新能源系统设计报告

新能源与分布式发电基于教学主楼的终端能源管理和控制系统设计报告指导教师：吴锴电气95李嘉丰09041116电气95王晨09041123电气95熊觊新09041125电气92胡秀明080450192012年5月26日目录第一部分概述一、智能控制系统概述···········································1二、智能系统特点···············································1三、楼宇智能控制系统···········································2四、教学主楼在环保节能方面的弊端·······························2五、教学主楼的系统框图·········································3第二部分系统设计一、教学主楼终端能源控制系统工作原理···························3二、系统设计原则···············································4三、数据浏览录入系统···········································5四、数据采集系统···············································5五、数据中间件·················································5六、能源管理系统应用···········································6第三部分系统优化与创新一、温度控制···················································7二、光线控制···················································8三、空气中CO2含量控制·········································8四、新风机组的监控·············································10五、中央空调的分布式控制·······································11六、整体系统结构···············································12第四部分系统扩展与总结一、本设计系统总结·············································12二、本设计系统的扩展运用·······································13参考文献·····················································15人员分工·····················································151第一部分概述一、智能控制系统概述智能控制系统是一类崭新而至今最复杂的控制系统，代表着控制科学的总体发展方向。我们设计控制系统为智能控制系统提出了人机合一认识论，综述了智能控制系统的方法论与研究现状，从而创立了智能控制系统的科学研究体系。智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、运筹学等多种学科的高度综合与集成，是一门新的交叉前沿学科。从广义上讲，智能控制是研究对复杂的不确定性被控对象（过程）采用人工智能的方法有效地克服系统的不确定性，使系统从无序状态到有序状态转移的方法。智能控制已经出现了相当长的一段时间，并且已取得了初步的应用成果。但是究竟什么是“智能”，什么是“智能控制”等问题，至今没有统一的明确定义。归纳各种说法，主要有四种说法：定义一：智能控制就是由一台智能机器自主地实现其目标的过程。而智能机器则定义为，在结构化或非结构化的、熟悉的或陌生的环境中，自主地或与人交互地执行人的任务。定义二：K.J.Astron则认为，把人类具有的直觉推理和试凑法等智能加以形式化或机器模拟，并用于控制系统的分析与设计中，以期在一定程度上实现控制系统的智能化，这就是智能控制。K.J.Astron还认为自调节控制、自适应控制就是智能控制的低级体现。定义三：智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的自动控制，也是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。定义四：智能控制实际只是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研制具有仿人智能的工程控制与信息处理系统的一个新兴分支学科。二、智能系统特点智能系统具有以下几个特点：具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合制过程，也往往是那些含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的非数字过程，并以知识进行推理，以启发引导求解过程；2智能控制的核心在高层控制，即组织级；智能控制器具有非线性特性；智能控制具有变结构特点；智能控制器具有总体自寻优特性；智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；智能控制是一门边缘交叉学科；智能控制是一个新兴的研究领域。我们所想要实现的对学校主楼的智能化控制想要实现比现在更加节能环保。所以是一个基于楼宇智能控制系统的终端。三、楼宇智能控制系统楼宇智能控制系统(或称楼宇管理系统BA系统)是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成的，能够完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。