阅读说明：本技术 确定hvac系统中故障的原因 (Determining causes of faults in HVAC systems ) 是由 李春富 安键·乔杜里 约翰·布思罗伊德 于 2018-11-01 设计创作，主要内容包括：本文描述了用于确定供暖、通风和空调(HVAC)系统中故障的原因的装置、方法和系统。一个装置包括存储器和处理器,该处理器被配置为执行存储在存储器中的可执行指令以接收与HVAC系统相关联的操作数据,将所接收的操作数据存储在数据库中,在HVAC系统中发生故障时,通过将数据库中的操作数据应用于映射能够在HVAC系统中发生的可能故障的原因和对应于每个相应可能故障的症状的表来确定故障的原因,并且向用户提供在HVAC系统中发生的故障的原因。(Described herein are devices, methods, and systems for determining a cause of a fault in a heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) system. One apparatus includes a memory and a processor configured to execute executable instructions stored in the memory to receive operational data associated with an HVAC system, store the received operational data in a database, determine, upon a fault occurring in the HVAC system, a cause of the fault by applying the operational data in the database to a table mapping causes of possible faults that can occur in the HVAC system and symptoms corresponding to each respective possible fault, and provide the user with the cause of the fault occurring in the HVAC system.)

具体实施方式

本文描述了用于确定供暖、通风和空调(HVAC)系统中故障的原因的装置、方法和系统。例如，实施方案包括存储器和处理器，所述处理器被配置为执行存储在所述存储器中的可执行指令以接收与HVAC系统相关联的操作数据，将所接收的操作数据存储在数据库中，在所述HVAC系统中发生故障时，通过将所述数据库中的所述操作数据应用于映射能够在所述HVAC系统中发生的可能故障的原因和对应于每个相应可能故障的症状的表来确定所述故障的原因，并且向用户提供在所述HVAC系统中发生的所述故障的所述原因。

本公开的实施方案可用于以比先前方法更容易、更便宜和/或耗时更少的方式确定HVAC系统中发生故障的原因(例如，根本原因)，并且校正故障。例如，在本公开的实施方案中，与先前的方法相比，可确定HVAC系统中发生故障的原因并将其提供给用户，在先前的方法中，可仅将故障的症状而不是故障本身的原因提供给用户。因此，本公开的实施方案可以使故障能够被快速且有效地校正，从而为设施的乘员维持舒适的环境，防止故障对HVAC系统造成进一步损坏，并且/或者避免HVAC系统的低效操作，这可能导致更高的能耗。

在以下具体实施方式中，参考形成其一部分的附图。附图以举例说明的方式示出了可以实践本公开的一个或多个实施方案的方式。

这些实施方案被描述得足够详细，以使得本领域普通技术人员能够实践本公开的一个或多个实施方案。应当理解，可以利用其他实施方案并且可以做出机械、电气和/或过程改变而不脱离本公开的范围。

应当理解，可添加、交换、组合和/或消除本文各实施方案中所示的元件，以便提供本公开的多个另外实施方案。附图中提供的元件的比例和相对尺寸旨在示出本公开的实施方案，并且不应该是限制性的。

本文的附图遵循如下编号惯例：一个或多个第一位数字对应于附图编号，而其余数字标识附图中的元件或部件。在不同附图之间的类似元件或部件可通过使用类似的数字来标识。例如，图1中108可引用元件“08”，并且图5中类似元件可被引用为508。

如本文所用，“一个”或“几个”事物可指一个或多个这样的事物，而“多个”事物可指多于一个这样的事物。例如，“几个故障”可指一个或多个故障，而“多个故障”可指多于一个故障。另外，如本文所用，特别是相对于附图中引用数字而言的标号“N”和“M”指示由此指定的诸多特定特征可被包括在本公开的诸多实施方案内。

图1示出了根据本公开的实施方案的确定HVAC系统中的故障的原因的系统100的示例。HVAC系统可以是例如设施(例如，建筑物)诸如商业办公楼的HVAC系统。然而，本公开的实施方案不限于特定类型的设施。

