一种车载空调滤网脏堵判断方法与流程

1.本发明涉及空调技术领域，尤其是一种车载空调滤网脏堵判断方法。


背景技术：

2.目前轨道车辆空调系统中的混合风滤网大多采用可重复使用的无纺布滤网，在空调系统工作过程中，滤网上会积累大量的灰尘、污垢等，并滋生大量的细菌等，影响车厢内的空气质量，危害乘客的身体健康。
3.滤网脏堵到一定程度后，会造成车内正压减小，引起空调送风量减小，增加空调系统能耗。因此，空调风滤网需要定期进行清洁。目前，轨道车辆上安装的冷凝滤网一般采用定期清洁的方式，根据使用环境15-40天清洗一次，但由于空气状况的不同，对空调风滤网进行定期清洁，很有可能会造成已达到脏堵极限的滤网超期服务，一方面造成空调能耗升高，另一方面造成车内空气的污染，影响空调冷凝风量、空调制冷效率；或周期过短，而本清洗周期内空气质量较好，未达到脏堵极限的滤网进入清洗程序，造成人力和物力的浪费。
4.为避免出现上述问题，随着大数据技术在轨道车辆运用中的使用，越来越多的项目要求对车辆空调系统诸如滤网脏堵等进行预警，适时进行滤网清洗。
5.现有技术中，空调滤网脏堵的判断及预警通常通过在空调机组设置压差传感器实现，具有成本高，预测数据不准确等缺点。因此需研发一种可实现在不增加传感器的基础上实现滤网脏堵预警，提高预警准确率，降低成本的车载空调滤网脏堵判断方法。


技术实现要素：

6.本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种车载空调滤网脏堵判断方法，可提高滤网脏堵判定的准确率，准确预警滤网的清洗、更换。
7.为实现发明目的，本发明提供的一种车载空调滤网脏堵判断方法，其技术方案是：
8.一种车载空调滤网脏堵判断方法，所述空调包括控制器、压力波控制装置及新风阀，所述控制器根据预存的公式1定时计算滤网脏堵系数，并根据计算结果及内置的滤网脏堵判断程序判断滤网是否需更换，
9.公式1：y＝(pj-pc)/pz，
10.其中，y，滤网脏堵系数；pj，基准压差，pc，压力波控制装置实时提供的车内外压力差的实际压差；pz，滤网最大脏堵程度时引起车内正压减小值，常数，根据试验或运营数据确定。
11.进一步的，所述新风阀的开度包括全开m1状态、半开m2状态、全关m3状态，对应检测到的车内外压力差分别为p1、p2、p3，pc＝p1-p修，p修为压差修正值。
12.进一步的，pj为更换滤网后第一天所述新风阀打开状态下车内压差的平均值。
13.进一步的，相邻两次计算滤网脏堵系数的时间内，若未采集到p1值，以p2代替p1进行计算。
14.进一步的，设定滤网脏堵判断周期，将判断周期内多次计算得到的滤网脏堵系数
中位数做为最终用于判断滤网量是否需要更换的滤网脏堵系数。
15.进一步的，所述控制器内预置有地面健康诊断与预警系统，计算获得的滤网脏堵系数与所述地面健康诊断与预警系统内存的历史滤网更换/清洗周期做对比，预计滤网可用天数。
16.进一步的，所述控制器内置车载健康诊断与预警系统，所述内置车载健康诊断与预警系统内预置多个连续的滤网脏堵系数区间，每个区间分别对应一个滤网处理状态，计算获得的滤网脏堵系数与所述区间对比，确定滤网状态。
17.进一步的，若滤网脏堵系数y处于0≤y《0.5区间内，所述车载健康诊断与预警系统判定所述滤网处于清洁状态，无需更换/清洗；若滤网脏堵系数y处于0.5≤y《0.8区间内，所述车载健康诊断与预警系统判定所述滤网已出现脏堵但仍可短期内使用，建议滤网可更换/清洗；若滤网脏堵系数y处于0.8≤y≤1区间内，所述车载健康诊断与预警系统判定所述滤网已完全脏堵，建议立即更换/清洗。
18.进一步的，当滤网脏堵系数y在n分钟内，连续n次处于某一区间内时，所述车载健康诊断与预警系统输出对应的判断结果。
19.进一步的，当车辆运行时速不大于80km/h、车门处于关闭状态、通风机处于工作状态、回风阀全开、压力波阀打开状态下，测量新风阀在不同状态下的车内外压差值并记录,选取在(pmin,pmax)区间内的压差进行滤网脏堵系数的计算。
