中央空调物联网智能节能技术(论文)

中央空调物联网智能节能系统张永忠深圳市爱绿地能源环境科技有限公司摘要：从中央空调物联网智能节能系统结构出发，介绍了中央空调物联网智能节能系统。文章较详细地阐述了中央空调物联网系统开发和ALD节能控制器的研发两大部分内容以及系统的先进性。指出了中央空调物联网智能节能系统的开发是智慧城市建设中不可缺少的一环。1•前言物联网利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。传统的中央空调系统控制概念基于控制器和中央工作站之间点对点的连接。任务分工非常明显：工作站处理显示任务，而DDC控制器直接独自进行设备控制。屏幕显示以及需要显示的任何数据，都保存在工作站中。控制器只提供原始过程数据和储存少量的数据。物联网技术为中央空调系统控制带来革命性飞跃。从十年前宽带网络开始发展，到目前3G网络的普及，以太网络无处不在。信息交流和数据交换变的非常方便。访问互联网变得便捷，使人们希望能将相关的优势运用在楼宇中央空调系统的节能控制上。“集中管理”、“超级服务器”和“云计算”等新技术成为中央空调控制系统的发展趋势。

2•中央空调物联网智能节能系统结构中央空调物联网智能节能系统结构由应用层、网络层与感知层三层组成（见图）。“感知层”由感知实物的传感器组成，主要是识别物体、采集信息。中央空调系统的“物”包括中央空调设备、末端用户设备和室外环境。感知属性的传感器则指压力、温度、湿度、电流、电压及功率传感器等“网络层”是物联网的神经中枢和大脑，功能是将感知层获取的信息进行传输、存储和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。“应用层”是接收网络传递来的数据信息，通过接口转到Pc机的前台界面上，然后分析、建模，形成人所需的信息，具有通过人机界面对物的状态进行干预的功能。应用层是联系用户的终端，提供客户具体的服务。3•中央空调物联网智能节能系统的实现深圳市爱绿地能源环境科技有限公司经过科技人员当年的不断探索与研发、自主开发出中央空调物联网智能节能系统。系统主要内容主要包括中央空调物联网系统设计开发和ALD节能控制器技术研发。

甘理申廿客户机场曾理中心TGF7IFMJD樓•讣冷曰水蜷羚拣水聚压力AID现场空何凤柜变频鹉温盛0HB压力二軌化曜甘理申廿客户机场曾理中心TGF7IFMJD樓•讣冷曰水蜷羚拣水聚压力AID现场空何凤柜变频鹉温盛0HB压力二軌化曜图中央空调物联网智能节能系统中央空调物联网智能节能系统是通过信息传感设备，按约定的协议,直接对空调终端进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、跟踪、监控和管理。系统利用更强大的网络直接端到端的智能服务，快捷

服务用户。中央空调物联网智能节能系统具有强大的网络功能，统一执行暖通BACNET网络协议，采用分散控制集中管理的方式，实现强电系统、弱电系统、网络管理系统节能为一体的系统集成。物联网系统设计开发所谓中央空调系统物联网的总体功能设计，就是准确界定中央空调物联网系统所涵盖的范围、系统边界、系统功能以及与上层或外部物联网系统的信息接口方法。中央空调系统物联网数据库服务系统要建立中央空调系统物联网中实体的动态属性分布式数据库(如温度、湿度、流量、功耗等)及数据服务软件接口，并将其作为与物联网数据服务的基础。架设中央空调系统物联网主干网络硬件系统时，可以用中央空调机房到现场管理中心的光纤构成物联网主干数据通道;在中央空调机房设置一台数据库、一台网络服务器和一台光纤交换机，用于承担中央空调系统物联网的数据服务和网络服务;而在现场管理中心安装无线路由，则便于移动终端的接入。中央空调物联网系统的人机界面设计，应考虑到管理用户的应用方便和可移植性，人机界面可采用WEB网页形式，即所谓B/S的系统结构，管理用户可以采用普通的网页浏览器来浏览所需要的中央空调系统的状态信息。中央空调系统物联网移动终端也可采用基于开放的Android平台的手机来作为移动终端设备，数据可以在具有网络信号覆盖的地

