一种时间法集中空调分户计量装置监测系统的制作方法

本发明涉及集中空调，更具体地说，本发明涉及一种时间法集中空调分户计量装置监测系统。

背景技术：

1、本发明涉及的是集中空调系统的分户计量与监测技术，这一领域主要关注于如何通过有效的技术手段，实现对大型建筑或住宅区内中央空调系统各用户单元能耗的精确计量和实时监测，随着建筑业的快速发展和能源管理的日益重要，集中空调系统的分户计量与监测技术已成为现代建筑节能降耗、提升用户体验的关键环节。

2、在现有技术中，针对集中空调系统的分户计量与监测，主要采用基于传感器和数据采集器的技术方案，该方案通过在空调系统中安装各类传感器，如温度传感器、流量传感器、压力传感器等，实时采集空调系统的运行数据，随后，通过数据采集器将采集到的数据传输至中央处理单元进行处理和分析，在此基础上，系统能够根据预设的算法计算出各用户单元的能耗情况，并进行相应的计费或监测操作。

3、然而，现有技术在实际应用中仍存在诸多不足之处，首先，传统的分户计量装置往往精度有限，无法准确区分各用户的实际能耗情况，导致计费不公或能源浪费，其次，数据采集的维度较为单一，主要侧重于温度和流量等少数几个参数，无法全面反映空调系统的运行状态，此外，现有技术还缺乏高效的数据分析手段，难以从海量数据中提取有价值的信息，导致管理人员难以及时发现并解决空调系统潜在的问题，这些问题不仅影响了能源的合理分配和使用效率，还可能对用户的舒适度和健康造成不利影响，因此，有必要开发一种更加精确、全面、高效的集中空调分户计量装置监测系统。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种时间法集中空调分户计量装置监测系统，通过以下方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种时间法集中空调分户计量装置监测系统包括系统运行数据库、系统中央处理模块和用户信息端，还包括监测区域划分模块、数据采集模块、数据分析模块、综合分析模块、异常判断模块，以及预警模块；

3、监测区域划分模块：用于将目标集中空调的分户计量区域确定为目标监测区域，通过按照单个独立用户划分的方式将目标监测区域划分为各监测子区域，并依次标记为1、2……n，将目标集中空调的监测时间确定为目标时间区域，通过等时间划分的方式将目标时间区域划分为各子时间区域，并依次标记为1、2……j；

4、数据采集模块：用于采集各监测子区域的空气动力学数据、热力学数据、流体力学数据，以及声学与振动数据，并将采集到的数据传输到数据分析模块；

5、数据分析模块：包括空气动力学数据分析单元、热力学数据分析单元、流体力学数据分析单元，以及设备运行特性数据分析单元，用于对数据采集模块传输的数据分析，并将分析结果传输到综合分析模块；

6、综合分析模块：用于建立综合分析模型，将数据分析模块传输的数据导入综合分析模型，计算出各监测子区域的综合优化指数，并传输到异常判断模块；

7、异常判断模块：用于建立综合优化指数预设值，通过综合优化指数预设值对各监测子区域的集中空调异常状态进行判断，并将判断结果传输到预警模块；

8、预警模块：用于根据异常判断模块传输的判断结果发出控制信号。

9、优选的，所述空气动力学数据包括室内微气压变化率、涡流速度、空气密度变化，以及边界层厚度，分别标记为ap、av、ad，以及ab，热力学数据包括显热通量、焓差、壁面温度梯度，以及热容变化，分别标记为ql、qh、qt，以及qc，流体力学数据包括冷媒黏度、湍流强度、管道摩擦损失，以及冷凝水量，分别标记为fr、ft、fl，以及fc，声学与振动数据包括压缩机噪声频谱、风机振动强度、冷媒流动噪声，以及结构共振频率，分别标记为sz、sv、sf，以及sr。

