增压式建筑的参数控制系统、电子设备及存储介质的制作方法

本发明涉及数据处理，尤其涉及一种增压式建筑的参数控制系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、高原增压建筑是应对高海拔低氧环境、保障人员生理健康的重要设施，广泛应用于高寒地区的科研站、哨所及居住建筑。此类建筑的核心功能在于通过人工加压提升室内氧分压，同时维持适宜的温湿度环境。在现有技术中，室内环境调控通常涵盖压力、温度、湿度、氧气浓度及二氧化碳浓度等多个关键参数。主流的控制策略普遍采用传统的单回路独立控制逻辑，即利用pid算法将上述各环境参数视为相互独立的变量，分别配置专用的传感器与执行机构进行闭环调节。具体实现上，通过调节风机转速和阀门开度来控制室内压力及气体浓度，利用独立的温控模块调节加热或制冷设备以维持室温，并通过加湿或除湿装置单独管理湿度，各子系统之间缺乏深度的信息交互与协同机制。

2、然而，在高原增压建筑的实际运行过程中，存在着多参数变量强耦合导致的调控失衡问题，这种多变量间的动态耦合与约束冲突，使得现有技术在面对复杂工况扰动时，容易出现响应滞后、超调量大以及环境参数波动超出人体舒适区甚至安全阈值的情况，严重影响了建筑的运行可靠性与人员的居住体验。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种增压式建筑的参数控制系统、电子设备及存储介质，以解决增压建筑室内存在的多参数变量间的动态耦合导致的调控失衡问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种增压式建筑的参数控制系统，包括：环境感知模块、控制运算模块、设备驱动模块以及供电通讯模块；

3、所述环境感知模块，用于采集目标增压建筑室内的第一环境指标数据和室外的第二环境指标数据，并将所述第一环境指标数据和所述第二环境指标数据发送至所述控制运算模块；

4、所述控制运算模块，用于对所述第一环境指标数据和第二环境指标数据进行多参数耦合控制计算处理，以得到使所述目标增压建筑室内的环境指标数据满足目标条件时目标执行机构的调控指令，所述目标执行机构包括所述目标增压建筑中的至少一个环境控制设备；

5、所述设备驱动模块，用于接收所述控制运算模块发送的调控指令，并根据所述调控指令驱动所述目标执行机构执行对应的执行动作；

6、所述供电通讯模块，用于为所述设备驱动模块提供工作电源，并完成各模块间的数据传输。

7、在一些实施例中，所述控制运算模块内置有耦合动力学模型和约束模型预测控制算法，所述所述控制运算模块用于采用所述耦合动力学模型对所述第一环境指标数据和第二环境指标数据进行预测和优化，并在预测和优化的过程中采用所述约束模型预测控制算法约束所述耦合动力学模型在优化过程中的可行域边界，以得到使所述目标增压建筑室内的环境指标数据满足目标条件时目标执行机构的调控指令。

8、在一些实施例中，所述增压式建筑的参数控制系统还包括：获取模块和构建模块；

9、所述获取模块，用于获取所述目标增压建筑的建筑信息和环境控制设备的设备信息，所述建筑信息包括所述目标增压建筑的空间体积、围护结构的传热系数，所述设备信息包括所述环境控制设备的运行参数的幅值约束信息和执行增量约束信息；

10、所述构建模块，用于根据所述建筑信息以及所述设备信息，构建所述目标增压建筑对应的用于仿真和控制的耦合动力学模型。

11、在一些实施例中，所述构建模块，包括第一构建单元、第二构建单元、第三构建单元、第四构建单元以及组合单元；

12、所述第一构建单元，用于根据室内的气体组分平衡以及建筑漏风扰动，构建气体组分质量守恒模型；

13、所述第二构建单元，用于根据所述围护结构的传热系数、室内的内能变化以及室内热源扰动，构建温度能量平衡模型；

14、所述第三构建单元，用于根据所述空间体积、所述围护结构的传热系数以及理想气体状态方程，构建压力耦合动力学模型；

15、所述第四构建单元，用于根据所述空间体积、水蒸气分压方程以及饱和蒸气压方程，构建湿度动力学模型；

16、所述组合单元，用于基于所述气体组分质量守恒模型、所述温度能量平衡模型、所述压力耦合动力学模型以及所述湿度动力学模型，组合得到所述目标增压建筑对应的耦合动力学模型。

