【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热泵空调，特别是一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法。
技术介绍
1、传统的膨胀阀控制算法是以过热度控制为主要控制依据的模糊算法，粗略的将蒸发器的进、出口温差作为系统过热度来计算，控制精度差，系统能效并非系统性能最高的区间，由于低过热度区间存在明显的振荡现象，为了保证控制精度和设备安全稳定的运行，通常将过热度控制在5℃～10℃，甚至更高。但也未能解决系统运行并非最高效的区间的问题，且该类对于大温度滑移的混合工质也不适用。
2、其他的膨胀阀算法改进主要在于提高了反应的时间和调节的步幅，减少了系统从启动到稳定的时间，但是在面对过热度震荡区间的控制问题和使用混合工质时面临的过热度计算问题并未做出有效的提高和改变；由于系统在蒸发器过热度震荡区间是系统能效最高的区间，传统的膨胀阀无法做到在保证精度的情况下，实现对热泵空调系统的全过热度控制；尤其是在使用非共沸混合工质时存在过热度计算不准确等问题，因此不能单一的使用蒸发器进出口温差作为其过热度；用压力控制或者调用参数时，在面对工质泄露或者更改换工质时会出现更多的调控问题，其调节方法和用途受到了很大的约束。上述的所有控制方法，在系统处于低过热度下高效运行时，膨胀阀开度存在着反复调节的问题；在调节具有较大温度滑移的工质时，其调节方法和计算方式并不能及时正确的反映出系统当前运行的状态。因此也无法做到有效的调节，不能保证热泵空调系统处于安全高效稳定的运行状态。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺点，本专利
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，包括调节过程以下步骤：
3、(1)准备阶段：利用流型视频和图像，建立流型图像数据集，生成用于训练模型的训练集和模型，将流型图像智能识别模型写入芯片中；
4、(2)启动初期阶段的控制：压缩机运行后膨胀阀控制介入，通过温度监测系统检测蒸发器进口温度tei，根据实际蒸发器进口温度tei与目标蒸发器入口温度tei,th的差值大小判断阀门开度方向和大小；
5、(3)启动中后期：调用流型图像智能识别模型，通过设置特定的流型图像拍摄时间，对采集到的流型图像进行检测识别，判断系统当前运行状态，进而根据与目标流型图像的差异调整膨胀阀的开度，直至系统达到稳定运行状态；
6、(4)稳态运行阶段：设置特定的时间进行拍摄和流型图像捕获检测。当外部环境参数发生变化时，及时根据识别的流型图像信息调节阀门开度，保证系统处于稳定高效的运行状态。
7、作为本专利技术的进一步改进：其中，步骤(1)中包括以下步骤：
8、步骤一：图像采集，通过对热泵空调系统在不同阀门开度下的控制，得到相应的流型视频和图像，据此建立较为完善的图像流型图像数据集。
9、步骤二：流型图像分类，对采集到的流型图像进行预处理和特征提取，通过过热度和流型图像特征等方法将流型图像分为若干类，以生成用于训练模型的训练集和验证集。
10、步骤三：流型图像智能识别模型的训练，利用处理后的训练集对人工智能模型进行训练，以提高模型对流型图像的检测识别准确性，并通过验证集对模型进行验证。
11、步骤四：将得到的流型图像智能识别模型写入流行智能识别模块中，以便于在启动中后期和稳态运行阶段控制时调用训练模型，对流行图像进行识别，判断系统运行状态。
12、作为本专利技术的进一步改进：其中，步骤(2)中包括以下步骤：
13、步骤一：执行硬件初始化，包括初始化系统，将阀门开度恢复至起始开度，并对膨胀阀控制模块串口命令进行调整。
14、步骤二：通过蒸发器进口温度tei,th和热源进口温度tsc的关系式tei,th＝a*tsc2+b*tsc2+k*tsc-c±d来初步调节膨胀阀，a、b、k为常数，c为传热温差，d为控制精度。启动初期阶段控制蒸发器口温度，保证膨胀阀达到目标开度附近。
15、作为本专利技术的进一步改进：其中，步骤(2)中还包括以下步骤：增大阀门开度或减小阀门开度根据目标蒸发器进口温度tei,th与实际蒸发器进口温度tei的差值确定，tei,th-tei差值的正负决定了阀门调节的方向；|tei,th-tei|差值越大其调节频率越快，步幅越大，其差值越小节频率和步幅相对降低。
16、作为本专利技术的进一步改进：其中，步骤(2)中还包括以下步骤：达到预设时间t或者蒸发器进口温度tei和热源进口温度tsc的差值在控制精度以内启动初期阶段结束。
17、作为本专利技术的进一步改进：其中，步骤(2)中包括以下步骤：
18、1)首先初步检测蒸发器出口温度teo与蒸发器进口温度tei的差值tsup；
19、2)通过图像智能识别模块采集的流型图像，通过控制模块判断系统所处的运行状态，根据与目标流型图像的差异调整膨胀阀的开度；
20、3)根据与目标流型图像的差异判断每次调节的阀门开度的大小和调节时间。
21、作为本专利技术的进一步改进：其中步骤1)中包括检测蒸发器出口温度teo与蒸发器进口温度tei的差值tsup，检测系统的过热度tsup是否超出流型图像数据集，若处于流型图像数据集以外，则通过过热度tsup调节；若过热度tsup过大则增大阀门开度，直至系统运行至流型图像处于流型图像数据集之内。
22、作为本专利技术的进一步改进：其中步骤2)中包括判断系统所处的运行状态，根据与流型图像数据集的对比分析，将流型图像分类为a、b、c、d、e五类，定时检测流型图像类别，判断系统所处的对应运行状态以及阀门是否需要调节。
23、作为本专利技术的进一步改进：其中步骤2)中包括若识别到流型图像连续处于目标流型图像之上，则减小阀门开度，若识别到阀门开度位于目标流型图像之下则增大阀门开度。
24、作为本专利技术的进一步改进：步骤1，为了提高识别的准确率可以将多次连续识别或多次识别的统计结果作为阀门调节的判断依据。
