[DDC的命令翻译程序,以400点计]+ 100毫秒 [总线上的数据冲突时间]+ 10毫秒（1 /（2000000 / （8 * 32 * 72）））[总线上的命令传输时间，以2M带宽计]+ 0.5秒钟 [工作站解释命令时间为0.5秒]，结果约等于700ms，所以开始执行动作的响应时间小于1秒。

从系统工作子站到系统服务器之间数据传输的时间小于1S，按照100M以太网数据传输的时间计算。

1）总控中心显示屏数据刷新时间=700ms(系统实时数据传输时间)+1S(从系统工作子站到系统服务器之间数据传输的时间)+ 0.5秒钟 [工作站解释命令时间为0.5秒] =2200ms，总控中心显示屏数据刷新时间≤3秒。

2）总控中心发出控制指令至被控设备动作时间＝1S(从系统工作子站到系统服务器之间数据传输的时间)+700ms(系统控制命令的传输时间)=1700ms，分控中心发出控制指令至被控设备动作时间≤2秒.

④HVAC控制系统针对性功能的设计

操作员访问权限：

通过访问权限允许系统管理员分配不同的权限给每个应用程序的使用者。例如，一个操作员可能需要编辑一个计划事件，但不需有编辑图形的权限。每个应用软件都有查看、编辑和命令权限。给定的权限会随操作员保存到任何终端，现场控制器的工作站或操作员界面。这就赋予了系统管理员按不同等级的操作员或按需要设定权限的能力。用户账户基于已经存在的Windows用户账户；应用程序的权限基于查看、编辑和命令权限，这些权限根据不同需求可分配给操作员；每个操作员都有自己个人的密码；通用访问权限在整个系统范围内有效；访问还可赋给对象（比如：点）；能记录操作员登陆和退出工作站和现场控制器的活动日志

报警管理：

报警管理允许操作员在警报发生时进行报警故障检测，而不会影响当前任务。报警管理功能允许操作员查看、检测只与他们的工作或区域相关的警报。报警管理包括：即时警报和状态的报警简易列表；报警优先级别被划分为6级，并赋给不同的颜色方便观察；支持.wav文件的声音报警；增强报警的分配；报警信息包括操作员的身份信息；查看报警历史记录；附上报警记录的备忘录；给每一个报警器定制报警信息，以此提供特定的操作员说明；可选择警报管理程序。

趋势分析：

软件具有趋势分析功能，允许操作员方便的监控、存储点值的历史记录。趋势控制对于监控关键点或者其他重要点尤其有用，比如：排气湿度或相对湿度。趋势点数据在工作站上可通过现场控制器自动采集，并且在网络上的任何工作站都可获得趋势点数据。趋势报告易于创建。简单易用的趋势分析向导以指导操作员构建和使用趋势策略。用户无需了解楼宇系统的复杂性既可报告信息。

计划安排：

计划安排程序操作简单，易于理解。他可以让用户创建计划，以此来反映楼宇特定的活动。计划的安排包括一般日子和特殊日子的一周计划，以及为了节假日和特殊事件而准备的特殊计划。计划的灵活性让最佳活动安排也能与设备相关，这些设备报告也可事先进行计划安排。

创建和编辑图形：

运用基于Microsoft Windows之上的强大的图形软件，我们能很容易的创建和编辑图形。图形软件含有基本的绘图功能包括：直线，框架，园，弧线，椭圆以及更多字体、大小、和颜色的文本。有多组合的颜色调色板，操作员可选择使用标准的颜色，或自定义。图形软件支持数据库功能，允许操作员从模板窗口中选择HVAC图标并把他们放置在新的图纸上。操作员也可以从绘图包或者是AutoCAD绘图包中导入已经存在的图样。

电子文档：

每次修订的电子库包含了：当前版本信息、在线帮组与可打印的用户操作指南。这些文件详细记录了如何一步步最大程度的使用每个程序的步骤，并且允许快速浏览整个系统。

系统配置和维护：

备份工具提供一下功能：备份和回复数据库、计划安排数据库备份、删除不想要的备份，腾出磁盘空间。系统资料为定义、配置与管理整个楼宇控制网络提供了图像的、全系统的控制。

动态绘图仪：

同时动态绘图仪显示多达15个点的数值便于诊断和调试系统。获取并存储趋势图表以供将来参考。简便地建立并保存点在模板上，在需要时运行。

信息和报告：

软件极大的增强了信息和报告功能，不仅能提供给用户信息，而且能深度监控整个楼宇环境。简单的报表已实现标准化。当需要获得信息时，用户不必担心楼宇控制系统的复杂性。软件包括了60多种可以配置的报表模板。可提前制定年度计划或跨年度计划，在需要时运行。报告可以根据个人选择按计划区打印、保存或者以E-mail的形式寄出。用户计划好报表后，即使在他离开时，也不会错过任何报告和重要信息。