HVAC系统可用于控制设施内的环境。例如，HVAC系统可包括多个部件，这些部件可用于控制设施的不同区(例如，房间、区域、空间和/或楼层)的空气温度，以便为这些区的乘员保持舒适状态。HVAC系统的部件可包括例如物体、控制部件(例如，控制器)、设备(例如，机械设备)、装置、网络、传感器和/或致动器，诸如阀门诸如加热和/或冷却阀门、冷却器(例如，冷却厂)、锅炉(例如，锅炉工厂)、泵诸如热水和/或冷水泵、风扇、压缩机、空气阻尼器诸如可变空气体积(VHV)阻尼器、空气处理单元(AHU)(例如AHU工厂)、盘管诸如加热和/或冷却盘管、空气过滤器、热交换器和/或冷却塔等等。HVAC系统还可包括部件之间的连接(例如，物理连接)，诸如连接部件的设备链(例如，管道系统、管道、通风和/或电气和/或气体分配设备)，以及其他连接。

此外，HVAC系统可包括(例如，被划分成)多个区。HVAC系统的区域可对应于例如设施的区域。本文将(例如，结合图2)进一步描述HVAC系统(例如，HVAC系统的AHU)的示例。

如图1所示，系统100可包括控制器102。该控制器102可以是例如设施的HVAC系统的控制器。例如，控制器102可用于检查和/或设置部件的状态、部件连接和/或HVAC系统的区域。虽然在图1中示出了一个控制器，但本公开的实施方案不限于此(例如，系统100和/或HVAC系统可包括类似于控制器102的多个控制器)。

控制器102可以收集与HVAC系统相关联的数据，例如实时操作数据。例如，控制器102可从HVAC系统的部件接收数据，诸如像图1所示的传感器104-1，...，104-N。此类数据可包括例如部件的当前数量、状态和/或属性，部件连接，和/或HVAC系统的区域。

如图1所示，系统100可包括计算装置108。计算装置108可以是远离HVAC系统和/或控制器102定位的集中式分析服务(例如，服务器和/或数据库)的一部分，并且将在本文中(例如，结合图4)进一步描述。

如图1所示，控制器102可经由网络106将所收集的数据发送到(例如，推送)计算装置108(例如，计算装置108可经由网络106从控制器102接收数据)。网络106可以是有线或无线网络。例如，网络106可为网络关系，计算备108和控制器102可通过该网络关系来通信。这种网络关系的示例可包括分布式计算环境(例如，云计算环境)、诸如互联网的广域网(WAN)、局域网(LAN)、个人局域网(PAN)、校园网(CAN)或城域网(MAN)，以及其他类型的网络关系。例如，网络可包括多个服务器，该多个服务器接收由控制器102收集的数据，并且经由有线或无线网络将所接收的数据传输到计算装置108。

如本文所用，“网络”可提供直接或间接地链接两个或更多个计算机和/或外围装置并且允许用户访问其他计算装置上的资源并与其他用户交换消息的通信系统。网络可允许用户与其他网络用户共享自己系统上的资源，并访问位于中心位置的系统或位于远程位置的系统上的信息。例如，网络可将多个计算装置连接在一起以形成分布式控制网络(例如，云)。

网络可提供到互联网和/或到其他实体(例如，组织、机构等)的网络的连接。用户可与启用网络的软件应用程序交互来发出网络请求，以获取文件或在网络打印机上打印。应用程序还可与网络管理软件通信，网络管理软件可与网络硬件交互以在网络上的装置之间传输信息。

如图1所示，系统100可包括表(例如，映射表)112和数据库114。尽管映射表112和数据库114被示出为位于计算装置108之外(例如，与计算装置108分开)，但本公开的实施方案不限于此。例如，在一些实施方案中，映射表112和/或数据库114可包括在计算装置108中。

