專利名稱：公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種公用工程節(jié)能控制管理系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于集成專家和模糊控制技術(shù)的公用工程節(jié)能控制管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全球能源日益短缺，大家已充分認識到節(jié)能減排的重要性和緊迫性，由于企業(yè)中公用工程的能耗巨大(占企業(yè)總能耗的30% 70%)，其節(jié)能控制管理系統(tǒng)的創(chuàng)新和應(yīng)用，已得到了社會廣泛的支持。其中，公用工程主要由制冷&空調(diào)站、蒸汽鍋爐站、熱媒鍋爐站、空壓站、制氮站、廢水處理站、純水處理站、工藝冷卻水站、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)等組成。公用工程因其站點多、范圍廣、復(fù)雜性大而多未對其實施整體性節(jié)能控制管理，故應(yīng)用集成專家和模糊控制技術(shù)的先進綜合性智能控制管理系統(tǒng)對其整體實施節(jié)能控制管理，具有特別重大意義。目前，公用工程在工業(yè)和日常生活中普遍使用，故具有其站點多、范圍廣、復(fù)雜性大的特點。公用工程中的各個系統(tǒng)的耗能，特別是耗電能比較大，且母線并未有對其實施整體性節(jié)能控制管理。例如，單就其中的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為例該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是以水為介質(zhì)主要用于工藝過程的冷或熱量的交換和傳送，在鋼鐵冶金、石油石化、化工、生化制藥、熱電、機械、建材、集中供暖、中央空調(diào)等領(lǐng)域，是必不可少的基本環(huán)節(jié)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一般以水泵為動力源，其電能消耗較大，通常占社會總用電量的16%左右。因此，對公用工程進行節(jié)能，對減少投資費用和提高社會經(jīng)濟效益等方面具有重要意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，對該公用工程實施整體性節(jié)能控制管理，以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、微處理器單元、現(xiàn)場設(shè)備控制單元和電源電路；所述數(shù)據(jù)采集單元的輸出端連接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端，所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接至微處理器單元的輸入端，所述微處理器單元的輸出端連接至現(xiàn)場設(shè)備控制單元的控制端，所述電源電路為整個系統(tǒng)進行供電。其中，所述數(shù)據(jù)采集單元包括用以采集數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、流量傳感器、負荷傳感器、電導(dǎo)率傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器和污泥濃度傳感器中的一種或多種傳感器，以及將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元的信號傳輸裝置。所述數(shù)據(jù)處理單元包括模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊和計數(shù)器模塊中的一種或多種，該數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，接收數(shù)據(jù)采集單元的各種傳感器傳來的信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為微處理器單元可以識別的信息，并傳輸至微處理器單元，再由微處理器單元進行處理。微處理器單元，可使用微計算機(帶有若干向下通訊的現(xiàn)場總線接口和向上通訊的以太網(wǎng)接口)來實現(xiàn)，它收到數(shù)據(jù)后，對該數(shù)據(jù)進行處理，并輸出最優(yōu)的節(jié)能控制參數(shù)和控制方法各現(xiàn)場設(shè)備控制單元。所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元包括帶有模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊、開關(guān)量輸出模塊和計數(shù)器模塊中的一種或多種，接收到微處理器單元的節(jié)能調(diào)節(jié)控制指令后，經(jīng)電平和模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，變成各種執(zhí)行裝置(包括控制箱或柜、變頻器、可控開關(guān)、接觸器、調(diào)節(jié)閥、電動閥、氣動閥等)可識別的信號，以實時調(diào)節(jié)上述各種執(zhí)行裝置，使各運行設(shè)備始終處在最佳的節(jié)能狀態(tài)。進一步的，該系統(tǒng)還包括現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元，該現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元的輸出端連接至微處理器單元的輸入端。