運(yùn)營商基站空調(diào)性能分析及節(jié)能控制方案

喻越

摘 要：國內(nèi)運(yùn)營商基站節(jié)能控制是提高企業(yè)競爭力、降本增效的重要手段。當(dāng)前，基站節(jié)能控制方法有很多種，但所需用戶投資成本較大。據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，基站內(nèi)空調(diào)耗電將近占總用電量的一半，在環(huán)境允許的情況，控制空調(diào)節(jié)能就能達(dá)到一定的節(jié)能目的。文章基于動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)對空調(diào)性能進(jìn)行分析，并通過有策略的控制每臺空調(diào)運(yùn)行時長，達(dá)到空調(diào)節(jié)能及保護(hù)空調(diào)使用壽命的目的。

關(guān)鍵詞：基站；空調(diào)；性能分析；節(jié)能

中圖分類號：TN929.5；TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0054-02

1 概 述

自20世紀(jì)末以來，中國通信事業(yè)迅猛發(fā)展，通信行業(yè)在節(jié)能減排的企業(yè)責(zé)任下，從自身出發(fā)，進(jìn)行節(jié)能降耗。從各種數(shù)據(jù)分析來看，開展節(jié)能減排工作，特別是針對基站的節(jié)能減排工作，對于提高電信的競爭力，降低單位業(yè)務(wù)成本，非常必要且急迫。這其中，降低空調(diào)設(shè)備的耗能，是移動通信運(yùn)營商節(jié)能減排的重點(diǎn)之一。

當(dāng)前，基站節(jié)能手段較多，如智能通風(fēng)系統(tǒng)、智能換熱系統(tǒng)、空調(diào)變頻系統(tǒng)等，這些產(chǎn)品或方案都有一定的節(jié)能效果，但所需用戶投資較大。實際上，合理有效監(jiān)測控制空調(diào)的運(yùn)行就能達(dá)到一定的節(jié)能效果，且投資小。本文基于動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)對空調(diào)的性能進(jìn)行分析，并通過有策略的控制每臺空調(diào)運(yùn)行時長，達(dá)到空調(diào)節(jié)能及保護(hù)空調(diào)使用壽命的目的。

2 基站空調(diào)現(xiàn)狀

在移動基站的耗電中，基站主設(shè)備耗電占據(jù)51%，基站空調(diào)耗電占據(jù)46%，其他配套設(shè)備耗電3%。

基站一般配置1～2臺3 P空調(diào)，比如廣東移動運(yùn)營商90%有房基站都配備了2臺空調(diào)。沒有實施節(jié)能措施前，空調(diào)運(yùn)行邏輯是通過設(shè)定溫度上下限值啟動和停止空調(diào)，兩臺空調(diào)獨(dú)立運(yùn)行。這樣在春秋冬季節(jié)、白晝變換時段內(nèi)，空調(diào)容易反復(fù)啟停，造成空調(diào)壽命降低。空調(diào)溫度設(shè)置不規(guī)范、工作模式不統(tǒng)一，容易被維護(hù)人員進(jìn)站修改，導(dǎo)致空調(diào)長時間運(yùn)行不停止，造成很大的浪費(fèi)。

3 空調(diào)性能評估及節(jié)能控制方案

基站內(nèi)，基于動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)智能設(shè)備接入及傳輸組網(wǎng)方案，兩臺空調(diào)接入動環(huán)監(jiān)控主機(jī)實現(xiàn)實時監(jiān)控，每一臺空調(diào)單獨(dú)配置一路電表監(jiān)測空調(diào)用電量。通過以下策略實現(xiàn)空調(diào)性能評估及節(jié)能控制：

3.1 通過性能分析選擇空調(diào)主備用

通過對主、備空調(diào)的制冷能力進(jìn)行綜合比較，選擇最優(yōu)的空調(diào)作為主用空調(diào)。

以單臺空調(diào)運(yùn)行使室內(nèi)溫度下降相同溫度區(qū)間所用的時間長短來判斷主用空調(diào)和備用空調(diào)。用時短的是主用空調(diào)，用時長的是備用空調(diào)。判斷兩臺空調(diào)主備關(guān)系時，溫度下降區(qū)間的起始溫度與終止溫度相同。例如：室內(nèi)溫度30 ℃，開啟一臺空調(diào)，直到室內(nèi)溫度降到28 ℃，記錄空調(diào)運(yùn)行時長，關(guān)閉空調(diào)。待室內(nèi)溫度上升至30 ℃時，開啟第二臺空調(diào)，記錄室內(nèi)溫度降到28 ℃時第二臺空調(diào)運(yùn)行的時長。運(yùn)行時長短的作為主用空調(diào)。同時，將主用空調(diào)與備用空調(diào)的標(biāo)識上送中心平臺。主備空調(diào)每隔一定時間進(jìn)行一次判斷，根據(jù)判斷結(jié)果動態(tài)更改主、備空調(diào)。

