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多站融合电力机房智能气体灭火系统及方法与相关技术

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进一步地,上位机设有报警显示模块、进气阀控制模块、压差控制阀模块、温度检测模块,报警显示模块用于火灾发生时发出报警提醒工作人员,并且显示出发生火灾的具体位置;进气阀控制模块,用于工作人员直接对各个高压气罐的进气阀进行控制;压差控制阀模块,用于及时显示高压气罐内外压差以及高压气罐内高压阻燃气体的压,使工作人员直接通过上位机对各个高压气罐的压差控制阀进行控制;温度检测模块,用于显示各个机柜内的当前温度。

进一步地,高压阻燃气体包括氮气和/或二氧化碳。

高压气罐内的阻燃剂只能是气体,不能为液体,如果使用液体进行灭火会损坏电器元件。

上位机与下位机之间采用RS485或CAN总线进行通讯连接。

一种多站融合电力机房智能气体灭火系统的控制方法,未发生火灾时进气阀和压差控制阀处于常闭状态,高压气罐内填充有设定压强为v0的高压气体,设置温度低阈值T2、温度高阈值T和压差低阈值v,利用温度传感器实时监测机柜内的温度,通过压差控制阀监测高压气罐内外的压差,发生火灾当压差小于压差低阈值v时,压差控制阀自动打开;当温度T0大于温度高阈值T的时候,打开压差控制阀和进气阀,向高压气罐导通高压阻燃气体,利用下位机对进气阀的开度进行控制;当温度T1小于温度低阈值T2时,关闭压差控制阀,监测高压气罐内高压阻燃气体的压强,当压强达到设定压强v0时,关闭进气阀。未发生火灾时,进气阀和压差控制阀处于常闭状态,高压气罐内填充有一定压强的高压阻燃气体,一旦火灾发生,进气阀和压差控制阀都会打开,然后向机柜导通高压阻燃气体以达到灭火的效果,灭火成功后,温度降到温度低阈值T2,关闭压差控制阀,然后向高压气罐填充设定压强v0大小的高压阻燃气体,整个高压气罐恢复到原来的状态,关闭进气阀。

进一步地,利用下位机对进气阀的开度进行控制时,下位机采用预估补偿器和模糊PID控制器组成的双环模糊控制器,具体包括:

A)设定控制器温度给定值T3,由温度传感器检测得到输出范围在4到20mA的电流反馈信

号T1,由数据采集卡经A/D转换器转换成数字信号,得到偏差信号e=T3-T1;

B)将偏差信号e作为模糊PID控制器的输入,获得模糊PID控制器的输出ΔuPID;C)获取预估补偿器的输出Δud;

D)将模糊PID控制器输出ΔuPID与预估模糊补偿器输出Δud的代数和作为总的控制量Δu=ΔuPID+Δud;

E)将总的控制量Δu经D/A转换器后转换成1-5V的电压,再经电压/电流转换器转换成4-20mA的电流控制信号Tu,从而根据电流控制信号Tu控制进气阀的开度。

进一步地,模糊PID控制器,包括:

B1)设定模糊PID控制器的PID参数,PID参数包括比例值KP、积分值KI和微分值KD;B2)获得偏差信号e;

B3)根据预设的PID参数,获取偏差信号范围EP;

B4)若偏差信号e在偏差信号范围EP外,则运用模糊控制算法修正预设的PID参数,直至偏

差信号e在偏差范围EP内,获得修正后的PID参数,计算获取模糊PID控制器的输出

ΔuPID;B5)若偏差e在偏差范围EP内,则直接运用PID算法计算获取模糊PID控制器的输出ΔuPID。

整个机柜温度系统具有非线性、不确定性的特征,采用模糊PID控制器自动调整PID的参数,在调节开度的过程中,时滞性比较大,通过利用预估补偿器获得输出量变化估计值,从而对控制器的输出进行补偿。

进一步地,步骤C)中,获取预估模糊补偿器的输出Δud,包括:设置时滞时间τ,计算当前控制量Δu(t)与时滞时间τ之前控制量之差Δu=Δu(t)-Δu(t-τ),利用微分器获得当前输出的

变化趋势

根据控制量之差Δu和输出的变化趋势

获得时滞时间之后输出量变化估

计值ΔT=T(t+τ)-T(t),将变化估计值ΔT作为预估模糊补偿器的输出Δud。

温度调节过程时滞性大,为克服滞后时间产生的影响,利用预估补偿器对模糊PID控制器的输出ΔuPID进行补偿。

进一步地,利用下位机对进气阀的开度进行控制时,下位机采用模糊PID控制器,包括:

a)设定模糊PID控制器的PID参数,PID参数包括比例值KP、积分值KI和微分值KD,设定

控制器温度给定值T3,由温度传感器检测得到输出范围在4到20mA的电流反馈信号T1,由数据采集卡经A/D转换器转换成数字信号,得到偏差信号e=T3-T1;

b)将偏差信号e作为模糊PID控制器的输入,根据预设的PID参数,获取偏差信号范围EP;c)若偏差信号e在偏差信号范围EP外,则运用模糊控制算法修正预设的PID参数,直至偏差

信号e在偏差信号范围EP内,获得修正后的PID参数,计算获取模糊PID控制器的输出

ΔuPID;若偏差信号e在偏差信号范围EP内,则直接运用PID算法计算获取模糊PID控制器

的输出ΔuPID;

d)将模糊PID控制器的输出ΔuPID经D/A转换器后转换成1到5V的电压,再经电压/电流转换

器转换成4到20mA的电流控制信号Tu,从而根据电流控制信号Tu控制进气阀的开度。如果火势比较小,那么温度调节的时滞性相对火灾情况严重时的时滞性要小,可以直接利用模糊PID控制器对开度进行控制。

