TD-Net神經網路節能控制系統

TD-Net神經網路節能控制系統是一款針對我國當前中央空調電路系統特性推出的節電產品，它以精湛的節電技術實現了中央空調智慧型化節電目標，目前，已廣泛套用於國內中央空調的節電工程中。

基本介紹

• 中文名：TD-Net神經網路節能控制系統
• 製造端：製造冷熱量的機組系統
• 輸配端：輸配冷熱量的管網系統
• 使用端：消耗冷熱量的末端系統

中央空調能耗主要成因

中央空調的能耗主要由三個方面組成：

1、製造端，即製造冷熱量的機組系統，約占整體能耗的55%。

2、輸配端，即輸配冷熱量的管網系統，約占整體能耗的25%。

3、使用端，即消耗冷熱量的末端系統，約占整體能耗的20%。

針對以上3個方面的問題，國內市場目前也存在各種此類節電產品，並且都在各自的領域內取得了一定成效，但將此3個方面的問題統一考慮的不多，TD-NET神經網路節能控制系統可算其中的代表。

用於中央空調節能的TD-Net神經網路節能控制系統，能夠根據中央空調末

產品圖片

端負荷的變化，監測實時數據並對照資料庫，預測未發生時間內的需求，並判斷是否應該改變系統運行參數，控制製冷（熱）量的大小，並管理中央空調系統的管網和泵閥，從而實現了中央空調根據用戶需求進行運行，做到有多少需要就產生多少冷（熱）量。此系統可概括為智慧型化集中控制系統（ICCS）+自適應末端變化的智慧型變流量系統（IAFS）。

概述

該系統的核心是在滿足末端負荷需求的最小流量控制下，儘可能降低能耗，提高能效比，最大限度地降低各級系統的流量和系統壓差損失。系統能夠通過智慧型控制系統以最小變化率、最精確控制度全程管理各迴路的節點，而以此為基礎的全面高效的智慧型管理方案實現了機組最優運行和末端最佳供冷（熱）的統一。

系統線路圖

神經網路節能控制系統以控制軟體為核心，結合現場控制分站（FCS）、控制最佳化分站（OCS）、終端控制分站（TCS）、現場採集單元（SAU）等設備，實現中央空調系統從“生產”—“輸送”—“使用”全過程統一的、一站式的管理，真正做到一體化節能。

優勢

■ 產品以非線性系統建立模型，全面模擬中央空調的延時性、魯棒性、非線性等問題，提出預測性的解決方案，實現了全過程掌控，如圖所示。

如圖所示：右邊是一個典型的線性系統模型，輸入輸出呈對應關係，而左邊則是一個非線性系統，輸入輸出之間相互不成規則，也就是中央空調的模型，如果採用類似於PID調節的方法，可以跟蹤負荷變化，但會造成溫度波動較大，不利於用戶使用，只有採用新的預測性控制理論才能很好地滿足系統要求。

原理圖

■ 產品以神經網路（Neural Control）理論為基礎，結合過程控制和現場數據站的方法，提出了先進的基於混合神經網路的非線性預測函式控制及SMITH預估控制算法，編制出控制算法軟體並將其套用到實際對象中，解決了中央空調的滯後問題，系統具備先進的人工智慧（AI）功能，可以滿足動態跟隨性、延時性。

■ TD-Net採用虛擬實驗室（Virtual Labortatory）技術開發，將LabVIEW運用於PC實時測控（Real-time control）系統，分析了實時系統的任務與任務調度。針對平台的多任務調度的特點，設計了多任務的調度核心，提出了兩級任務佇列的解決方案，並分析系統的軟硬體設計，實現了多任務實時測控系統，在套用中將系統任務分為實時任務和非實時任務。完成了數據採集、處理和輸出、數據存儲、顯示和管理等功能。

■ 產品採用了獨特的站-點式結構（Station-Point，S-P），由現場控制分站（FCS）、終端控制分站（TCS）、控制最佳化分站（OCS）、現場採集單元（SAU）等組成，再通過分站監測、分析、控制各節點，點與站之間由現場總路線連線，站與站及站與主系統之間由TCP/IP網路匯流排連線，避免了繁瑣的控制布線，而且每個站都是獨立工作的，可以脫離主系統單獨工作，這樣大大降低了故障發生率，提高了產品的穩定性和安全性。