由计算装置108接收的操作数据可存储在数据库114中。例如，计算装置108可连续地(例如，实时地)接收操作数据，并且将所接收的操作数据连续地存储在数据库114中。

映射表112可映射HVAC系统中(例如，HVAC系统的设备中)能够发生的可能故障的原因以及对应于每个相应可能故障的症状。例如，映射表112可包括HVAC系统中能够发生的可能故障的列表，诸如HVAC系统中每种类型的设备中能够发生的故障的可能根本原因的列表，以及对应于列表中每个相应可能故障的症状的标识。

如本文所用，HVAC系统中的故障可包括和/或指HVAC系统的部件(例如，设备)不正确地工作和/或导致HVAC系统和/或设施中的异常行为，和/或指发生以使部件不正确地工作或导致异常行为的事件。例如，HVAC系统中的故障可包括和/或指HVAC系统的部件崩溃、发生故障、停止正确操作或以意外方式操作。作为另外的示例，故障可包括和/或指部件的异常(例如，异常)行为。

如本文所用，对应于故障的症状可包括和/或指HVAC系统的由故障导致(例如，由故障引起)的操作状况。相比之下，如本文所用，故障的原因可包括和/或指导致一种或多种特定症状发生的故障的根本原因。例如，校正故障的原因将导致故障的对应症状不再发生，但校正对应于故障的症状将不一定意味着故障本身已被校正。

例如，HVAC系统中发生故障的原因可为卡住冷却阀，而对应于这种故障的症状可包括高排气温度和过热AHU。本文将进一步描述可能故障及其对应症状的原因的附加示例。

映射表112中包括的症状可包括例如数据库114中的操作数据的特定操作数据点高于或低于特定值(例如，阈值)，数据库114中操作数据的两个特定操作数据点之间的差值大于或小于特定值，和/或数据库114中操作数据的特定操作数据点为真或假。本文将(例如，结合图3)进一步描述映射表112(例如，HVAC系统中能够发生的可能故障的原因和对应于每个相应可能故障的症状的映射)的示例。

可例如基于从用户接收的输入来生成(例如，定义)映射表112。例如，可以基于与HVAC系统(例如，设施管理者和/或工程者)的设置(例如，安装)和/或操作相关联的用户的领域知识和/或专家体验来生成映射表112。

在HVAC系统(例如，HVAC系统的设备)中发生故障时，计算装置108可通过将存储在数据库114中的操作数据应用于映射表112来确定故障的原因(例如，根本原因)。例如，计算装置108可确定存储在数据库114中的操作数据是否匹配对应于映射表112中的任何可能故障的症状，并且，在确定所述操作数据匹配对应于所述可能故障之一的所述症状时，确定映射表112中的所述可能故障的所述原因是所述HVAC系统中发生的所述故障的所述原因。也就是说，映射表112中可能出现故障的原因(其对应症状被确定为匹配存储在数据库114中的操作数据)可被确定为HVAC系统中发生故障的原因。计算装置108可确定存储在数据库114中的操作数据是否依次(例如，逐个)匹配对应于映射表112中的任何可能故障的症状，如本文将进一步描述的(例如，结合图4)。

在一些实施方案中，对应于映射表112中的可能故障的所有症状需要匹配数据库114中的操作数据，以便将该可能故障的原因确定为HVAC系统中发生故障的原因(例如，如果操作数据与HVAC系统中发生故障的原因中的一些但少于全部，则映射表112中可能发生故障的原因可能不被确定为该故障的原因)。在此类实施方案中，计算装置108可确定存储在数据库114中的所有操作数据是否匹配对应于映射表112中的任何可能故障的症状，并且，在确定所述操作数据匹配对应于所述可能故障之一的所有症状时，确定映射表112中的所述可能故障的所述原因是所述HVAC系统中发生的所述故障的所述原因。此类实施方案可减少噪声影响和/或防止误报(例如，错误地确定映射表112中可能故障的原因是HVAC系统中发生故障的原因，而事实上，该可能故障的原因不是HVAC系统中发生故障的原因)。

