基站空调温度精确管理项目

1、成果上报申请书成果名称基站空调温度精确管理装置成果申报单位 重庆 省（自治区/直辖市）公司成果承担部门/分公司网络管理中心 部门 / 分公司项目负责人姓名项目负责人联系电话和email成果专业类别*通信电源）成果研究类别*新产品研发省内评审结果*通过关键词索引（35个）节能减排、温度精确管理、空调温度区间控制应用投资 0.15 万元/站（指别的省引入应用大致需要的投资金额）产品版权归属单位 中国移动 对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明4）该成果符合中国移动企业标准，该成果不对原有机房的结构进行改动，同时符合企标中队基站的相关环境要求。成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社

2、会和经济效益。随着移动通信事业的大力发展，通信行业作为耗能大户，节能的问题已成为重中之重。通信设备运行的高可靠性和节能降耗两项指标如何紧密的联系现阶段成为通信电源专业工作的主题和重点。根据统计和分析，移动通信基站的能耗占通信运营商总能耗的60%左右。因此，基站的能耗尤其是空调系统能耗的改善将是节约机房耗能的重中之重。为解决通信设备运行的高可靠性和节能降耗两项指标的紧密联系，重庆公司自主研发了“移动通信基站温度精确管理装置”。1、成果目的：解决基站机房温度管理不够精细化，空调压缩机启动频繁、机房内温度满足的情况下空调风机的电能损耗以及在南方的基站空调在非制冷季节关机需动用大量人力物力和非制冷季节

3、关闭空调的时段随意性的问题。2、项目意义：现行的空调监控存在几个问题：一，什么时候需要开空调，系统并没有任何提示，当温度升高达到告警条件后值班人员才会检查空调的状态，而不能在温度告警之前启动空调，温度过高给主设备运行带来风险；二，由于环境温度适中而不需要空调制冷工作时，不能预先知道这一情况而关空调，浪费电能；不是最经济的维护模式； 通过“移动通信基站温度精确管理装置”实现根据基站环境温度的需要及时对空调进行开关机自动控制，有效地保障基站设备的正常稳定运行。同时对原空调温度控制单点化优化成温度区间控制，减少压缩机启动频次，提高空调使用寿命。3、经济效益：降低空调能耗，减少维护成本。经过实测可节约

4、空调能耗26%4、社会效益：提高能源使用效率，降低企业成本支出，贯彻落实国家有关节能减排工作的方针政策，彰显中国移动的社会责任。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。在对移动通信基站能耗分布情况进行深入分析的基础上，本项目对重庆移动基站的分布和配置进行了深入调研，并于2009年3月份开始对配置了12块载频的基站选取了6个站点进行了试点和测试。实验方案：为了确保试点工作中测试数据的可靠性和有效性，参与试点的站点均有一个与之局房面积相当、设备配置相当、站点海拔高度相当的站点做对比。同时为了验证测试数据的准确性，测试一个周期后，对两个基站进行对调（将“移动通信

5、基站温度精确管理装置”对调到对比站点测试）根据测试结果该装置的节电效果明显。第一阶段两个基站用电量的对比图测试日期：2009年3月27日至6月19日温泉城站：安装空调器温度精确管理装置五一村站：未安装期间共节电：404数据提供：重庆移动北碚分公司第一阶段两个基站互换后用电量的对比图测试日期：2009年6月26日至7月3日温泉城站：未安装五一村站：安装空调器温度精确管理装置（说明：为验证装置的节能效果，原对比基站装置对换）期间共节电：161度数据提供：重庆移动北碚分公司测试全阶段节能效果趋势图测试日期：2009年3月27日至7月21日对比基站：温泉城站、五一村站期间共节电：565度数据提供：重庆

6、移动北碚分公司分析说明：1）平均温度范围在1525，节电率平均约为49%；2）平均温度范围在2535，节电率平均约为26%；3）每星期相对节电量约在30度电。研究结果分析得出结论“通信基站空调精确管理装置”用一种全新的思路实现了无需投入大量的安装人力实现了节能，有效的解决了基站空调管理不够精细化的问题。更加经济，更加实用，更加可靠。1）解决空调压缩机启动频繁问题； 2）解决空调待机状态下内风机照常运行问题；3）解决人为因素的空调电能损耗；4）解决基站空调开关机需动用大量人力物力；5）安装便捷，无需改动空调原有系统；6）成本低廉，性价比高，若按电费0.85元/度，每个基站10个月就能收回成本；7