該現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元采集現(xiàn)場硬件設(shè)備的實時運行參數(shù)，并發(fā)送至微處理器單元，微處理器接收后對其進行監(jiān)控。進一步的，本實用新型的系統(tǒng)還設(shè)有執(zhí)行裝置，該系統(tǒng)還設(shè)有執(zhí)行裝置，該執(zhí)行裝置包括控制箱/柜、變頻器、可控開關(guān)、接觸器、調(diào)節(jié)閥、電動閥、氣動閥中的一種或者多種，其均采用相應(yīng)通用的執(zhí)行部器件，負責接收和執(zhí)行本站現(xiàn)場設(shè)備控制單元所發(fā)出的調(diào)節(jié)控制指令，并通過該調(diào)節(jié)控制指令驅(qū)動各運行設(shè)備，確保本站各運行設(shè)備始終處在最佳的節(jié)能狀態(tài)。進一步的，本實用新型的系統(tǒng)還設(shè)有位于監(jiān)控中心的遠程計算機，該遠程計算機通過無線或者有線的方式連接至微處理器單元。微處理器單元遠程連接至該遠程計算機，將實時采集到的各種相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至該遠程計算機，進而使得該遠程計算機集中管理公用工程各站(包括各站工藝流程設(shè)備的三維畫面監(jiān)控和遠程操作管理，以及各站的報警預(yù)警、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)查詢、圖表報表、打印等)。本實用新型通過上述結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)采集單元的各傳感器進行數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并發(fā)送至微處理器單元，微處理器單元接收后對其進行處理，最終輸出最優(yōu)的節(jié)能參數(shù)的運行命令，并控制現(xiàn)場設(shè)備控制單元對現(xiàn)場設(shè)備進行參數(shù)調(diào)整，以達到對公用工程的節(jié)能控制管理。具有很好的實用價值。

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
公用工程因其站點多、范圍廣、復(fù)雜性大而多未對其實施整體性節(jié)能控制管理，因此，本實用新型基于專家控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，構(gòu)建一種先進的綜合性智能控制管理系統(tǒng)，對公用工程的整體實施節(jié)能控制管理，具有特別重大意義。專家控制系統(tǒng)是一種智能化的計算機程序控制系統(tǒng)，其內(nèi)部包含大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗，能夠利用人類專家的知識經(jīng)驗和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題，它主要由系統(tǒng)輸入輸出接口、學習機、知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋模塊和人機接口等組成，這些功能模塊協(xié)同作用，以完成系統(tǒng)對過程或事件的智能控制。專家控制系統(tǒng)有直接和間接兩種，本實用新型應(yīng)用的是間接專家控制系統(tǒng)。在間接專家控制系統(tǒng)中，專家控制系統(tǒng)位于控制外環(huán)或監(jiān)控級層，它通過層間界面指導(dǎo)內(nèi)環(huán)中其他控制系統(tǒng)或執(zhí)行級工作，間接影響控制過程。模糊控制系統(tǒng)是以模糊結(jié)合論、模糊語言變量及模糊推理為基礎(chǔ)，基于被控系統(tǒng)的物理特性，模擬人的思維方式和控制經(jīng)驗來實現(xiàn)智能控制。它主要由檢測裝置、計算機控制變量模塊、模糊化模塊、推理決策模塊、逆模糊化模塊和執(zhí)行機構(gòu)等組成，這些功能模塊協(xié)同作用，以完成系統(tǒng)對被控對象的調(diào)節(jié)控制。由于公用工程系統(tǒng)具有多樣性、復(fù)雜性、不確定性和時變性的特點，采用單一的控制技術(shù)很難滿足其最佳的節(jié)能控制管理要求，而結(jié)合專家控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，則能充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，避免兩者不足，它具有靈活性、應(yīng)變性、準確性和實用性等優(yōu)點，能使兩者緊密結(jié)合、密切合作、取長補短、以共同完成公用工程系統(tǒng)的優(yōu)化控制，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。如圖1所示，本實用新型的一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元1、數(shù)據(jù)處理單元2、現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元3、微處理器單元4、現(xiàn)場設(shè)備控制單元5、執(zhí)行裝置6和電源電路(圖上未示出)。所述數(shù)據(jù)采集單元I的輸出端連接至數(shù)據(jù)處理單元2的輸入端。