在一些实施方案中，对应于映射表112中的可能故障的症状需要在特定时间量(例如，时间段)内匹配数据库114中的操作数据，以便将该可能故障的原因确定为HVAC系统中发生故障的原因(例如，如果操作数据与映射表112中的可能故障的对应症状匹配少于该时间量，则该可能故障的原因可能不被确定为HVAC系统中发生故障的原因)。在此类实施方案中，计算装置108可确定存储在数据库114中的操作数据是否在特定时间量内匹配对应于映射表112中的任何可能故障的症状，并且在确定所述操作数据在该时间量内匹配对应于所述可能故障之一的所述症状时，确定映射表112中该可能故障的所述原因是所述HVAC系统中发生所述故障的所述原因。特定的时间量可为例如15分钟。此类实施方案可降低噪声影响和/或防止误报。

一旦确定HVAC系统中发生故障的原因，计算装置108就可以向用户(例如，HVAC系统的技术人员、操作员或设施管理者)提供故障的原因，和/或可以校正(例如，采取行动来校正)故障的原因。例如，计算装置108可针对HVAC系统中发生的故障生成包括所确定的故障原因的警报，并且经由网络106将警报发送到(例如，传输)装置110-1，...，110-M，如图1所示。然后可在装置110-1，...，110-M的用户界面上将导致故障的原因的警报显示给用户。装置110-1，...，110-M可以是例如计算装置(例如，服务管理系统门户计算装置或客户门户计算装置)，诸如台式计算机或膝上型计算机，或移动装置，诸如智能电话或平板电脑。

在一些实施方案中，计算装置108可以确定HVAC系统中发生的故障是否是可能需要快速动作和/或响应的关键故障。在此类实施方案中，由计算装置108生成并发送到装置110-1，...，110-M的警报可包括故障是否为此类临界故障的指示。

计算装置108可从用户接收用于校正故障的原因(例如，关于如何校正的指令)的输入，并且响应于接收到输入而校正故障的原因。例如，计算装置108可经由网络106从装置110-1，...，110-M(例如，用户可将输入输入到装置110-1，...，110-M，其然后可经由网络106将输入传输到计算装置108)。

图2示出了根据本公开一个实施方案的用于HVAC系统的示例性空气处理单元(AHU)215。HVAC系统可以是例如先前结合图1描述的HVAC系统(例如，其中发生故障的HVAC系统)。

如图2所示，AHU 215可包括多个部件(例如，设备)。例如，AHU可包括分别由在电流224-1和224-2上运行的马达222-1和222-2供电的鼓风机220-1和220-2、过滤器226-1和226-2、阻尼器228-1和228-2、分别由马达232-1和232-2供电的焓轮230-1和显热轮230-2、盘管234、滤网236和阀238。如图2所示，外部空气可穿过(例如，被过滤)过滤器226-1和阻尼器228-1，使用盘管234加热或冷却，并且由鼓风机220-2供应到HVAC系统的区域。此外，来自这些区的返回空气可穿过过滤器226-2和阻尼器228-2，并且由鼓风机220-1排出。

在AHU 215的操作期间，AHU 215的部件中可能发生故障。例如，除了其他故障之外，过滤器226-1和/或226-2可变得脏污或堵塞，阻尼器228-1和/或228-2可变得卡住，滤网236可变得堵塞，阀238可变得卡住或堵塞，盘管234变得堵塞，和/或马达232-1和/或232-2可跳闸。此类故障可导致(例如，导致)症状，诸如马达220-1和/或220-2在高电流、高振动和/或错误旋转下操作，向盘管234供应水太热或太冷，盘管234渗漏水，盘管234在空气冷却下或过度冷却，和/或供应到HVAC系统的区域的空气为不适当的温度(例如，太热或太冷)和/或以不适当的流动(例如，压力)供应。