方通过局域网获取。物联网为楼宇中央空调自控的系统带来崭新的集成系统。集成系统可以在一个楼宇内或在几个楼宇之间完成。为了达到对中央空调系统的节能控制，物联网使得对系统的集成控制达到更高的层次。物联网仅是技术支持者。物联网本身不提供任何结果答案，但是它是个关键的连接系统，借助它，中央空调系统节能的解决方案的实现成为可能。一是物联网最突出的服务是3W服务。这个网络是一个全球分布的信息反馈系统，它使人们几乎可以在瞬间访问连入Internet的任何网络服务的任何网页。对于计算机而言，即为浏览。二是安全保证。在将网络用来进行楼宇中央空调系统控制时，安全因素是个问题。在物联网上获取信息和控制设备可以通过密码保护来控制，也可用用户权限授权及其它方式来保证数据安全，实现通过物联网传输的楼宇中央空调系统运行过程之中的商业运行数据具有价值性、敏感性和可靠性。同时保证中央空调系统不能出现瘫痪，因为它们要提供居住者舒适、健康的环境。三是网络信息共享。通过共享同一个网络，用于楼宇控制的独立网络的资金可以节省下来，并且网络的维护可以信息技术人员来完成。通过设计物联网以使在较低花费的情况下来完成管控操作。目前的中央空调管理系统，仅设置一两个单独的控制站是专用于建筑物自动化系统中的。信息只是对于那些在计算机处有访问工作站

权限的人而言的。通过将建筑控制网络连到物联网上，访问权限可以在其它地方获取。多个用户在任何时间同时共享该系统的信息。例如，管理者透过网络远程监控设备运作状况登录图控软件或人机接口检阅各类能源统计报表包括能耗使用状况、耗能分析、及二氧化碳排放量等，从中规划节能省电的方法，例如将尖峰时间非必要的耗电设备挪至离峰或半尖峰时间再启动。财政部门并不需要等到月底来监视能源使用和花费情况，诸如能耗和花费的运行数据可以被运行监控人员和其他部门共享。通过连到物联网，楼宇中央空调系统运行和控制信息可以在任何与Internet连接的具有上网功能的设备上获得。这些设备可以是桌面计算机、手提电脑和手机等。甚至,楼宇居住者也可以进入物联网获得中央空调系统的信息，通过计算机向控制系统或楼宇运行维护成员直接报告空调的运行状况。四是物联网技术提供多个楼宇的同时切入。任何在有互联网地方的进入，增加报警多种方式。当带有连入Internet的BAS时，可以获得同样的工作站报警和服务发送能力，并且信息可以多种方式传送，如寻呼、e-mail等，并同时到达多处，系统接入将被大大提高。要是希望的话，通过Internet同样的界面可被看成中央BAS工作站可接入的界面。更重要的一点是，持续地瞬时接入多个楼宇将成为可能。远程操作者在没有物联网连接的情况下是通过直拨方式完成的。对这些信息的访问受到人为限制。五是提高预防性和预期性维护的功能。大多数商业建筑的维护基本上采用“坏了，维修”或“客户投诉，对之作修改”的方式。

连入物联网除了运行之外，可以实现设备维护的预防性管理。诊断服务可以通过物联网到达用户。维护和修复可以在本地或远方进行。专门服务和技术支持可以从中央位置到达并服务于多栋建筑大厦。除了维护服务外，可以在线提供操作人员培训，使得培训变得便捷。同时，设备管理和工程技术人员通过物联网获取最新的设备记录、系统记录以及其他需要的管理数据。ALD控制器技术研发ALD中央空调节能控制器是使用电子数字技术控制楼宇课题设备。ALD中央空调节能控制器是由一套连成网络的传感器和控制器来提供。这些控制器被连接到执行器。受控器通过向阀门、风机、泵这类装置传送电压信号来控制它们运行。在这个网络上可以访问带有集成显示器的现场控制盘的数据，通过一个或多个BAS计算机来完成。作为一套综合节能的计算机控制系统，计算机软件开发涉及系统的各个环节。以汇编和C为基础语言开发了ALD中央空调节能控制器底层基础软件，实现A/D、D/A转等数据采集功能，基于WINDOWS操作系统的FBD软件开发平台，是VisualC++语言开发的软件产品，为DDC控制器的专业应用提供良好的技术支持。ALD控制器最重要的实时监控和能耗统计分析程序，为MicrosoftVisualStudio.Net和数据库技术开发的应用软件，软件支持C/S和B/S架构。电气自动化技术和自动化仪表技术也是ALD控制器开发应用的基础技术。控制器被用于楼宇来控制设备以使它满足建筑物内居住者对制冷、加热、通风、照明等方面的要求。