3.2 雙空調(diào)定時輪換運(yùn)行

可根據(jù)設(shè)定時間，對主備空調(diào)進(jìn)行輪換控制。

根據(jù)主備空調(diào)的判斷結(jié)果，優(yōu)先選擇使用主用空調(diào)。當(dāng)兩臺空調(diào)的都不存在性能告警（告警依據(jù)空調(diào)性能監(jiān)測結(jié)果）時，進(jìn)行空調(diào)輪換，按設(shè)定時間進(jìn)行空調(diào)輪換。如果有空調(diào)存在性能告警，則使用主用空調(diào)；兩臺空調(diào)都有性能告警，同時開啟兩臺空調(diào)。

3.3 智能聯(lián)動控制

通過節(jié)電算法和基站溫控要求對主備空調(diào)進(jìn)行聯(lián)動控制，以滿足基站環(huán)境溫度和節(jié)能要求。

當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到空調(diào)開啟的溫度時，啟動主用空調(diào)，當(dāng)空調(diào)運(yùn)行一定時間后，室內(nèi)溫度沒有下降到關(guān)閉空調(diào)的溫度條件，此時，開啟另外一臺備用空調(diào)，使室內(nèi)溫度快速下降到空調(diào)關(guān)閉的溫度條件，關(guān)閉兩臺空調(diào)。

3.4 溫控區(qū)間動態(tài)調(diào)整

根據(jù)不同基站、熱負(fù)荷大小，對空調(diào)進(jìn)行溫控區(qū)間調(diào)整，原則上，基站熱負(fù)荷越小，溫控區(qū)間越大；基站熱負(fù)荷越高則溫控區(qū)間越小，如：溫控區(qū)間的調(diào)整不得超過31 ℃。

如當(dāng)空調(diào)運(yùn)行30 min（可設(shè)置）后就能達(dá)到設(shè)定下限，說明空調(diào)性能較好，則上調(diào)設(shè)置上限溫度1 ℃。如仍然不足30 min，再上調(diào)，但上調(diào)溫度不能超過31 ℃，即，基站的最高溫度只能是31 ℃。

3.5 空調(diào)性能監(jiān)測

應(yīng)根據(jù)特定的溫度采集和智能算法，實時、準(zhǔn)確判別空調(diào)的制冷性能狀況，及時發(fā)現(xiàn)隱患，避免空調(diào)“帶病”運(yùn)行。

通過以下兩個規(guī)則進(jìn)行判斷，達(dá)到其中一條規(guī)則即判斷空調(diào)存在性能故障風(fēng)險，平臺提示性能告警。規(guī)則一：每次空調(diào)開啟（壓縮機(jī)開啟）后，室內(nèi)溫度在限定時間內(nèi)沒有下降預(yù)期范圍，提示該空調(diào)性能告警。規(guī)則二：每次空調(diào)開啟（壓縮機(jī)開啟）時，若該空調(diào)進(jìn)風(fēng)口溫度與出風(fēng)口溫度差小于設(shè)定值，提示該空調(diào)性能告警。

3.6 中心平臺管理

在模擬量動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)空調(diào)性能實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控、電能統(tǒng)計、運(yùn)行統(tǒng)計、節(jié)能分析及站點(diǎn)資源管理等功能。

4 空調(diào)在線監(jiān)控手段

為了集中實現(xiàn)基站空調(diào)的性能評估及節(jié)能控制，需要將空調(diào)監(jiān)控融入基站集中動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)之中?；究照{(diào)類型可分為智能空調(diào)和非智能空調(diào)兩類，實現(xiàn)空調(diào)在線監(jiān)控手段也有多種，主要包括非智能空調(diào)有線控制手段、非智能空調(diào)無線控制手段、非智能空調(diào)智能化改造手段以及智能空調(diào)智能口監(jiān)控手段。