图3示出了根据本公开的实施方案的用于映射能够在HVAC系统中发生的可能故障的原因以及对应于每个相应可能故障的症状的表(例如，映射表)312的示例。表312可以是例如先前结合图1描述的映射表112的一部分，并且可以是先前结合图2描述的AHU 215的映射表的一部分的示例。

如图3所示，映射表312可包括AHU 215设备中能够发生的故障的可能根本原因列表，包括例如故障(例如，闭合的)阻尼器或致动器、堵塞过滤器(例如，堵塞的预过滤器和/或袋式过滤器)、堵塞的或堵塞的冷却盘管阀和通过的冷却盘管阀。此外，映射表312可包括对应于列表中每个相应可能故障的症状的识别。

例如，在图3所示的实施方案中，对应于堵塞的预过滤器的症状可包括等于或大于特定压力阈值的预过滤器压差，并且对应于堵塞的袋式过滤器的症状可包括等于或大于特定压力阈值的袋式过滤器压差。此外，对应于卡住的闭合或堵塞的冷却盘管阀的症状可包括关闭盘管温度和打开盘管温度之间的差值小于五度，冷却阀命令的数目大于20，并且向盘管供应水(例如，CHW IN)的温度大于四度且小于14度。此外，对应于通过的冷却盘管阀的症状可包括关闭和打开盘管温度之间的差值大于五度，并且冷却阀命令的数量小于五。

如先前结合图1所述，如果存储在数据库114中的操作数据匹配对应于映射表312中的可能故障之一的(例如，全部)症状，则该故障可被确定为HVAC系统中发生故障的根本原因。例如，如果存储在数据库114中的操作数据包括等于或大于特定压力阈值的预过滤器压差，则可以确定堵塞的预过滤器是HVAC系统中发生故障的根本原因。此外，如果存储在数据库114中的操作数据包括等于或大于特定压力阈值的袋式过滤器压差，则可以确定堵塞的袋式过滤器是HVAC系统中发生故障的根本原因。此外，如果存储在数据库114中的操作数据包括具有小于五度的差值的关盘管温度和开盘管温度，则冷却阀命令的数量大于20，并且CHW IN的温度大于四度且小于14度，可以确定卡住或堵塞的冷却盘管阀是HVAC系统中发生故障的根本原因。此外，如果存储在数据库114中的操作数据包括具有大于五度的差值的关盘管温度和开盘管温度，并且冷却阀命令的数量小于五，则可以确定通过冷却盘管阀是HVAC系统中发生故障的根本原因。

图4示出了根据本公开的实施方案的确定HVAC系统中的故障的原因的方法450的示例。该方法450可以例如通过先前结合图1描述的计算装置108执行。

在框452处，方法450包括生成映射表。该映射表可以是例如先前分别结合图1和图3描述的映射表112和/或312，并且可以映射HVAC系统中能够发生的可能故障的原因(例如，根本原因)和对应于每个相应可能故障的症状，如本文先前所述。

在框454处，方法450包括接收与HVAC系统相关联的操作数据。可以从先前结合图1描述的控制器102接收操作数据，如本文先前所述。

在框456处，方法450包括存储操作数据。操作数据可存储在先前结合图1所述的数据库114中，如本文先前所述。

在框458处，方法450包括将操作数据应用于映射表以用于表中可能故障的根本原因。将操作数据应用于映射表以获得映射表中可能故障的可能根本原因可包括，例如，确定操作数据是否匹配对应于映射表中该可能故障的根本原因的症状，如本文先前所述并且如方法450的框460所示。如果确定操作数据匹配对应于该可能故障的根本原因的症状，则方法450前进至框462。如果确定操作数据与对应于该可能故障的根本原因的症状不匹配，则方法450前进至框464。