25、作为本专利技术的进一步改进：流型图像识别结果为目标流型时保持膨胀阀开度不变化，膨胀阀控制模块不对膨胀阀发出调节命令。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用流型图像及时准确的反馈出系统当前运行的状态，调节膨胀阀，解决了过热度震荡区间的精确控制问题，该控制方法能使系统长期稳定处于高能效运行模式，为大温度滑移混合工质的推广使用提供了方法，提高能源利用率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，系统组成包含蒸发器、冷凝器、压缩机、智能控制的膨胀阀和其他辅助设备等；其中智能控制的膨胀阀包括：温度监测模块、膨胀阀控制模块和图像智能识别模块。温度监测系统负责读取和传递热泵空调系统的温度参数，并将温度信号传递给膨胀阀控制模块，由控制模块对控制电机发出命令。控制模块包含控制器、单片机、膨胀阀控制电机和控制算法等，对膨胀阀开度进行调节；同时兼顾热泵空调的运行保护，包括压缩机高温保护、出回水温差异常保护等。图像智能识别模块主要负责对流型图像的采集和识别，包括相机和流行图像智能识别模型等，主要功能为拍照和对图像进行识别并将识别结果传递给膨胀阀控制模块。其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(1)中包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤一中包括以下步骤：通过对热泵系统在不同阀门开度下的运行控制，得到相应的流型视频和图像。
4.根据权利要
5.根据权利要求1所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(2)中包括以下步骤：启动初期阶段的调节：通过目标蒸发器入口温度tei,th和热源进口温度tsc的关系式tei,th＝A*tsc3+B*tsc2+K*tsc-C±D来初步调节膨胀阀，A、B、K为常数，C为传热温差，D为控制精度。
6.根据权利要求5所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(2)中还包括以下步骤：增大阀门开度或减小阀门开度根据目标蒸发器进口温度tei,th与其实际进口温度tei的差值确定，温度差值越大，阀门调节的速度越快，调节幅度越大。
7.根据权利要求1所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(2)中还包括以下步骤：达到预设时间t或者蒸发器进口温度tei和热源进口温度tsc的差值在控制精度以内启动初期控制结束。
8.根据权利要求1所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(2)中包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中步骤1)中包括检测蒸发器出口温度teo与进口温度tei的差值tsup，监测系统的过热度tsup是否超出流型图像数据集，若处于流型图像数据集以外，则通过过热度tsup调节，直至系统运行至流型图像处于流型图像数据集之内。
10.根据权利要求9所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中步骤2)中包括判断系统所处的运行状态，根据与流型图像数据集的对比分析，将流型图像数据分类为对应若干类，监测流型图像类别，判断系统所处的对应运行状态。
11.根据权利要求10所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中步骤2)中包括若识别到流型图像连续处于目标流型图像之上，则减小阀门开度，若识别到阀门开度位于目标流型图像之下则增大阀门开度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，系统组成包含蒸发器、冷凝器、压缩机、智能控制的膨胀阀和其他辅助设备等；其中智能控制的膨胀阀包括：温度监测模块、膨胀阀控制模块和图像智能识别模块。温度监测系统负责读取和传递热泵空调系统的温度参数，并将温度信号传递给膨胀阀控制模块，由控制模块对控制电机发出命令。控制模块包含控制器、单片机、膨胀阀控制电机和控制算法等，对膨胀阀开度进行调节；同时兼顾热泵空调的运行保护，包括压缩机高温保护、出回水温差异常保护等。图像智能识别模块主要负责对流型图像的采集和识别，包括相机和流行图像智能识别模型等，主要功能为拍照和对图像进行识别并将识别结果传递给膨胀阀控制模块。其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(1)中包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤一中包括以下步骤：通过对热泵系统在不同阀门开度下的运行控制，得到相应的流型视频和图像。
4.根据权利要求2所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤二和三中包括以下步骤：对采集到的流型图像进行预处理和特征提取，通过过热度和流型图像特征等方法将流型图像分为若干类，以建立流型图像数据集；建立流型图像智能识别模型并进行训练，对得到的训练结果进行验证。
5.根据权利要求1所述的一种基于流型图像智能识别的膨胀阀控制系统及控制方法，其特征在于，其中，步骤(2)中包括以下步骤：启动初期阶段的调节：通过目标蒸发器入口温度tei,th和热源进口温度tsc的关系式tei,th＝a*tsc3+b*tsc2+k...
【专利技术属性】
技术研发人员：范晓伟，巨福军，何大四，刘鸿涛，李召辉，尹路梅，杨文欢，秦婧娜，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。