7、）节能效果高，春秋两季节能效果达到46%，夏季节能效果8%。全年综合评估节电率26%。假设一台3p空调（考虑每天压缩机非制冷的时段，取系数0.4），每天耗电约： 3750240.4=21.6度；（1p750瓦）每年耗电约（按9个月开空调机）： 21.6270=5832度如果平均能节约25%的用电，一年节约1458度左右，如果按照重庆全市郊外7000个基站估算，实施该措施实现节能 则一年可节约：14587000=1020万度；推广建议:本技术具有极高的推广价值：该装置特别适合在郊外基站使用，该装置的使用可实现对基站空调管理的精细化，最大可能的实现节能效果和大大节省投入到基站空调管理的人力物力和财

8、力。另一方面，对于彰显移动公司社会责任，提升通信服务质量也具有现实意义。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明5”。基站空调温度精确管理项目研究课题报告1 前言随着我国经济的快速发展，能源紧张问题日益突出，要建设资源节约型社会是我国可持续发展的需要。节能减排变成当前经济社会发展中的突出问题，这也成为“十一五”规划的重点项目。通信行业作为耗能大户，自然成为节能问题的焦点。近年来，我国通信业发展迅速，已经成为推动国民经济发展的支柱产业。而与此同时，通信运营维护的能源消耗越来越大，能源成本在经营开支中所占比例也不断的增长。目前我

9、国的网络规模已经居于世界首位，随着网络规模的不断扩张，通信网络的核心设备、动力系统以及机房、基站等成倍增加，这些设备不间断运行需要大量的能源供给，必然造成巨大的能源消耗。对于通信企业运营商，节能降耗工作日趋重要，而节约用电成本是节能降耗的一个重要环节。过去我们一直十分重视通信电源的高可靠性，但对节能问题的重视程度尚待加强。设备运行的高可靠性和节能降耗两项指标如何有机结合考虑？现阶段已成为通信电源专业工作的主题和重点，因此我们把焦点放在高耗能的机房（基站）！ 技术的进步必将带动节能思路的变革，然而任何节能的措施都将遵循以下原则、思路：1、节能必须保证原有系统正常运行。节能不能影响原有系统环境质量

10、降低和导致设备寿命缩短，更不能影响其安全性。2、进行技术研发、设备改造。采用先进技术，使用效率高、可靠性高、耗能少的设备；3、在现有机房的技术和设备条件下，节能的效果不是无限的。所谓节能，只是节约环境控制系统的富裕能量和利用自然环境。节能只能把一些原来富余的冷量、电量、水量、风量节约下来，而不应把正常生产该消耗的能量也节省掉。不能笼统地说某种节能措施的节能效率是多少，只能根据当时当地的实际富裕能量，考虑能够节约的效果。如果一个机房所配置的空调不足，全部设备开起来也不能满足要求，就根本谈不上空调的节能问题。4、节能技术将由单一走向综合化，将各种节能技术有效的结合使用； 5、节能工作应结合当地的实

11、际情况，选择合适的节能技术。6、空调占据基站总耗能的50%左右，这成为基站机房节能的重点；7、其它，人为因素的影响，如：机房温度的设置、空调的运行模式等，都会产生能源的浪费。机房节能的方式是多方面的，如何做到降低主要耗能，是本项目的主要研究课题。2 项目背景相关数据表明，我国作为世界通信大国，移动用户已经超过5亿，全国gsm载频数量接近270万。2007年通信界典型室内宏基站配置为12trx，典型功耗为1600w，那么我国相当于拥有22.5万台室内宏基站，全国每年基站耗电量接近32亿千瓦时，仅仅基站电费就接近20亿元(工业用电按照0.6元/度计算)，还不包含与之相关的空调、变电、传输等功耗。按

12、照1000克煤发出3度电来算，全国的gsm基站每年需要耗费105万吨煤。摘自人民邮电报现以中国移动重庆移动分公司20052008年的能耗为例分析：20052008总耗电量对比统计20052008年基站的数量20052008年度基站的能耗统计 通过以上数据：可以看出随着近年来移动通信业务量的迅猛发展和扩大，20052008年重庆移动公司的总耗能逐年递增，基站耗能也逐年增大，根据统计数据分析基站耗电占总耗电的比例基本为60%左右，说明基站的耗能在运营商的总耗能中所占比重最大。根据实测发现，基站通信机房中，基站空调能耗占52%，基站设备能耗占40%，其它辅助用电能耗8%。如下图：因此，基站的能耗，尤