20.综上所述，本发明提供的一种车载空调滤网脏堵判断方法，与现有技术相比，直接采用压力波控制装置提供的压力数据、车辆及空调相关运行数据进行建模，实现在不增加传感器的基础上实现滤网脏堵判断及预警，提高预警准确率，取消压差传感器，从而降低生产及维修成本；采用大数据分析的技术手段，解决空调滤网脏堵预警的问题，为空调滤网清洗或更换周期提供了有效依据；利用滤网脏堵数据，调整车内正压，将车内正压维持在舒适的数值区间，提高车辆舒适性。
附图说明：
21.图1：本发明中压差值获取逻辑图；
22.图2：本发明中滤网脏堵判断及预警逻辑图；
23.图3：本发明中滤网脏堵预警逻辑图；
24.图4：本发明中车内正压调整系统组成示意图；
25.图5：本发明中车内压力调整流程图；
26.图6：本发明中车内压力调整判断逻辑图；
具体实施方式
27.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
28.本发明提供了一种车载空调滤网脏堵判断方法，空调包括控制器、压力波控制装置和新风阀，控制器根据接收到的压力波控制装置提供的计力差及预存的公式计算滤网脏堵系数，并根据计算结果及内置的滤网脏堵判断程序判断滤网是否需更换。
29.本实施例以动车组列车为例，介绍本发明提供的一种车载空调滤网脏堵判断方法的具体操作。为确保动车组车内压力稳定，设有压力波控制装置，列车交汇或进出隧道时，
及时关闭压力波阀，从而能有效防止因车内外压差太大导到致人体感到不适或耳膜受损。在本实施例中，利用动车组既有的压力波控制装置采集的车内外压差值，结合车辆其他运行数据进行数据建模，实现空调混合风滤网脏堵程度的判断及预警。
30.进行滤网脏堵判断时，需进行车内外压差的数据采集。车内外压差(单位pa)由压力波控制装置传输给空调控制器，然后由空调控制器每隔t秒上传给车载在线监测系统。在本实施例中，将新风阀开度状态定义为3种，分别为全开m1状态、部分开m2状态、全关m3状态，其中m2状态为新风阀打开一半的状态。分别检测新风阀处于不同开度状态时，对应的车内外压差值，并分别标记为p1、p2、p3。对应的，压差p1为新风阀全开时(m1状态时)车内外的压差值；p2为新风阀半开时(m2状态时)车内外的压差值；p3为新风阀关闭时(m3状态时)车内外的压差值。在实际应用中，可根据新风阀的可调控范围，对应设置新风阀的开度，包括全开状态m1状态、全关m3状态及多个中间状态，即部分开m2状态为多个，并分别检测新风阀不同状态时对应的车内外压差值。
31.为确保获取的数据稳定，并可有效用于判断滤网脏堵情况，对压力波控制装置采集的大量数据进行筛选，选取有效数据参与滤网脏堵的判断。压力波保护装置获取的车内外压差值及对应的新风阀开度上传至车载在线监测系统的压差值，结合车载在线监测系统获取的车辆运行状况数据及空调运行数据，按图1进行数据筛选后，获得一系列有效的分别对应新风阀不同开度的车内外压差值p1、p2、p3。如图1所示，具体取值要求如下：
32.1)车辆运行时速不大于80公里；车辆运行速度低于80公里时，车内外压值相对稳定，对应的p1、p2及p3值相对是定值，减小数据计算量，从而提高判断精度；
33.2)车门处于关闭状态，减少车辆运行过程中车体外周高速运行空气流对车内压力造成的影响；
34.3)通风机处于工作状态，空调处于工作状态；
35.4)回风阀全开；
36.5)压力波阀打开，对车内外压力进行有效保护，防止车辆进出隧道或列车交汇时车内外压差过大；
37.6)选取处于pmin≤p≤pmax区间的数据，其中p为压力波控制装置采集的车内外压力差数据，包括新风阀处于不同开度状态下对应的车内外外压力差p1、p2及p3中的任意数据，pmin及pmax根据具体情况设定，pmin可在(-70，-40)的区间内取值，一般设为-50，pmax可在(120，200)区间内取值，一般设为150，设定可参与滤网脏堵判断的车内外压力差数据的取值范围，排除掉列车行驶过程中出现的极端值，可有效过滤掉车辆进出隧道或列车交汇或大风的影响。