对于复杂的不确定性系统而言，由于被控对象（过程）的特性难于用精确的数学模型描述。用传统的基于经典控制理论的PID控制和基于状态空间描述的近代控制理论方法来实现对被控对象的高动静态品质的控制是非常困难的，ALD控制器采用黑箱法，即输入输出描述法对控制系统进行分析设计，大量引入人的能量与智慧、经验与技巧。ALD控制器具有以下基本特点：（1） 控制器是基于数学模型和知识系统相结合的广义模型进行设计的，也就是说对不确定性复杂系统的控制一般采用智能控制策略。具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的“智慧”；（2） 是能以知识表示的非数学广义模型和以数学描述表示的混合过程，采用开闭环控制和定性及定量控制相结合的多模态控制方式；（3） 具有变结构特点，能总体自寻优，具有自适应、自组织、自学习和自协调能力；（4） 具有补偿和自修复能力、判断决策能力和高度的可靠性。4•中央空调物联网智能节能系统的先进性：技术先进：采用中央空调物联网智能节能系统，实现末端优化、区域优化到中央优化三位一体的节能管理系统。高效节能：采用物联网管理功能，实现中央空调区域末端负荷、新风系统优化，空调机房系统随着末端负荷的需求而实时变化，

保障中央空调系统末端环境的舒适性。总体系统节电可达25%-40%左右。安全可靠：通过全面的运行参数，实现了系统工作状态的全面监控及预警，并设置高温、高压、防冻、防漏、过热等预警保护,确保传输数据质量更好，速度更快、设备高效安全运行。提供数据：强大的集中式管理软件，傻瓜式的操作界面，显示模拟现场运行环境的动态图，自动生成丰富的数据报表。具有节能量对比功能、系统实时分析能耗统计。6.统一管理：每个项目都通过互联网连接到监管中心，由专业工程师来进行日常的维护管理，节省维修时间，节约管理成本。可以根据用户需求扩展其功能，如：电梯、给排水和照明等，实施统一监控和集中管理。中央空调物联网智能节能系统技术开发应用，为大型商业综合体、办公楼宇、学校、酒店、医院、超市、工厂、轨道交通等领域提供节能应用的广阔领域。5•中央空调物联网智能系统是智慧城市建设不可缺少的一环。智慧城市的建设已在全国各地如火如荼地铺展开来，作为其主力建设之一的智能楼宇一座座拔地而起。通过物联网技术所构建的智能化系统，则使楼宇具备了“聪明”的大脑和敏锐的视觉、感觉、听觉以及触觉，可对建筑物内外的信息（包括能源消耗、气体排放等）进行收集、处理，并通过智能化系统做出适当反应，为楼宇的管理者和使用者提供各种信息，提高人们的居住品质，给住户带来多元

化信息以及安全、舒适、便利的生活环境。楼宇占全球总能耗的40%,21%的城市温室气体排放量来自于楼宇。调查显示，建筑能耗中空调和照明，成为能耗的两个最大杀手，几乎各占总能耗的半壁江山。按照美国和日本的长期统计，假定建筑物的平均寿命为40年，那么在它的生命周期中所消耗的资金中，能源消耗约占25%，其中空调占能源消耗60%。深圳市中央空调年耗电300万元的工业企业超过千家，总计达到80亿元，通过中央空调物联网智能系统的实施，可以节约用电25%-40%。以节电率30%计，节电潜力达到24亿元之巨。再加上在其他公共建筑，如政府办公大楼，体育馆，图书馆，酒店，学校的应用，每天节约的电费效益达到30亿元以上。显然，智能楼宇是智慧城市建设不可缺少的组成部分，而中央空调物联网智能系统是智能楼宇不可缺少的一环，中央空调物联网智能节能控制将产生巨大的社会效益与经济效益。6•结束语中央空调系统控制系统向具有物联网的完全集