17、在一些实施例中，所述控制运算模块包括plc控制器和嵌入式主控mcu控制器。

18、在一些实施例中，所述环境感知模块包括微压差传感器、温湿度传感器、氧碳一体气体传感器、室外气象传感器。

19、在一些实施例中，所述所述设备驱动模块包括送风风机、排风阀、电加热模块、除湿模块；

20、所述送风风机用于根据所述调控指令，执行第一执行操作，所述第一操作包括室内增压、氧气补充、室外新风稀释二氧化碳的操作；

21、所述排风阀用于根据所述调控指令，执行第二执行操作，所述第二操作包括调控室内排风置换流量的操作；

22、所述电加热模块用于根据所述调控指令，执行第三执行操作，所述第三执行操作包括加热功率调整的操作；

23、所述除湿模块用于根据所述调控指令，执行第四执行操作，所述第四执行操作包括除湿功率调整的操作。

24、在一些实施例中，所述供电通讯模块包括分离布置的强电结构和弱电结构，所述强电结构用于为所述设备驱动模块供电，所述弱电结构用于为各模块传输信号和控制指令。

25、第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，电子设备包括处理器以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行，以使所述处理器实现上述任一项所述的增压式建筑的参数控制系统。

26、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的增压式建筑的参数控制系统。

27、本发明实施例提供了一种增压式建筑的参数控制系统、电子设备及存储介质，该系统通过对采集得到的室内外环境指标数据进行多参数耦合控制计算处理，以得到使目标增压建筑室内的环境指标数据满足目标条件时目标执行机构的调控指令，最终基于调控指令驱动目标执行机构执行对应的执行动作以完成环境调控。采用本发明，能够有效解决传统单回路独立控制中多参数耦合干扰导致的调控失衡问题，通过多参数解耦控制消除各环境指标数据调节之间的相互影响，同时依托耦合动力学模型实现前馈预测干预，能够提前对环境扰动进行干预处理，大大提升了系统的抗干扰能力，保障增压式建筑室内各项环境参数稳定维持在舒适安全区间，有效提升了增压建筑的运行可靠性与人员的居住体验。

1.一种增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，包括：环境感知模块、控制运算模块、设备驱动模块以及供电通讯模块；

2.根据权利要求1所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述控制运算模块内置有耦合动力学模型和约束模型预测控制算法，所述所述控制运算模块用于采用所述耦合动力学模型对所述第一环境指标数据和第二环境指标数据进行预测和优化，并在预测和优化的过程中采用所述约束模型预测控制算法约束所述耦合动力学模型在优化过程中的可行域边界，以得到使所述目标增压建筑室内的环境指标数据满足目标条件时目标执行机构的调控指令。

3.根据权利要求2所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述增压式建筑的参数控制系统还包括：获取模块和构建模块；

4.根据权利要求3所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述构建模块，包括第一构建单元、第二构建单元、第三构建单元、第四构建单元以及组合单元；

5.根据权利要求2所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述控制运算模块包括plc控制器和嵌入式主控mcu控制器。

6.根据权利要求1所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述环境感知模块包括微压差传感器、温湿度传感器、氧碳一体气体传感器、室外气象传感器。

7.根据权利要求1所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述所述设备驱动模块包括送风风机、排风阀、电加热模块、除湿模块；

8.根据权利要求1所述的增压式建筑的参数控制系统，其特征在于，所述供电通讯模块包括分离布置的强电结构和弱电结构，所述强电结构用于为所述设备驱动模块供电，所述弱电结构用于为各模块传输信号和控制指令。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行，以使所述处理器实现权利要求1至8中任一项所述的增压式建筑的参数控制系统。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的增压式建筑的参数控制系统。