38.7)新风阀开度m，分别记录新风阀不同开度下的车内外压差值。
39.按上述原则，对符合要求的数据按预定程序进行建模处理，以获取滤网脏堵系数并提出相应的判断结果及相应的预警。车载在线监测系统内预置建模模型，按照模型设置的公式1计算滤网脏堵系数y：
40.公式1：y＝(pj-pc)/pz，
41.其中，y，滤网脏堵系数，计算结果在0-1之间，将滤网脏堵情况转化为系数，直观表示滤网脏堵程度。
42.pj，基准压差，可根据试验结果或长期运营过程中积累的数据确定的定值，也可根
据动车组实际运行数据，计算获得，在本实施例中，将更换滤网后第一天的车内外压差的平均值定义为基准压差pj，计算平均值即基准压差pj时，可选择符合前述要求中的p1、p2及p3全部数据进行计算，也可仅选择其中的一项数据(p1或p2或p3)的平均值，也可为其中任意两项数据组合的平均值。通常来说，当新风阀关闭时，即新风阀处于m3状态时，车内正压会逐渐变小，车内外压差变化较频繁，相对应的p3数据相对不稳定，当新风阀关闭时，无新风注入，仅为车内回风循环，对滤网脏堵影响不大，而且，车辆处于运行状态时，新风阀通常处于打开状态，区别在于新风阀找开角度的不同，处于关闭状的情况较小，获取的p3值数据较少，可去除p3数据，仅选择p1和/或p2数据进行平均值计算，做为后续进行滤网脏堵系数计算过程中的定值。滤网在新更换后的第一天，滤网整体处于清洁状态，无脏堵现象，脏堵系数为0，此时滤网对车内外压力差的变化几于影响，以此为基准，更贴近真实断气，计算更精准。
43.pc，压力波控制装置实时提供的车内外压力差的实际压差。为进一步确保计算数据更精准，在本实施例中对压力波控制装置提供的车内外压差的实时值进行修正，以忽略滤网脏堵带来的影响，获取真实的车内外压差的实际值，为此，在确认实际压差时，引入车内外压差修正值，对新风阀不同开度下的压差值进行修正，以获取实际压差pc。进一步的，考虑到新风阀关闭时，即新风阀处于m3状态时，车内外压差不受滤网影响，而新风阀处于m3状态时，滤网的脏堵状态对车内外压力差的影响最大，因此在本实例例中，选用压力波控制装置提供的实时p1值参与计算实际压差，选用前一天所有p3值的平均值p3m作为修正值，计算实际应差，如公式2所示：
44.公式2：实际压差pc＝p1-p3m，
45.以新风阀处于m3状态下，获取的p1值去除滤网影响后获取的车内外压差做为实际压差，比压力波控制装置获取的车内外压差更贴近真实数据，使计算结果更精准。考虑到车辆在运行时，新风阀通常处于打开状态，区别在于打开角度的大小，因此，当进行计算时，若未采集到p1值，则以采集到的p2值替代p1值参与计算。
46.pz，滤网最大脏堵程度时引起车内正压减小值，常数，为标准值，根据试验或运营数据确定。
47.车载在线监测系统内预置车载健康诊断与预警系统或地面健康诊断与预警系统，对压差值处理后获得的一系列有效值p1、p2、p3作为判断滤网脏堵的主要数据进行计算以对滤网脏堵程度进行判断。如前文所述，在计算过程中，优先使用p1、p3值，如未采集到p1的值，则以p2值代替p1进行计算。如图2所示，在车载健康诊断与预警系统或地面健康诊断与预警系统内均预置前文所述的建模模型，接收压力波控制装置提供的新风阀的不同状态下对应的车内外压力差值p1、p2和p3，计算滤网脏堵系数y，以计算得到的滤网脏堵系数y，直观描述滤网的脏堵程度(可用百分比来表示)，并根据预设的程序，给出滤网检修建议。在车载在线监测系统和/或车载健康诊断与预警系统或地面健康诊断与预警系统中预存多个关于滤网脏堵系数的多个连续区间及历史滤网更换/清洗周期的大数据，计算得到的滤网脏堵系数y，结合滤网脏堵系数的多个连续区间和/或车载健康诊断与预警系统或地面健康诊断与预警系统，预计滤网还可使用的天数，进一步的，通过滤网脏堵系数y直观描述的滤网脏堵程度，判断滤网处于相对清洁状态，对车内外压差几无影响，也不会污染车内环境，滤网无需更换/清洗，仍可用x天；或滤网已出现脏堵，已开始影响车内外压差，且已对车内环