10、优选的，所述数据采集模块使用微气压传感器在空调送回风口附近进行采集室内微气压变化率，在空调送回风口附近，通过风速计进行测量涡流速度，利用温度传感器和热流计在室内外关键位置监测显热通量，在室内外关键位置安装温度传感器，测量壁面温度随时间或空间的变化梯度采集温度梯度，在冷媒管道中安装黏度计进行实时采集冷媒黏度，在冷媒管道和冷却水系统中使用流量计等设备测量管道摩擦损失，通过噪声计在压缩机运行点附近进行采集压缩机噪声频谱，在风机运行点附近布置振动传感器进行测量风机振动强度，噪声计同样用于测量冷媒流动过程中产生的噪声，振动传感器不仅用于测量风机振动，还用于识别空调系统的结构共振频率。

11、优选的，所述数据采集模块对采集的数据进行数据清洗并进行去量纲化处理。

12、优选的，所述空气动力学数据分析单元用于建立空气动力学数据分析模型，将数据采集模块传输的空气动力学数据导入空气动力学数据分析模型，计算出各监测子区域的室内空气动力综合评估值，具体表示为：

13、

14、cavi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的空气动力综合评估值，api，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的室内微气压变化率，avi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的涡流速度，adi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的空气密度变化，abi，k表示第i个监测子区域第k个子时间区域的边界层厚度，c1表示空气动力学平衡常数，c2表示非线性平滑常数，c3表示时间衰减因子，c4表示空气密度调节常数，k表示历史子时间区域，m表示j及其之前的所有子时间区域，e为常数。

15、优选的，所述c1基于去量纲化处理后的数据分布情况，通过交叉验证和历史数据分析，确保c1能平衡分子和分母的关系，具体取值范围为0.1到1，c2通过分析微气压变化率和涡流速度的历史数据，采用非线性回归方法确定，用于调节比例，防止极端值对结果的过大影响，具体取值范围为0.01到0.1，c3基于实验数据拟合，考虑边界层厚度随时间的衰减效应，确保c3能准确反映时间对室内空气动力综合评估值的影响，c4通过对去量纲化处理后的空气密度变化数据进行分析，采用回归方法确定，确保其在分母中的调节作用，具体取值范围为0.1到1，k的取值范围是1到j-1，m的取值范围是1到j。

16、优选的，所述热力学数据分析单元用于建立热力学数据分析模型，将数据采集模块传输的热力学数据导入热力学数据分析模型，计算出各监测子区域的热力学综合评估值，具体表示为：

17、

18、tcvi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的热力学综合评估值，qli，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的显热通量，qhi，k表示第i个监测子区域第k个子时间区域的焓差，qti，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的壁面温度梯度，qci，k表示第i个监测子区域第k个子时间区域的热容变化，u1表示显热通量与焓差交叉项的时间衰减系数，u2表示壁面温度梯度与热容变化率导数交叉项的时间衰减系数，u3表示显热通量与焓差累积项的时间衰减系数，e为常数。

19、优选的，所述u1表示显热通量与焓差交叉项随时间的衰减关系，利用历史数据进行回归分析，假设显热通量与焓差的交叉项与时间衰减关系，通过最小二乘法拟合得到，具体数值范围为0.01到1，u2表示壁面温度梯度与热容变化率导数交叉项随时间的衰减关系，通过测量系统的壁面温度梯度和热容变化率，并分析其在不同时间点的变化情况，拟合衰减曲线以确定，具体数值范围为0.01到1，u3表示显热通量与焓差累积项的时间衰减系数，利用历史数据进行显热通量和焓差的时间序列分析，通过最小二乘法拟合得到，具体数值范围为0.01到1，表示qti，j对时间t的导数，表示在当前时间区域j的壁面温度梯度随时间的变化率，表示qci，k对时间t的导数，表示在历史子时间区域k的热容变化率随时间的变化率。

20、优选的，所述流体力学数据分析单元用于建立流体力学数据分析模型，将数据采集模块传输的流体力学数据导入流体力学数据分析模型，计算出各监测子区域的流体力学综合评估值，具体表示为：

21、

22、cemi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的流体力学综合评估值，fri，k表示第i个监测子区域第k个子时间区域的冷媒黏度，fti，k表示第i个监测子区域第k个子时间区域的湍流强度，fli，m表示第i个监测子区域第m个子时间区域的管道摩擦损失，fci，k表示第i个监测子区域第k个子时间区域的冷凝水量，o1表示冷媒湍流耦合系数，o2表示摩擦损失调节系数，o3表示冷媒黏度影响系数，o4表示湍流摩擦关系系数，e为常数。