目前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计生产，发展成标准化、专业化产品，从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，投资大大降低。随着计算机技术、信息技术和控制技术的高速发展和广泛应用，智能控制技术取得了巨大的进展，智能楼宇综合管理系统逐渐成为智能大厦的技术核心。它将建筑物内各弱电子系统集成在一个计算机网络平台上，从而实现子系统间信息、资源和任务共享。它将为业主提供一个高效、便利、可靠的管理手段，给使用者提供全面、高质、安全、舒适的综合服务。智能楼宇综合管理系统是以实现各专业子系统之间的信息资源的共享与管理、各子系统的互操作和快速响应与联动控制，以达到自动化监视与控制的目的。它追求的目标是：信息资源的共享与管理、提高工作效率和提供舒适的工作环境、采用“分散控制、集中管理”的模式，尽可能地减少管理人员和节约能源、能适应环境的变化和工作性质的多样化及复杂性和应付突发事件的发生。四、教学主楼在环保节能方面的弊端我们学校主楼的控制系统已经具有相当高的优越性。但在节能与环保方面还有一些弊端，比如夏天A、B楼的空调往往开得过冷，使得许多同学甚至在里面自习是还要加衣服，而C、D楼有些教室的空调有开得不足，起不到应有的效果；有时下雨天已经比较凉快，教室的空调却还是开得很冷。同样的问题也存在于冬天开暖气的时候，有的教室暖气开得过热，有的教室又开得不足。这种不完善的3楼宇系统不能营造一个良好的自习环境。我们做设计的智能系统能够根据外界环境的温度自动调节室内温度，给学生营造一个舒适的学习环境。又比如学校有时自习室中只剩下一两个人时教室还是所有的灯都亮着，有时外面已经很亮，靠近窗子的灯就没有必要开了。这是对能源的极大浪费。我们所设计的智能系统能够根据学生人数以及学生所处位置以及外界环境亮度自动调节灯的亮暗。还有就是教室的通风系统，教室的窗子全都需要人工控制，既麻烦又不能有效地起到很好的通风效果，我们所设计的智能系统能够完全实现对空气流通进行自动控制。五、教学主楼的系统框图第二部分系统设计一、教学主楼终端能源控制系统工作原理针对学校使用照明、空调、计算机设备的具体情况，适时合理的利用智能化能源控制系统对照明实行亮度改变、空调输出温度改变、计算机关闭状态的监控等方面实现节能环保，我们议定采用下述能源控制终端：4即采用时控和光控，通过传递自动遥控开、关灯时间，并能智能调节输出电压，遥测现场各控制点的工作电流、电压等工作状态数据，可对采集的数据进行自动分析、判断各教室、办公室运行情况；同时，自动计算亮灯率。系统可实现各种故障的语音和声光报警、防盗报警、提高照明、空调系统的可靠性、安全性、经济性！该系统数据包括三种：能源供给状态数据、能源供给整点数据、能源供给累加数据，每种数据都有不同的应用范围。而能源供给状态数据是所有数据的基础，其它两种数据是通过仪器、仪表、手工录入或计算程序得到，是其它应用系统需要的关键数据。因此，智能化终端能源数据采集系统，就是在撷取能源供给状态数据的同时，能将其它应用程序需要的关键数据分检出来，主动发送到各应用程序，满足各教室、办公室的办公、处理需要，在监测的同时，满足结算、决策的需求。二、系统设计原则针对目前国内外能源数据采集系统的水平，我们对学校能源管理系统提出如下的设计原则：◆采用先进、成熟、实用的技术目前能源数据采集系统技术的发展已经比较成熟，我们现在规划的是面临21世纪的系统，要经得起时代的考验。因此，在技术上要追求先进，在使用上要求简便实用，而且，在技术上要讲究成熟、可靠，不带有任何试验性质的应用。◆系统应具有集中统一的管理能力，为系统管理大大提供方便根据实际的管理体制，公共安全管理是集中统一的，因此，我们的系统具有多级集中统一的管理中心，并实施科学合理的管理，使监控技术发挥最高的效用。◆系统应具有开放性、可扩性、兼容性和灵活性以安全为核心，系统具有开放性，能有机地与其它系统连接，融合成一个整体。系统范围大小差异很大，要求系统能适合多种规模，要有较强的可扩性；能随时适应对系统的扩容要求。系统具有很强的兼容性和灵活性，能适应产品的升级换代，是系统设计的一个重要思想。◆系统的设计和产品的选择应标准化、规范化系统的设计和产品的选择标准化，规范化是必须的。5◆系统必须具有安全性、可靠性、容错性系统设备的安全性可靠性是个非常重要的指标。为避免操作人员误操作等，致使系统工作不正常，要求系统具有较强的容错性和自检功能。◆合理的性能价格比在系统设计时，从实际出发，在有限的价格下，追求最高的性能。三、数据浏览录入系统该系统主要功能有以下两部分，一、给学校内网web发布实时能源数据，并生成各种报表、曲线、图表等。为各个相关部门，学校决策层提供科学的依据。二、能源数据手工录入。对于一些未设置自动化采集的监测点，需要该仪表的抄表员固定时间从该系统录入仪表数据，该功能同样适用于学校资金不足，设置自动化监测点很少，对于其它需要大量投入资金改造的人工监测点，即可采用手动录入的方式，这样在减少资金投入的同时，可以最大限度的对各种能源数据进行信息化管理。同时，在学校需要时，可以通过学校计算机安全管理网络对外网（Internet）发布实时能源数据，供有权限的学校人员进行远程浏览。为了保证数据安全，一般情况下能源数据不允许外网人员进行数据录入和修改。四、数据采集系统主要完成能源数据的实时采集，上报的功能。该系统是企业能源管理数据的主要来源。学校能源管理所需的各种重要状态数据都要依赖可靠的数据采集终端INDTU-051G/10完成。采集系统主要由中心接收服务器，下位采集终端两部分组成。INDTU同RS232/485同计量仪表相联，获取实时数据，然后通过移动GPRS网络或者校区内网把实时数据发送给中心数据接收服务器。由于INDTU采用嵌入式操作系统，具备较强的运算能力与开放性。并且内置了信息自动采集组件，能根据信息变化主动向网络上报信息，取代传统的数据库轮循，保证数据的实时传递的同时，大幅度减少网络数据通讯量和中心服务器的负担，保证中心服务器的稳定可靠。同时，INDTU内置存储可选模块，可以根据用户需要保存一定时间的数据，保证在通讯链路故障时的数据不会遗失。最大限度的保证数据的完整性，连续性。五、数据中间件6该系统主要完成从其它学校现有的MIS系统或监控系统获取所需数据，并导入学校能源管理系统数据库，供能源管理系统使用。该数