原理圖

■ 系統拋開了各種類型的智慧型模組，採用先進的嵌入式智慧型開發平台（Embedded Intelligent Platform），自主開發了獨立的站式模組，全面兼容所需的部件，採樣速率快，控制精度高，而且內部可以實現無縫連線，將整個系統內部組成了一個封閉式的網路（TD-Net），然後再通過網際網路實現與外部的連線，這樣極大地提高了系統運行的速度和可靠性。

■ 中央空調的機組設備一般情況下都不是滿負荷運轉的，產品可以根據設備的實際運行情況，對照資料庫伺服器（Database server），判斷出設備的當前運行時間和壽命，智慧型控制設備。而且可以通過跟蹤每個設備的使用小時的數據並用於要求進行預防性替換。產品具有節約成本、降低維護費用、增強系統可靠性等特點。

構成

TD-Net神經網路節能控制系統由以下四個部分組成：

系統構成圖

1、神經網路控制總站

包括神經網路節能控制軟體（Neural network energy-saving control software，NNECS）、專家資料庫（ED）、Firewall等；

2、現場控制分站

包括現場採集箱、現場數據中轉站、現場控制設備等部分；

3、標準控制最佳化分站

包括標準控制櫃、最佳化控制站、終端控制模組、網路資料庫等部分；

4、智慧型控制最佳化分站

包括標準控制櫃、最佳化控制站、智慧型控制模組、終端控制模組、網路資料庫等部分；

特性

■ 具有調節、最佳化、控制和監測功能。

■ 具備分站擴展功能，可以根據不同環境進行自由擴展。

■ 選單式人機界面（HMI），參數調整簡單方便。

■ 提供具備人工智慧（AI）的自動工作模式，方便可靠。

■ 具備優先控制功能（Priority control），當出現故障時，可選擇轉為手動操作，不必受自動系統的控制。

■ 變壓隔離，可抑制共模干擾（Common-mode interference）。

■ 提供管理員操作模式（Administrator mode of operation）。

■ 加強了數據的判斷和處理能力，通過對空調運行曲線預測性地判斷，能夠自動做出最優處理，最大限度地減少了溫度地波動。

■ 提供電氣、水力、溫度等方面的多種保護功能，並且具備報警輸出功能。

■ 具備對設備的聯動控制（Dynamic Control）功能，可以根據設備地址自動調整運行。

■ 具備互可操作的網路功能，可以很方便地接入各種其它現場匯流排和其它網路中。（可選功能）

效果類型

TD-Net的節能效果分為：基礎型節能效果（Basic energy-saving effect，BEE）、增值型節能效果（Value-added energy-saving effect，VEE）兩個部分。

基礎型節能效果（BEE）

TD-Net將中央空調系統視作一個能量運行的整體，把控制的對象從單個子系統，擴展到系統整體，套用預測算法和專家診斷法，實現系統綜合能耗的動態最小化，實時跟蹤空調負荷的變化，採用合適的尋優方法，實現系統綜合耗能最小。

TD-Net能夠取得良好的動態特性和穩態特性，整個系統節約電能20%-40%。該系統對溫度的控制精度達到0.5℃-1℃，系統基本無超調，運行穩定。

增值型節能效果（VEE）

中央空調系統是一個複雜的系統，由多個控制節點組成，傳統意義上其運行都是人工進行手動操作的，而且一般情況下改變不多，這樣就會造成部分節點上的設備長期消耗，而另一部分節點上的設備長期處於備用狀態，TD-Net的聯動控制（Dynamic Control）功能能夠自動收集運行數據，並對照資料庫伺服器（Database server），判斷出設備的當前運行時間和壽命，智慧型控制設備，這樣大大降低了設備的消耗，可有效節約30%左右的維護成本。

系統具有自動控制機能，不需要複雜的操作，系統就可以自動根據環境和負荷的變化調整機組運行狀態，所有數據都會被自動紀錄在資料庫中，隨時可以進行查閱，這樣節省了50%的人工成本；系統操作簡易，模擬基層操作人員的工作習慣，界面具有較高仿真度，不需要很專業的知識，只需要在通電時輸入一些常用數據，設備就可自動運行，日常操作也很簡便，無論是操作模式還是操作流程都很簡單，不需要額外的專業培訓。

此外，TD-Net還搭載了Web伺服器，可以通過Web瀏覽器進行信息的監視和更新，還具有Task Script、數據存檔、Email傳送等功能，更可實現網路無線化，構築更自由的網路，大量減少了重複建設，節約了開發成本和設備選配等管理費用。

技術參數

系統技術參數匯總