23、优选的，所述o1使用非线性回归分析方法拟合数据确定，用于调节冷媒黏度和湍流强度之间的交互效应，具体取值范围为0.1到2.0，o2使用指数衰减模型拟合实验数据确定，用于调节管道摩擦损失的衰减效果，具体取值范围为0.1到1.0，o3使用分数次幂模型拟合数据确定，用于调节冷凝水量对冷媒黏度的影响，具体取值范围为0.1到1.5，o4使用余弦函数模型拟合数据确定，用于调节湍流强度和管道摩擦损失之间的关系，具体取值范围为1.0到2.0。

24、优选的，所述声学与振动数据分析单元用于建立声学与振动数据分析模型，将数据采集模块传输的声学与振动数据导入声学与振动数据分析模型，计算出各监测子区域的声学性能综合评估值，具体表示为：

25、

26、cepi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的声学性能综合评估值，szi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的压缩机噪声频谱，svi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的风机振动强度，sfi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的冷媒流动噪声，sri，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的结构共振频率，v1表示压缩机噪声调整系数，v2表示历史共振频率影响系数。

27、优选的，所述v1通过历史数据回归分析确定，用于调整sz与sv、sf以及sr之间的关系对声学性能综合评估值的影响，具体取值范围为0.5到2，v2通过历史数据中结构共振频率对系统状态的长期影响，结合历史数据的统计分析结果确定，用于调整sr对声学性能综合评估值的累积影响，具体取值范围为0.1到1。

28、优选的，所述综合分析模型具体表示为：ηi，j＝cavi，j+tcvi，j+cemi，j+cpi，j，ηi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的综合优化指数，cavi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的空气动力综合评估值，tcvi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的热力学综合评估值，cemi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的流体力学综合评估值，cepi，j表示第i个监测子区域第j个子时间区域的声学性能综合评估值。

29、优选的，所述综合优化指数预设值标记为ηdef，当ηdef<ηi，j时，表示ηi，j表示第i个监测子区域的综合优化指数大于综合优化指数预设值，说明第i个监测子区域的集中空调运行状态良好，当ηdef>ηi，j时，表示ηi，j表示第i个监测子区域的综合优化指数小于综合优化指数预设值，说明第i个监测子区域的集中空调运行状态差。

30、优选的，所述预警模块在第i个监测子区域的集中空调运行状态良好时，保持对第i个监测子区域的数据采集和分析，在第i个监测子区域的集中空调运行状态差时，将第i个监测子区域标记为异常状态并发出预警信号至管理人员终端。

31、本发明的技术效果和优点：

32、本发明通过监测区域划分模块精细划分监测区域和时间区域，实现了对集中空调系统的精确监控，有助于快速定位问题区域，提高监测效率和准确性，为后续的数据采集和分析提供了清晰的基础框架；通过数据采集模块全面采集了空气动力学、热力学、流体力学以及声学与振动多方面的数据，确保了监测的全面性和准确性，为后续的详细分析和评估提供了坚实的基础，有助于全面了解空调系统的运行状态；通过数据分析模块对采集到的数据进行详细分析，能够计算出各监测子区域的综合评估值，有助于评估空调系统的性能，并为后续的优化和决策提供依据；通过综合分析模块将数据分析模块传输的数据进行整合，计算出各监测子区域的综合优化指数，综合考虑了空气动力学、热力学、流体力学和声学性能多个方面的评估结果，能够全面反映空调系统的整体运行状态，通过这一指数，系统能够更直观地评估各区域的性能，并为后续的异常判断和预警提供依据；通过异常判断模块和预警模块建立综合优化指数预设值，对各监测子区域的集中空调异常状态进行判断，当某区域的综合优化指数低于预设值时，系统能够迅速识别出该区域可能存在的问题，并发出预警信号，有助于及时发现并解决空调系统的问题，避免问题扩大化，保障系统的稳定运行；通过预警模块根据异常判断模块传输的判断结果发出控制信号，当某区域被标记为异常状态时，预警模块能够及时向管理人员发出预警信号，提醒他们关注并处理该区域的问题。