4.1 智能空調(diào)智能口監(jiān)控手段

針對智能空調(diào)實現(xiàn)集中監(jiān)控比較簡單，這類空調(diào)已集成了智能控制板，智能控制板帶有RS232、或RS485智能串口，將串口直接與基站動環(huán)監(jiān)控主機(jī)下行串口互聯(lián)即可實現(xiàn)集中監(jiān)控。智能空調(diào)監(jiān)控的數(shù)據(jù)處理可采用底端解析或中心解析模式，可實現(xiàn)空調(diào)的狀態(tài)監(jiān)測、溫度設(shè)定、開關(guān)機(jī)控制等。

4.2 非智能空調(diào)有線控制手段

非智能空調(diào)是針對智能空調(diào)的一種說法，是指空調(diào)廠家出廠時沒有配備智能控制板，因此不能通過智能串口直接監(jiān)控。有線控制手段通過強(qiáng)電或弱點(diǎn)控制方式控制空調(diào)的開啟或停止。其中強(qiáng)電控制方式是直接控制空調(diào)的供電電源方式實現(xiàn)，即切斷供電關(guān)閉空調(diào)、連接供電開啟空調(diào)，前提要求空調(diào)必須支持來電自啟動；弱電控制方式是通過弱電間接控制空調(diào)操作面板實現(xiàn)空調(diào)的開啟或停止，等效于操作面板控制空調(diào)?？照{(diào)開關(guān)控制前需檢測判斷空調(diào)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)檢測可通過電流互感器檢測空調(diào)供電電流，達(dá)到一定閥值時判斷空調(diào)是運(yùn)行狀態(tài)還是停止?fàn)顟B(tài)。

4.3 非智能空調(diào)無線控制手段

非智能空調(diào)無線控制手段是采用無線空調(diào)控制器通過紅外無線方式控制空調(diào)，等同于空調(diào)自身的紅外遙控器，通過學(xué)習(xí)空調(diào)控制指令實現(xiàn)對空調(diào)的紅外控制。空調(diào)紅外控制器一般可支持自學(xué)習(xí)功能，通過與空調(diào)紅外遙控器對射學(xué)習(xí)空調(diào)遙控指令，然后脫離遙控器可實現(xiàn)空調(diào)控制?？照{(diào)紅外控制器上行通訊一般是RS232或RS485串口通訊，因此也可支持中心動環(huán)集中監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制空調(diào)的啟動或停止。因為紅外控制器具有紅外自學(xué)習(xí)的功能，因此除了學(xué)習(xí)空調(diào)開關(guān)指令完，還可以學(xué)習(xí)其他所需的空調(diào)控制指令，豐富空調(diào)的遠(yuǎn)程控制功能。

無線紅外控制跟非智能空調(diào)有線控制方式一樣，也需要通過電流互感器檢測空調(diào)電流，達(dá)到一定閥值時判斷空調(diào)是運(yùn)行狀態(tài)還是停止?fàn)顟B(tài)。

4.4 非智能空調(diào)智能化改造手段

非智能空調(diào)智能化改造比較好理解，采購原廠配備的空調(diào)控制板或被破解的控制板，嵌入空調(diào)進(jìn)行智能化改造，將非智能改造為智能，改造后空調(diào)監(jiān)控按智能空調(diào)監(jiān)控方式即可。一般空調(diào)控制板都已全面實現(xiàn)了空調(diào)監(jiān)控的“四遙”功能，因此不需要外加電流互感器檢測判斷空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)。

上述四種手段簡單對比見表1。

不同的控制手段有對應(yīng)的實施前提條件，因此空調(diào)監(jiān)控方案需要依據(jù)實際條件，結(jié)合需滿足的功能要求、投資成本等綜合來選擇。

5 結(jié) 語

本文介紹一種電信運(yùn)營商基站雙空調(diào)性能監(jiān)測的方法，并進(jìn)行邏輯節(jié)能控制，保障運(yùn)行環(huán)境的同時提升空調(diào)在線服務(wù)時長。主要包括了評估空調(diào)制冷能力差異，合理的進(jìn)行雙空調(diào)輪換、聯(lián)動控制、動態(tài)調(diào)整溫控區(qū)間，周期性檢測空調(diào)性能之后適應(yīng)性自動調(diào)整策略。同時，通過運(yùn)營商局站動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)實時集中監(jiān)測可在監(jiān)控中心了解雙空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)、性能狀態(tài)、室內(nèi)環(huán)境變化情況，并且針對不同空調(diào)情況介紹了幾種空調(diào)控制手段。本方法除了能實現(xiàn)空調(diào)的集中監(jiān)控外，還能方便維護(hù)人員對空調(diào)性能的把握，同時便于評估空調(diào)并做適當(dāng)?shù)木S保。

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