动态图像：

自动显示点的信息，并且在图形上动态更新；图形链接至逻辑结构图上，这样在设备选择上，操作员可迅速地在建筑平面图上选择相应空气处理单元；通过名称或点便可从其他的应用软件屏幕诸如：报警屏幕或趋势图上，直接访问图形；动态图形可以让用户在基于点值的基础上，定义控制的视觉活动；通过每个图形都能查看和命令点值；模拟条可添加到图形中，用以监控和控制模拟值比如设定点或静态空气压力，上下限也同时会显示；图形可与相关的应用程序或文档链接；图形可按操作员的需要创建，并进行自定义。

⑤空调机组高精度温湿度控制的设计

四个治疗仓是PT区的重要区域，四个治疗仓分别由一台空调控制，室内温湿度的恒温恒湿直接影响着房间设备的测量的准确性和治疗的效果。在四个治疗仓无法安装精密空调的前提下，只能通过对常规四管制空调的改造和程序的精细调试以达到治疗仓恒温恒湿的效果。

改造内容：复核进出水总管的压力、温度和流量，实现对冷热源压力和温度的监测；复核进入每台空调的冷量和热力是否符合需求，现场实际是冷量足够，热量不够，在无法加大末端进出水总管管径的情况下，加一台电加热设备是比较可行的方法；冷水阀和热水阀要实行一定精度的线性控制，保证流量的线性可控，同时阀门要具有动态平衡功能，已平衡管网的压力波动；原设备湿膜加湿的开关量点控和加湿方式太过于粗放，加湿量不是太大就是太小，不均匀。换一台雾化蒸汽比例加湿器能实现加湿量的均匀释放和比例可控；高精度的控制需要高精度的传感器，普通的温度传感器精度在0.6，湿度在5%，高精度传感器的温度误差级别在0.1，湿度在1%，送风温湿度、回风温湿度、房间温湿度都需要高精度传感器；长期收集数据，在不同的室外温湿度工况下，收集每台治疗仓对应的空调数据，室外温湿度、送风温湿度、回风温湿度、冷热水阀开度、加湿器比例开度、电加热比例开度和房间温湿度的相关性。建立不同工况的模型，得出相对应的控制逻辑，再在此基础上长时间观察温湿度的调幅比例，相应调整控制逻辑的PID值。

注释：当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器（比例-积分-微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID（比例（proportion）、积分（integration）、微分（differentiation））控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t）与输出u (t）的关系为u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。各个工况的理论模型建立涉及很多参数：温度、湿度（包括相对湿度和绝对湿度）、含湿量、焓值、露点、水蒸气饱和压力等。

温度：是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。

相对湿度：指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比。也可表示为湿空气中水蒸气分压力与相同温度下水的饱和压力之比。

绝对温度：在标准状态下(760mmHg)每立方米湿空气中所含水蒸汽的重量，即水蒸汽的体积密度.ρ=2.169P/(273.15+θ)(1)式中，ρ为绝对湿度(g/m3)，其中P为水蒸气压，单位Pa 。

含湿量：含湿量是指湿空气中与一千克干空气同时并存的水蒸气的质量。

焓值：是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。工程中简称为焓，是指一千克干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和。

露点：又称露点温度（Dew point temperature），在气象学中是指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。

水蒸气饱和压力：又称饱和蒸汽压，指密闭条件下水的气相与液相达到平衡即饱和状态下的水蒸气压力。该压力数值与对应的温度有关。

图3为焓湿图和空调除湿原理，人体舒适区域为温度22-27，相对湿度40%-60%。图中以高温高湿35度60%空气空气为例，绝对湿度为22g/kg，第一步经过降温使原空气降温至露点温度27摄氏度，焓值降低，此时原空气中的相对湿度已饱和100%，绝对湿度还在22g/kg，第二步则继续降温至舒适区域对应的露点温度14摄氏度，此时空气中的相对湿度100%，但绝对湿度只有10g/kg，水汽通过冷盘管析出，这时候原空气中的湿度就除掉了，这个过程就叫做过冷除湿。第三步把处理过的空气重新加热至24摄氏度，焓值增加，绝对湿度不变10g/kg，但相对湿度降低至53%。此时就完成了一个完整的模型。这种模型对应的是夏天的大部分时间、春季的艳阳天、黄梅天等常见天气。

第二种模型是把高温低湿的空气通过降温加湿的方法把空气处理到舒适区域，过程一定是先降温至舒适温度，再加湿至舒适湿度，如果先加湿的话，由于热空气的含湿能力要比冷空气要强的多，会造成原空气高温高湿，再通过第一种模型来处理，这样会增加很多能耗。这种模型对应的是秋末初冬的艳阳天。

第三种模型是把低温低湿的空气通过加温加湿的方法把空气处理到舒适区域，过程一定是先加温至舒适温度，再加湿至舒适湿度，如果先加湿的话，由于冷空气的含湿能力要比热空气要弱的多，会造成原空气绝对湿度不够，即使相对湿度已经饱和到100%。这种模型对应的是冬天的大部分时间。

第四种模型是把低温高湿的空气通过降温除湿再加温的方法把空气处理到舒适区域，过程一定是先降温至舒适温度对应的露点温度，把绝对湿度降下来，再加湿至舒适湿度。这种模型对应的是冬天的下雨时间。通过上面各个不同工况和相对于的各个模型的构建，使得高精度控制的理论模型得以建立。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。