在框462处，方法450包括生成包括该可能故障的根本原因的警报。尽管图4中未示出，但所生成的警报可被发送到用户的装置，如本文先前所述。

在框464处，方法450包括针对映射表中所有可能故障的所有可能根本原因确定操作数据是否已应用于映射表。如果确定已针对映射表中所有可能故障的所有可能根本原因将操作数据应用于映射表，则方法450返回到框454。如果确定尚未针对映射表中所有可能故障的所有可能根本原因将操作数据应用于映射表，则方法450返回到框458，其中针对映射表中可能故障的不同可能根本原因将操作数据应用于映射表。以这种方式，方法450可确定操作数据是否顺序地(例如，逐个)匹配对应于映射表112中的可能故障的每个相应可能根本原因的症状。

图4示出了根据本公开的实施方案的确定HVAC系统中的故障的原因的计算装置508的示例。计算装置508可以是例如先前结合图1描述的计算装置108，并且可以是例如膝上型计算机、台式计算机或移动装置(例如，智能电话、平板电脑、PDA等)。然而，本公开的实施方案不限于特定类型的计算装置。

如图5所示，计算装置508可包括存储器572和处理器574。存储器572可为任意类型的存储介质，其可由处理器574访问以执行本公开的各种示例。例如，存储器572可为其上存储有计算机可读指令(例如，计算机程序指令)的非暂态计算机可读介质，处理器574可执行该指令以根据本公开确定HVAC系统的故障原因。即，处理器574可执行存储在存储器572中的可执行指令以确定根据本公开的HVAC系统中的故障原因。

存储器572可为易失性或非易失性存储器。存储器572还可为可移除(例如，便携式)存储器或不可移除(例如，内部)存储器。例如，存储器572可以是随机存取存储器(RAM)(例如，动态随机存取存储器(DRAM)和/或相变随机存取存储器(PCRAM))、只读存储器(ROM)(例如，电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和/或光盘只读存储器(CD-ROM))、闪存存储器、激光光盘、数字多功能光盘(DVD)或其他光盘存储装置、和/或磁介质诸如磁带盒、磁带或磁盘、以及其他类型的存储器。

另外，尽管存储器572被示出为定位在计算装置508内，但本公开的实施方案不限于此。例如，存储器572还可位于另一个计算资源的内部(例如，使计算机可读指令能够通过互联网或另一个有线或无线连接下载)。

如图5所示，计算装置508可包括用户界面576。计算装置508的用户(例如，操作员)，诸如HVAC系统的设施管理器、操作员和/或技术人员，可以经由用户界面576与计算装置408进行交互。例如，用户界面576可向计算装置508的用户提供(例如，显示)信息，并且从计算装置508的用户接收(例如，由计算装置508的用户输入)信息。

在一些实施方案中，用户界面576可以是可包括显示器(例如，屏幕)的图形用户界面(GUI)，该显示器可向计算装置508的用户提供信息和/或从计算装置508的用户接收信息。显示器可为例如触摸屏(例如，GUI可包括触摸屏功能)。作为另外的示例，用户界面576可包括用户可用于将信息输入到计算装置508中的键盘和/或鼠标。然而，本公开的实施方案不限于特定类型的用户界面。

尽管本文已说明和描述了特定实施方案，但所属领域的技术人员将了解，经计算以实现相同技术的任何布置可替代所展示的特定实施方案。本公开旨在覆盖本公开的各种实施方案的任何和所有修改或变化。

应当理解，以上描述是以说明而不是限制的方式给出的。通过阅读以上描述，上述实施方案的组合以及本文未特别描述的其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。

本公开的各种实施方案的范围包括使用上述结构和方法的任何其他应用。因此，应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等价物的全部范围来确定本公开的各种实施方案的范围。

在上述具体实施方式中，出于简化本公开的目的，在附图中示出的示例实施方案中将各种特征组合在一起。该公开方法不应被解释为反映本公开的实施方案需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。

相反，如以下权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开实施方案的所有特征。因此，以下权利要求在此并入到具体实施方式中，每个权利要求自身作为单独的实施方案。