本技术具有如下有益效果:发生火灾时,第一时间通过测压自动打开高压气罐上的压差控制阀,灭火效率高;而且下位机监测到机柜内的温度变化,利用双环模糊控制器或模糊PID控制器对进气阀的开度进行控制,从而进行快速灭火。附图说明

图1是实施例一的多站融合电力机房智能气体灭火系统的结构示意图。图2是实施例一利用双环模糊控制器进行温度控制的结构示意图。图3是实施例二利用模糊PID控制器进行温度控制的结构示意图。图4是实施例一高压气罐的结构示意图。

1、功能模块,2、上位机,3、下位机,4、高压气罐,5、压差控制阀,6、进气阀,7、

高压阻燃气体仓。具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本技术做进一步的描述。

实施例一,如图1所示,一种多站融合电力机房智能气体灭火系统,包括上位机2、下位机3以及设置在机柜内的温度传感器和三个高压气罐4,上位机2与下位机3之间采用CAN总线进行通讯连接,如图4所示,高压气罐底部设有进气阀6和位于高压气罐排气口处的压差控制阀5,压差控制阀5与高压气罐导通;进气阀6的一端通过导气管与高压阻燃气体仓7连接,进气阀6的另一端与高压气罐导通;进气阀6和压差控制阀5均与下位机3相连;高压气罐内填充有设定压强v0的高压阻燃气体,高压阻燃气体为氮气。

压差控制阀包括压差控制器、压差传感器和电磁阀门,压差传感器与压差控制器相连,压差控制器与电磁阀门通过驱动电路相连。

上位机2设有功能模块1,包括报警显示模块一、进气阀控制模块二、压差控制阀模块三、温度检测模块四,报警显示模块一用于火灾发生时发出报警提醒工作人员,并且显示出发生火灾的具体位置;进气阀控制模块二,使工作人员能够直接对各个高压气罐的进气阀进行控制;压差控制阀模块三,用于及时显示高压气罐内外压差以及高压气罐内高压阻燃气体的压强,工作人员能够直接通过上位机对各个高压气罐的压差控制阀进行控制;温度检测模块四,用于显示各个机柜内的当前温度。

一种多站融合电力机房智能气体灭火系统的控制方法,未发生火灾时进气阀和压差控制阀处于常闭状态,高压气罐内填充有设定压强为v0的高压气体,设置温度低阈值T2、温度高阈值T和压差低阈值v,利用温度传感器实时监测每个机柜内的温度,通过压差控制阀监测高压气罐内外的压差,发生火灾时,检测到压差小于压差低阈值v,压差控制阀自动打开;同时下位机检测到机柜温度T0大于温度高阈值T,打开进气阀,向高压气罐导通高压阻燃气体。

利用下位机对进气阀的开度进行控制时,下位机采用预估补偿器和模糊PID控制器组成的双环模糊控制器,具体包括:

A)设定控制器温度给定值T3,由温度传感器检测得到输出范围在4到20mA的电流反馈信

号T1,由数据采集卡经A/D转换器转换成数字信号,得到偏差信号e=T3-T1;

B)将偏差信号e作为模糊PID控制器的输入,获得模糊PID控制器的输出ΔuPID,包括:B1)

设定模糊PID控制器的PID参数,PID参数包括比例值KP、积分值KI和微分值KD;

B2)获得偏差信号e;

B3)根据预设的PID参数,获取偏差信号范围EP;

B4)若偏差信号e在偏差信号范围EP外,则运用模糊控制算法修正预设的PID参数,直至偏

差信号e在偏差范围EP内,获得修正后的PID参数,计算获取模糊PID控制器的输出

ΔuPID;B5)若偏差e在偏差范围EP内,则直接运用PID算法计算获取模糊PID控制器的输出ΔuPID。

C)获取预估补偿器的输出Δud,包括:设置时滞时间τ,计算当前控制量Δu(t)与时滞时间τ

之前控制量之差Δu=Δu(t)-Δu(t-τ),利用微分器获得当前输出的变化趋势

根据控制

量之差Δu和输出的变化趋势获得时滞时间之后输出量变化估计值ΔT=T(t+τ)-T(t),将

变化估计值ΔT作为预估模糊补偿器的输出Δud。

D)将模糊PID控制器输出ΔuPID与预估模糊补偿器输出Δud的代数和作为总的控制量Δu=ΔuPID+Δud;

E)将总的控制量Δu经D/A转换器后转换成1到5V的电压,再经电压/电流转换器转换成4到20mA的电流控制信号Tu,从而根据电流控制信号Tu控制进气阀的开度。

当温度T1小于温度低阈值T2时,关闭压差控制阀,监测高压气罐内高压阻燃气体的压强,当压强达到设定压强v0时,关闭进气阀。实施例二,

多站融合电力机房智能气体灭火系统及方法与相关技术

进一步地,上位机设有报警显示模块、进气阀控制模块、压差控制阀模块、温度检测模块,报警显示模块用于火灾发生时发出报警提醒工作人员,并且显示出发生火灾的具体位置;进气阀控制模块,用于工作人员直接对各个高压气罐的进气阀进行控制;压差控制阀模块,用于及时显示高压气罐内外压差以及高压气罐内高压阻燃气体的压,使工作人员直接通过上位机对各个高压气罐的压差控制阀进行控制;温度检测模块,用于显示各个机柜内的当
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