所述數(shù)據(jù)處理單元2的輸出端連接至微處理器單元4的輸入端。現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元3的輸出端連接至微處理器單元4的輸入端。所述微處理器單元4的輸出端連接至現(xiàn)場設(shè)備控制單元5的控制端，現(xiàn)場設(shè)備控制單元5的輸出端連接至執(zhí)行裝置6。所述電源電路為整個系統(tǒng)進行供電?，F(xiàn)場設(shè)備信息采集單元采集現(xiàn)場硬件設(shè)備的實時運行參數(shù)，并發(fā)送至微處理器單元，微處理器接收后對其進行監(jiān)控。其中，所述數(shù)據(jù)采集單元I包括用以采集數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、流量傳感器、負荷傳感器、電導(dǎo)率傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器和污泥濃度傳感器中的一種或多種傳感器，以及將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元的信號傳輸裝置。所述數(shù)據(jù)處理單元2包括模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊和計數(shù)器模塊中的一種或多種，該數(shù)據(jù)處理單元2接收數(shù)據(jù)采集單元I的各種傳感器傳來的信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為微處理器單元4可以識別的信息，并傳輸至微處理器單元4，再由微處理器單元4進行處理。微處理器單元4，可使用微計算機(帶有若干向下通訊的現(xiàn)場總線接口和向上通訊的以太網(wǎng)接口)來實現(xiàn)，它收到數(shù)據(jù)處理單元2和現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元3傳輸過來的數(shù)據(jù)后，對該數(shù)據(jù)進行處理，并輸出最優(yōu)的節(jié)能控制參數(shù)和控制方法各現(xiàn)場設(shè)備控制單元5。所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元5包括帶有模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊、開關(guān)量輸出模塊和計數(shù)器模塊中的一種或多種，接收到微處理器單元4的節(jié)能調(diào)節(jié)控制指令后，經(jīng)電平和模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，變成各種執(zhí)行裝置6可識別的信號，以實時調(diào)節(jié)上述各種執(zhí)行裝置6。所述執(zhí)行裝置6包括控制箱/柜、變頻器、可控開關(guān)、接觸器、調(diào)節(jié)閥、電動閥、氣動閥中的一種或者多種，其均采用相應(yīng)通用的執(zhí)行部器件，負責接收和執(zhí)行本站現(xiàn)場設(shè)備控制單元5所發(fā)出的調(diào)節(jié)控制指令，并通過該調(diào)節(jié)控制指令驅(qū)動各運行設(shè)備，確保本站各運行設(shè)備始終處在最佳的節(jié)能狀態(tài)。[0029]另外，本實用新型的系統(tǒng)還設(shè)有位于監(jiān)控中心的遠程計算機7，該遠程計算機7通過無線或者有線的方式連接至微處理器單元4。微處理器單元4遠程連接至該遠程計算機7，將實時采集到的各種相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至該遠程計算機7。在實際使用中，該系統(tǒng)的工作原理和控制管理過程步驟為數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)處理單元、現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元、微處理器單元、現(xiàn)場設(shè)備控制單元以及執(zhí)行裝置均設(shè)有若干個，并分布于公用工程各站。數(shù)據(jù)分析單元負責自動采集本站的各種參數(shù)傳感器所感測的信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元轉(zhuǎn)換處理后把它們傳送給本站的微處理器單元；公用工程各站的現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元負責采集本站各相關(guān)設(shè)備的運行參數(shù)和狀態(tài)也傳送給本站的微處理器單元；公用工程各站微處理器單元收到數(shù)據(jù)處理單元和現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元的處理信號后，對該處理信號進行處理。具體的，微處理器單元上設(shè)有控制管理軟件，該控制管理軟件自動預(yù)測出最優(yōu)的節(jié)能控制參數(shù)和控制命令給各現(xiàn)場設(shè)備控制單元。各站現(xiàn)場設(shè)備控制單元收到微處理器單元的節(jié)能控制參數(shù)和控制命令后，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理，實時調(diào)節(jié)本站的各種執(zhí)行裝置，使本站各運行設(shè)備始終處在最佳的節(jié)能狀態(tài)。