境产生一定的污染，但滤网未完全被堵，仍可使用，建议更换/清洗，并建议在y天内进行更换；或滤网已完全被脏堵，建议立即更换/清洗。
48.进一步的，在车载健康诊断与预警系统内预存多个关于滤网脏堵系数y的连续区间，分别对应滤网不同的状态，如当滤网脏堵系数y处于0≤y《0.5区间内，对应判定滤网处于清洁状态，对应给出的预警建议为无需更换/清洗；当滤网脏堵系数y处于0.5≤y《0.8区间内，对应判定所述滤网已出现脏堵但仍可短期内使用，对应给出的预警建议为滤网可更换/清洗；当滤网脏堵系数y处于0.8≤y≤1区间内，对应判定滤网已完全脏堵，给出的预警建议为滤网需立即更换/清洗。
49.压力波控制装置按预定程序定时获取车内外压力差，并发送给空调控制器，进行脏堵系数y的计算以及相应的滤网脏堵情况的判定和预警。控制器可在收到车内外压力差值后实时进行相应的计算以及滤网脏堵情况的判定和预警。为减少计算处理量，避免频繁进行数据处理及发送预警信息，可设定数据计算及滤网脏堵情况的判定和预警的周期，将周期内收集到的所有车内外压差值做平均值计算后，再通过公式1、公式2进行前文的计算以及滤网脏堵情况的判定和预警，如前文所述，在相邻计算周期内，若未采集到p1值，可采用p2值替代p1，进行相应的计算。进一步的，运行过程中，运行状况在定时间内影响车内外压力差值的获取以及数据的稳定性，对滤网脏堵情况产生误判，在本实施例中，以一定时间内连续多次计算得到的滤网脏堵系数稳定在某一区间内时，才输出滤网脏堵情况的判定和预警信息，具体的，如图3所示：
50.如果在n分钟内，脏堵系数y连续s次为0≤y＜0.5，则检修建议为：无需更换/清洗；
51.如果在n分钟内，脏堵系数y连续s次为0.5≤y＜0.8，则检修建议为：可更换/清洗；
52.如果在n分钟内，脏堵系数y连续s次为0.8≤y≤1，则检修建议为：立即更换/清洗。
53.在地面健康诊断与预警系统中预存历史滤网更换/清洗周期，可将历史滤网更换/清洗周期与滤网脏堵系数y做对应处理，不同滤网脏堵系数y对应周期中的不同阶段，从而预计出滤网的剩余使用天数(可用天数)。或者，将滤网脏堵系数区间进行细化，不同区间对应不同的剩余使用天数。优选的，在车载健康诊断与预警系统内预存前文所述的两个不同划分方式的滤网脏堵系数y的连续区间，分别对应判定滤网状态及预警信息和剩余使用时间。地面健康诊断与预警系统可与车辆运行后台总控制中心连接，发送检修建议。同样的，为避免同样避免进行判断和发出预警，在地面健康诊断与预警系统中设定预警周期，在预警周期内，以获得的多个脏堵系数y的中位数作为最终进行预警判断的最终脏堵系数，并进一步结合历史滤网更换/清洗周期，进行滤网检修建议。预警周期可为1小时，地面健康诊断与预警系统统计1小时内计算获得的多个滤网脏堵系数y值中位数，如前文所述，结合历史滤网更换/清洗周期，判断滤网剩余可用天数，从而给出相应的检修建议。
54.需要说明的是，在前文所述的车载空调滤网脏堵判断方法中，空调控制器将从动车组压力波控制装置处获得的车内外压力差值(包括p1、p2和p3)上传给车载在线监测系统，车载在线监测系统可为动车组司机室司控台/控制器中的一个模块，预存车载健康诊断与预警系统和地面健康诊断与预警系统两个控制模块，接收全列动车组上各空调上传的相应数据，分别计算各空调混合风滤网的脏堵系数y以及做出相应的判断及预警。本文所述的车载在线监测系统也可为空调控制器中的一个模块，控制器的数据接收模块将获得的车内外压力差数据发送给控制器内置的车载在线监测系统，进行相应的数据计算及滤网脏堵判
