淺析網(wǎng)絡智能型空調(diào)管理系統(tǒng)

摘要：中央空調(diào)屬于高能耗的大型設(shè)備，在我國能耗日漸增大的局勢下，如何提高中央空調(diào)的利用率進而實現(xiàn)能源的有效利用成為關(guān)鍵。本文對無線傳感器網(wǎng)絡的智能型空調(diào)管理系統(tǒng)進行分析，并介紹了無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)，同時對此中央空調(diào)管理系統(tǒng)的構(gòu)成進行闡述，展示了網(wǎng)絡智能型空調(diào)系統(tǒng)的功能及其的節(jié)能貢獻。

關(guān)鍵詞：傳感器網(wǎng)絡技術(shù);智能控制;中央空調(diào);管理控制系統(tǒng)

網(wǎng)絡智能控制理論正在越來越多的被中央空調(diào)管理系統(tǒng)所運用。網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)通過模擬人的操作來完成任務，既有效解決的了較為復雜的非線性的系統(tǒng)運行難題，又對不確定"系統(tǒng)進行了良好的建模。在現(xiàn)階段的科技水平下，網(wǎng)絡智能控制理論中獲得較大關(guān)注的要屬無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)，此項技術(shù)的空調(diào)管理系統(tǒng)有著較為復雜的整體結(jié)構(gòu)組織和功能特性。

1.無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)

1.1體系結(jié)構(gòu)

無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡技術(shù)既有區(qū)別又有一定的聯(lián)系。從采用的模式來看，前者使用了無線通信的模式;從它的體系結(jié)構(gòu)來看，兩者都采用了相同的協(xié)議棧模型——OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)），然而，因為無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)在能量使用、規(guī)模要求、運行環(huán)境和通信方式等方面的特別規(guī)定，它又存在著不同于其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡的特殊的體系結(jié)構(gòu)。

大量的傳感器節(jié)點構(gòu)成了無線的傳感器網(wǎng)絡，這些節(jié)點不但用于采集信息，而且也用來進行信息的傳遞。這些大量的節(jié)點通過各種各樣的方式分布到各自的監(jiān)控區(qū)域之后，再以自行組織的方式構(gòu)建成一張無線的傳感器網(wǎng)絡，并以此來感知、搜集和處理各自輻射區(qū)域中的對象信息。在這樣的網(wǎng)絡內(nèi)，不同的傳感節(jié)點就能夠進行通信。傳感器節(jié)點采用多跳的方法先連接到匯聚的節(jié)點上，等到匯聚節(jié)點收到相應數(shù)據(jù)之后，再利用因特網(wǎng)和網(wǎng)關(guān)相連接。任務控制服務器是用來進行管理和控制這整個系統(tǒng)的。負責聯(lián)系無線傳感網(wǎng)絡和外部網(wǎng)絡的是匯聚節(jié)點。它的工作原理是，首先對搜集到的對象信息轉(zhuǎn)換其通信協(xié)議，其次再向管理者或是監(jiān)測者發(fā)送轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息。同時，它也接收管理者的指令并且會將收到的指令發(fā)布至網(wǎng)絡中特定的節(jié)點。一般情況下，相比較于傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點儲存和處理的能力更強。

1.2技術(shù)特點

無線傳感器網(wǎng)絡是近年來比較受關(guān)注的技術(shù)之一，屬于高新科技——物聯(lián)網(wǎng)中的感知層技術(shù)，它作為一種智能網(wǎng)絡，具有與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相區(qū)別開來的特性：首先是構(gòu)建的成本比較低廉，這點減輕了制造商和企業(yè)的負擔。同時它又具備很大的靈活性，并且擁有廣泛的應用領(lǐng)域，因此也易于推廣和應用;其次，它采用的是空間位置尋址的方式，這使得它的節(jié)點數(shù)量較大，同時密度也高;再一點，它具備的自組織能力使得其更易于掌控和調(diào)節(jié)，同時它的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)也非常靈活;最后，無線傳感器網(wǎng)絡的傳感器節(jié)點是以數(shù)據(jù)為中心，并且擁有數(shù)據(jù)融合能力，這一點也是傳統(tǒng)網(wǎng)絡所不能比擬的。

2.中央空調(diào)控制系統(tǒng)構(gòu)成

2.1結(jié)構(gòu)組成

2.1.1控制層

傳感器、溫度控制器、風機盤管這三個部件安裝在用戶的房間內(nèi)，是控制層的主要組成部分。溫度控制器內(nèi)部具有集成的樓控節(jié)點，主要用于搜集人流量、房間內(nèi)的溫度以及風機盤管的運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息，同時定時向樓棟的管理中心上報。溫度控制器不但允許遠程控制指令對風機盤管直接進行操作以此來調(diào)控現(xiàn)場的溫度，而且可以根據(jù)檢測到的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)，憑借特定的溫度算法來實現(xiàn)房間內(nèi)的制冷效果，使得系統(tǒng)運行能耗得以降低。

