中央空调系统的数据分析与最优控制策略
摘 要：本文根据某热带城市一套中央空调系统采集 的数据，首
先，利用多元线性回归分析建立了系统效率、耗 电量与可控变量和不可控变量的函数关系。然后，利用二元 逻辑回归分析建立了冷却装置的状态变量与外部环境温度、 湿度及冷却负载之间的二元逻辑回归模型。最后，建立最优 化模型，利用 Lingo 求得所有可控变量的最优控制策略及系 统总耗电量，并计算出相应的系统效率。
关键词：系统耗电量 系统效率 冷却负载 多元线性回 归分析 二元逻辑回归 最优控制策略
中图分类号： TM925.12； O221 文献标识码： A 文章编 号：
1672-3791（2018）02（a）-0062-03
Abstract ： Based on the data collected from a set of central air-conditioning system in a tropical city ， the analysis is made for multiple linear regression analysis and binary logic regression by using spss， and probability models of the system power consumption function ， the system efficiency function and the state variables of the cooling device are established respectively ， and the reliability of the model are tested. Then ， the optimal model of the total power consumption of the system establish， using Lingo to
obtain the state variable value policy and the total power consumption of the system and calculating the corresponding system efficiency.
Key Words： System power consumption ； System efficiency ； Multiple linear regression analysis ； Binary logic regression； The optimal control strategy
随着全球气候变暖和空调技术的发展，越来越多的大型 建筑物利用中央空调系统来实现室内温度和湿度的调节控 制。如何根据外部环境条件及中央空调系统的运行数据等进 行中央空调系统的控制是实际中一个很有普遍意义的研究 课题。2017 年泰迪杯数据挖掘赛 B 题《中央空调系统的数据 分析与控制策略》就是基于这一背景提出的一个问题。
本文基于题目所给某热带城市一套中央空调系统采集 的数据，研究了下面两个问题：
（ 1）对题目中实际数据做深入分析处理，研究冷却负 载、系统效率、耗电量与可控变量和不可控变量之间的关系 模型。
（ 2）按照题目中数据所给出的时间、 室外温度和湿度、 冷却负载和可控变量（冷水泵转速、冷凝水泵转速和冷却塔 风扇转速）取值，给出所有设备状态变量的最优控制策略， 以及相应的系统总耗电量和系统效率。
1 符号说明与数据的预处理 1.1 符号说明
本文和题目中变量、符号意义的说明如下。
:系统耗电量（systotpower）;:系统效率（effsys）;:冷 却负载（loadsys）;:冷水泵转速（chwp_pc）;:冷凝水泵转 速（cwp_pc）;:冷却塔风扇转速（ct_pc）;:冷却装置1的状 态变量（chistat）;:冷却装置 2的状态变量（ch2stat）;:冷 却装置 3 的状态变量; ：冷水泵的开启台数; ：冷凝水泵的开 启台数;：冷却塔风扇的开启台数; ：干球温度（ drybulb ）;： 干球湿度
（ rh ）;、、：冷却装置 1 、冷却装置 2、冷却装置 3 的状态变量取值为 1 的概率;：系统总耗电量。未列出的变 量意义见文中说明。
1.2 数据的预处理 根据建模需要，将题目中原始数据进行预处
理，可知： 冷水泵的开启台数 =chwp1stat+chwp2stat+ chwp3stat
+chwp4stat;
冷凝水泵的开启台数 =cwp1stat+cwp2stat+ cwp3stat ; 冷?s塔风扇的开启台数 =ct1stat+ ct2stat;
冷水泵的总转速、冷凝水泵的总转速、冷却塔风扇的总 转速分别为： ，，。
冷水泵转速（单位：Hz） =30+20 x题目中的冷水泵转速 的百分比;
冷凝水泵转速（单位：Hz） =30+20 x题目中的冷凝水泵 转速的百分比;
冷却塔风扇转速（单位： 转速的百分比。
Hz） =25+25 X题目中的冷水泵
中央空调系统的数据分析与最优控制策略