断和预警。或不设车载在线监测系统，将车载健康诊断与预警系统和地面健康诊断与预警系统两个控制模块直接预存在控制器内，如图3所示，控制器将收到的车内外压力差值计算得到滤网脏堵系数y并发送给车载健康诊断与预警系统和地面健康诊断与预警系统两个控制模块进行相应的处理，或如图2所示，将压力差值分别发送给车载健康诊断与预警系统和地面健康诊断与预警系统两个控制模块由其自行计算并行相应的处理。可实现将车内外压力差值进行如公式1、2的计算获得滤网脏堵系数并进行相应的判断和预警即可，具体的控制模块的相互关系不做限定要求。
55.本发明进一步的提供了利用获得的车内外压力差，调整车内正压，防止车内外压差过大，引起乘客不适。如图4所示，压力波控制装置实时获取车内外压力差数据，并将符合前文所述原则的数据发送给空调控制器，由空调控制器及相应的车载健康与预警系统、地面健康诊断与预警系统进行如前文所述计算和判断、预警，并将滤网的脏堵信息反向反馈给控制器，并由控制器根据车内外压力差值及对应的滤网脏堵信息，对废排装置发送控制信息，控制废排风阀的开度，从而调整车内压力，改变车内外压力差，提高乘客的舒适性。或如图5所示，符合前述车内外压力差值筛选原则的数据通过车载健康与预警系统或地面健康诊断与预警系统进行废排风阀开度的调整。具体的，如图5和图6所示，对获取的一系列有效车内外压差值p(包括p1、p2，p3为新风阀关闭状态下的车内外压差值与预存的压差限值(q1,q2)进行比较，为确保车内压力稳定，此时，废排风阀应处于关闭状态，因此，忽略p3数据)，如果满足q1＜p(p1或p2)＜q2，则废排风阀开度h1、h2、h3均不变；如果车内外压差值不满足q1≤p(p1或p2)≤q2且连续记录满n次后对废排风阀开度h1、h2进行调整，每次的调整值为δa。当废排风阀处于关闭状态时，不做调整。其中，风阀开度h1、h2、h3分别为风阀全开、半开、全关三种状态。对于压差限值q1、q2的具体取值可根据具体项目要求确定，建议动车组项目q1在[5，20]范围内取值，优先的，可取值为10，q2在[80，120]范围内取值，具体的，可取值为100。
[0056]
每次的调整值δa可在[0.8，2.5]范围内取值，可取值为2％。如果车内外压差值p(p1或p2或p3)＞q2,则δa取正值，废排风阀开度调大，建议增大2％；如果车内外压力差值p(p1或p2或p3)＜q1,则δa取负值，废排风阀开度减小，建议减小2％；将车内压力维持在规定的范围内。废排风阀调整后，待车内压力稳定后，再进行下一轮的车内外压力差数据的采集并进行相应的数据计算及判断、预警。
[0057]
风阀开度调整后，空调控制器保存最新废排风阀开度值作为空调运行参数，直到下次更新。
[0058]
综上所述，本发明提供的一种车载空调滤网脏堵判断方法，与现有技术相比，直接采用压力波控制装置提供的压力数据、车辆及空调相关运行数据进行建模，实现在不增加传感器的基础上实现滤网脏堵判断及预警，提高预警准确率，取消压差传感器，从而降低生产及维修成本；采用大数据分析的技术手段，解决空调滤网脏堵预警的问题，为空调滤网清洗或更换周期提供了有效依据；利用滤网脏堵数据，调整车内正压，将车内正压维持在舒适的数值区间，提高车辆舒适性。
[0059]
综上所述，本发明提供的一种车载空调滤网脏堵判断方法，与现有技术相比，直接采用压力波控制装置提供的压力数据、车辆及空调相关运行数据进行建模，实现在不增加传感器的基础上实现滤网脏堵判断及预警，提高预警准确率，取消压差传感器，从而降低生
产及维修成本；采用大数据分析的技术手段，解决空调滤网脏堵预警的问题，为空调滤网清洗或更换周期提供了有效依据；利用滤网脏堵数据，调整车内正压，将车内正压维持在舒适的数值区间，提高车辆舒适性。
[0060]
如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。