13、其是空调系统能耗的改善将是节约机房耗能的重中之重，也是节能措施目前需要面对的首要问题，即从占耗能比最大的空调入手，将会更快的取得较好的节电效果。3技术背景与具体方案制定根据对通信基站的能耗分布情况和能耗的原因进行分析、说明如下：通信基站机房全年不停运转，而且通信基站机房的能耗随业务量忙闲改变不大。由于考虑隔热、隔湿及环境清洁度要求，机房是全封闭的，由于目前对基站空调的管理不够精细化，（机房内的空调系统基本上是全年运行，或者南方在非制冷季节采取人工关闭空调）。这样造成空调的能耗浪费和关闭空调投入的人力物力！目前基站使用的普通民用空调，由于供电频率不能改变，是依靠压缩机不断地“启、停”来调整室内温

14、度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并且启动电流较大（为运行电流的3倍）消耗较多电能，亦造成能源的浪费。现行的基站空调管理模式对于何时需要开（关）空调，均是通过管理者的经验来做判断，动力环境监控系统没有任何提示，无法根据机房的实际温度来判断和控制空调。只有当机房内温度升高达到告警条件后值班人员才会检查空调的状态，而不能在温度告警之前启动空调，温度过高给主设备运行带来风险；而环境温度适中时不需要空调制冷工作时，不能预先知道这一情况关闭空调，浪费大量电能！很显然，这不是种经济的维护模式；而通过“移动通信基站温度精确管理装置”实现根据基站环境温度的需要及时对空调进行开关机自动控制，以有效地保障基

15、站设备的正常稳定运行；同时对原空调温度控制的单点化优化为温度区间控制，减少压缩机启动频次，提高空调使用寿命，也节约了由于空调频繁启动浪费的能耗。3.1技术背景通信机房内设备全年8760小时不停运作，不断散发热量，为此，机房内空调必须全年运行。由于基站机房内设备放置的位置各不相同造成机房内温度跨度较大，当机房设备温度已经降下来，而空调压缩机还在不停运转，造成了电能的白白浪费。空调节能技术经过几年的发展，已经逐步从“定时”方式走向多技术融合的阶段。1、早期的空调节能器主要通过以下方式实现：1）断压缩机主电源线，串入定时器控制压缩机开停； 2）断开12v信号线，串入定时器，控制主接触器的通断，从而控

16、制压缩机的开停，如下图所示：室内机室外机1 2 2 1节电器3）锁定空调的温度控制避免人为因素改变温度设置浪费能源；早期的节能技术处理方式接入不方便，需专业人员处理，且破坏了空调内部线路，容易造成故障。2、目前节能技术主要有新风、变频、温度补偿、添加剂等节能技术，现简介如下：1）新风节能系统：利用室内外温差，大量通风，有效转移热量。传统风冷和现代控制技术结合，一定条件下，节能效果显著。其缺点：施工不方便；增加了机房湿度、灰尘，沿海地区增加了盐腐蚀；自身功耗较大，大约300w；适合日温差较大的季节或地区。2）热交换器节能系统：在完全隔离室内外空气的前提下，利用室内外温差，进行热交换机房保持密闭，

17、空气清洁度较好。其缺点：适合日温差较大的季节或地区；热交换效率相对较低，节能效果不如新风系统；性价比较低。3）空调变频改造：利用普通空调设计不足，采用变频技术，减少无用功耗。启动电流降低，提供功率因数，比较适合中央空调。其缺点：由于变频系统较为复杂,对元器件要求较高，故障率较高；变频容易产生谐波干扰和电磁干扰。4）节能添加剂节能制冷剂：利用化学成分提高制冷效能,或提升转化效率。可保养空调、延缓老化，理论应用范围广。其缺点：节能效果不稳定，副作用（污染）不确定，需要不定时添加。5）温度补偿技术：通过外置设备在空调回风口营造一个小环境实现空调温度控制模糊化。6）本项目通信基站空调精确管理：实时分析

18、室内温度参数，对空调进行无人遥控实现精确管理，从而实现有效节能。安装使用比较方便，自身功耗小，小于3w，不改变机房现状，适用空调范围广，综合考虑人、机使用环境的差异，综合节能效果好，并且在机房环境满足主设备运行条件时自动关闭空调，解决了南方地区在非制冷季节时关闭空调投入的大量人力物力。同时可通过动环和m2m（解决微波传输无法实现动环的站点）系统实现提供网络管理功能。实时对机房运行环境和“基站空调精确管理装置”的运行状态进行监控。 综上所述：从施工、维护和节能效果综合考虑起来，采用“移动基站空调温度精确管理”技术适合数量众多、环境各异的通信基站。基于“基站空调精确管理装置”的空调节能运行方案，其