作為本公用工程節(jié)能控制管理系統(tǒng)的核心部件，微處理器單元上的控制管理軟件集成了先進的專家控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)。其中專家控制系統(tǒng)置于控制外環(huán)，其作用是監(jiān)控系統(tǒng)的控制過程，提供節(jié)能專家的先進節(jié)能經(jīng)驗知識和所構(gòu)成的最佳節(jié)能數(shù)據(jù)庫，經(jīng)推理、判斷和解釋，動態(tài)調(diào)整模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)(包括隸屬函數(shù)、控制規(guī)則等)。而模糊控制系統(tǒng)則置于控制內(nèi)環(huán)，它以模糊結(jié)合論、模糊語言變量及模糊推理為基礎(chǔ)，基于被控系統(tǒng)的物理特性，模擬人的思維方式和控制經(jīng)驗來實現(xiàn)智能控制，它接收相關(guān)輸入量后，對其進行計算機控制變量一模糊化一推理決策一逆模糊化等計算處理，并在置于控制外環(huán)的專家控制系統(tǒng)的指導(dǎo)下，輸出最佳的節(jié)能控制量，通過各現(xiàn)場設(shè)備控制單元，實時調(diào)整各種執(zhí)行裝置，以達到節(jié)能最大化目的。位于公用工程監(jiān)控中心的遠程計算機及其組態(tài)等監(jiān)控軟件通過公用工程各站微處理器單元，實時采集和存儲系統(tǒng)中各種相關(guān)數(shù)據(jù)，集中管理公用工程各站(包括各站工藝流程設(shè)備的三維畫面監(jiān)控和遠程操作管理，以及各站的報警預(yù)警、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)查詢、圖表報表、打印等)。綜合執(zhí)行上述各個控制管理過程和步驟，公用工程系統(tǒng)實現(xiàn)了智能運行、聞效節(jié)能、聞效管理。盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細節(jié)上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、微處理器單元、現(xiàn)場設(shè)備控制單元和電源電路；所述數(shù)據(jù)采集單元的輸出端連接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端，所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接至微處理器單元的輸入端，所述微處理器單元的輸出端連接至現(xiàn)場設(shè)備控制單元的控制端，所述電源電路為整個系統(tǒng)進行供電；所述數(shù)據(jù)采集單元包括用以采集數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、流量傳感器、負荷傳感器、電導(dǎo)率傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器和污泥濃度傳感器中的一種或多種傳感器，以及將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元的信號傳輸裝置；所述數(shù)據(jù)處理單元包括模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊和計數(shù)器模塊中的一種或多種；所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元包括帶有模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊、開關(guān)量輸出模塊和計數(shù)器模塊中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元，該現(xiàn)場設(shè)備信息采集單元的輸出端連接至微處理器單元的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還設(shè)有執(zhí)行裝置，該執(zhí)行裝置包括控制箱/柜、變頻器、可控開關(guān)、接觸器、調(diào)節(jié)閥、電動閥、氣動閥中的一種或者多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還設(shè)有遠程計算機，該遠程計算機通過無線或者有線的方式連接至微處理器單元。
專利摘要本實用新型涉及一種基于集成專家和模糊控制技術(shù)的公用工程節(jié)能控制管理系統(tǒng)。本實用新型的一種公用工程的節(jié)能控制管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、微處理器單元、現(xiàn)場設(shè)備控制單元和電源電路；所述數(shù)據(jù)采集單元的輸出端連接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端，所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接至微處理器單元的輸入端，所述微處理器單元的輸出端連接至現(xiàn)場設(shè)備控制單元的控制端，所述電源電路為整個系統(tǒng)進行供電。本實用新型用于公用工程的節(jié)能控制管理。
文檔編號G05B19/418GK202904357SQ20122062199
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者石健輝 申請人:廈門市智博弘信科技發(fā)展有限公司