2.1.2傳輸層

傳輸層融合了多種的網(wǎng)絡形式，它處于控制層和管理層之間，起到了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄鹤饔?。上文所提到的匯聚節(jié)點在傳輸層建立起ZigBee的網(wǎng)絡，不斷接收樓控節(jié)點傳輸過來的數(shù)據(jù)，然后再傳送至區(qū)域網(wǎng)關(guān)，各個區(qū)域網(wǎng)關(guān)建立通信通道的方式主要是通過以太網(wǎng)互聯(lián)。區(qū)域網(wǎng)關(guān)主要用于協(xié)議轉(zhuǎn)換以及封包，以TCMP協(xié)議的方式傳送至樓棟的管理中心。傳輸層利用了分區(qū)域管理的模式。為保證不同區(qū)域網(wǎng)絡的獨立運行和避免彼此干擾，它們所運行的信道和網(wǎng)絡也是不同的。

2.1.3管理層

管理層，也就是樓棟的管理中心。它的主要工作即是通過運行空調(diào)的監(jiān)控軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)搜集和數(shù)據(jù)存儲，再對搜集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析處理，最后匯總至管理決策者進行參考?？照{(diào)的監(jiān)控軟件通常采用微軟公司提供的VS軟件進行開發(fā)，后臺數(shù)據(jù)庫采用SQL"Server軟件，客戶服務器（即C/S）方式進行設(shè)計。監(jiān)控軟件具備操作簡便、運行穩(wěn)定、界面人性化等特點，能智能管理空調(diào)末端集群。

2.2功能組成

中央空調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)要求和用戶需求，主要實現(xiàn)各項功能和提供決策參考。上文分析其結(jié)構(gòu)組成，系統(tǒng)的功能組成是數(shù)據(jù)監(jiān)控管理功能、節(jié)點運行管理功能、費用統(tǒng)計功能和系統(tǒng)設(shè)置功能這四項。

2.2.1數(shù)據(jù)監(jiān)控管理功能

數(shù)據(jù)監(jiān)控管理功能主要是指接收末端集群的實時數(shù)據(jù)，收集風機盤管運行的信息。通過對搜集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，將空調(diào)系統(tǒng)的運行狀況以圖表等可視化形式呈現(xiàn)。用戶通過遠程發(fā)送控制指令來對系統(tǒng)溫度的托管時長、上下限定值和風機盤管的狀態(tài)進行設(shè)定，以此來集中管理末端設(shè)備。

2.2.2節(jié)點運行管理功能

節(jié)點運行管理功能用于綁定末端設(shè)備和無線節(jié)點，利用狀態(tài)表檢測方法對各網(wǎng)絡節(jié)點的狀態(tài)進行跟蹤查詢，對故障進行及時報警。同時也設(shè)置了節(jié)點的自動入網(wǎng)登記，以自動登記來替代手工輸入。

2.2.3費用統(tǒng)計功能

費用統(tǒng)計功能的實現(xiàn)主要采用了時間當量的計費方式，首先統(tǒng)計每戶的冷量費用，再進行匯總，最后以月報表、季度報表等多種方式輸出。同時提供查看歷史數(shù)據(jù)和自定義搜索的功能。另外，計費參數(shù)還可進行手動調(diào)整。

2.2.4系統(tǒng)設(shè)置功能

系統(tǒng)設(shè)置功能主要包括用戶登陸權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)軟硬件故障的記錄和運行過程事件的監(jiān)視。這些功能便于對用戶進行統(tǒng)一管理和對軟件的維護提供幫助信息。

3.研究意義

據(jù)統(tǒng)計，我國建筑能耗所占全國總能耗最高可達25%，隨著城市化的不斷發(fā)展，建筑能源的消耗仍將保持上升態(tài)勢。建筑中使用中央空調(diào)的數(shù)量龐大，而中央空調(diào)又是能源的消耗大戶。因此，如何提高空調(diào)管理系統(tǒng)的運行效率、提高能源的利用率，對節(jié)約能源、落實可持續(xù)發(fā)展具有深遠的意義。無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的出現(xiàn)，使得空調(diào)管理系統(tǒng)在節(jié)能領(lǐng)域又登上了嶄新的臺階?？照{(diào)管理系統(tǒng)的運行采用有效的技術(shù)手段，將末端的風機盤管進行物物相聯(lián)，從而便于進行統(tǒng)一的管理和控制;同時，開發(fā)的空調(diào)控制系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)監(jiān)控管理功能、節(jié)點運行管理功能、費用統(tǒng)計功能和系統(tǒng)設(shè)置功能。這些都為空調(diào)的節(jié)能管理和控制提供了可靠的技術(shù)保障，且具有廣闊的應用前景。

結(jié)束語：

在能耗日漸增大的今天，如何進行能源的有效利用，成為不可回避的一大難題。利用無線的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)，新型空調(diào)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)監(jiān)控管理、節(jié)點運行管理、費用統(tǒng)計和系統(tǒng)設(shè)置四項功能，能夠全方位更有效的進行能源消耗的統(tǒng)計和管理，在節(jié)約能源的使用、提高能源的利用率方面有著重要的意義。

參考文獻：

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