19、本身能耗低，从其技术及改造工艺来看：施工简单、可靠性高，应用范围广，稳定性好。在适合的室外气候下，可比改造前节能26%左右，在经济技术上都是可行的，可以给通信营运商带来巨大的经济效益和社会效益。3.2具体方案 我们研制的设备从以下几个方面考虑： 1）设备具有实时感知室内温度的能力（必要时可添加感知室外温度的能力）； 2）具备温度实时显示能力，方便机房管理人员查看； 3）考虑到各地空调使用的外部环境有所不同，地域差别太大，设备具备温度范围挡位设置开关及制冷制热自动设置功能； 4）为了在节能同时，保护空调的使用寿命和保证机房内合适的运行温度环境，我们不采用对空调进行断电的办法，而是利用空调自身的调

20、转功能，在不断电的情况下实现节能。 5）为了今后的管理方便，预留了rs485口和利用m2m平台的功能，使管理人员足不出户便可知道所有基站空调使用情况，同时也可根据环境温度的变化由管理人员发出开关机命令； 6）为了适应不同厂家空调，设备研制时考虑了遥控命令自学习功能。 具体工作流程：1） 首先将空调遥控器对准设备，按要求进行遥控命令学习。2） 将设备遥控头对准空调遥控接收器进行安装。3） 根据当地温度特性，拨动设备对应的开关4） 开启设备5） 当温度达到w1时，设备发出制冷命令当温度达到w2时，设备发出调转制冷命令。4 技术创新采取机房空调节能技术、措施，应确保在不影响机房设备正常运行的原则下，

21、节约空调的富余消耗。本项目采用对基站环境进行实时自动温度控制技术，将定值控制与程序控制有机结合，实时跟踪基站内部运行环境（温度）、自动调节温度，从而精确控制空调的运行状况（开、关），以实现节约空调的富余消耗的目的。 所以如果从改善机房环境，对基站空调实施精确管理，既能保障机房正常运行环境又能获得较好的节能效果，减少成本支出，可谓一举两得。1、应用创新点：该技术不改变机房布局、结构同时保证主设备正常工作所需的环境前提下实现节能。该技术和动环（m2m）系统有效的结合，可实现对基站空调的精确维护管理（非制冷季节时可批量关闭空调和实现有选择的关闭空调）大大节约维护劳力。从而节约大量的人力物力，有着广阔

22、的应用前景。2、技术创新点1）采用fpga主控芯片，这对本装置实现小型化、节能、降低故障率、节约成本、易于生产调试、保护知识产权都具有重要意义。利用fpga大规模现场可编程技术实现了以下技术：温度区间控制技术，将定值控制与程序控制有机结合，节电原理来源于通信机房专用精密空调的区间温度控制技术（区间温度通过开关可调），在保证机房温度的绝对精度的前提下，大大缩短了压缩机的工作时间和启停次数，在使压缩机寿命大幅延长的同时，节约了电能。2）高效的智能控制软件智能控制软件更有效的实现对温度的采集和补偿，线性度校正技术，温度补偿技术，以及自动控制理论算法，结合高速硬件平台，最终成功实现对空调运行的精确控制

23、，实现能耗的浪费最小化。3）采用远程控制管理设计远程控制接口可以有效地实现对无人值守机房的产品操作。4）采用设计了遥控命令自学习功能产品适应性增强，面对不同厂家空调设备的遥控命令均能应对5）区间温度通过开关设置该功能可适应全国不同地域的温度变化，通过精细化管理，最大程度地实现节能效果。5总结及推广建议“通信基站空调精确管理装置”用一种全新的思路实现了无需投入大量的安装人力实现了节能，有效的解决了基站空调管理不够精细化的问题。更加经济，更加实用，更加可靠。1）解决空调压缩机启动频繁问题； 2）解决空调待机状态下内风机照常运行问题；3）解决人为因素的空调电能损耗；4）解决基站空调开关机需动用大量人

24、力物力；5）安装便捷，无需改动空调原有系统；6）成本低廉，性价比高，若按电费0.85元/度，每个基站10个月就能收回成本；7）节能效果高，春秋两季节能效果达到46%，夏季节能效果10%。全年综合评估节电率26%。假设一台3p空调（考虑每天压缩机非制冷的时段，取系数0.4），每天耗电约： 3750240.4=21.6度；（1p750瓦）每年耗电约（按9个月开空调机）： 21.6270=5832度如果平均能节约25%的用电，一年节约1458度左右，如果重庆全市7000个基站，实施该措施实现节能 则一年可节约：14587000=1020万度；本技术具有极高的推广价值。如在基站供电系统中推广使用，将大大节省人力物力和财力。另一方面，对于彰显移动公司社会责任，提升通信服务质量也具有现实意义。附实测数据：“成果上报申请书”的填写