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基于物联网的暖通空调监控平台以及控制方法 行业动态-凯发k8娱乐


作者:摘自《绿色建造与智能建筑》274期   |   发布时间:2023-05-18   |   点击数:248

0 引言

暖通空调监控平台是基于物联网技术研发而成的,具有良好的开放性、集成性和可扩展性,主要由暖通空调设备监控管理系统、数据采集系统和远程通信系统三部分组成。暖通空调监控平台可通过远程通讯技术将数据上传至云端服务器,通过云计算提供大数据分析能力,对数据进行有效处理,从而实现暖通机设备的智能化管控和运行。

 

1 嵌入式技术在暖通空调远程控制中的应用

随着工业自动化技术的不断发展,各种先进控制和测量技术也得到了快速发展。对于暖通空调系统而言,嵌入式设备的应用日益广泛,其中一个很重要的方面就是监控。由于暖通空调远程监控系统具有多个控制节点和数据采集点,需要将这些设备进行集中、统一的管理,并通过网络实现监控中心对各个终端节点进行集中控制。而在实际应用中,由于各种因素对数据采集与控制造成影响,从而导致各个控制节点间的通信出现问题或通讯不畅现象。为解决这些问题的出现,采用以嵌入式设备为核心的监控平台,可以实现各个远程控制器之间的数据传输与远程监控操作。该系统实现了对所有终端设备进行集中或区域范围内远程控制以及对所有控制设备间互联互通。在实际应用中采用嵌入式设备作为底层硬件平台。该系统以arm处理器为核心,通过rs485总线和tcpip协议与其他设备相连构成一个远程网络系统;通过安装在楼宇内部的嵌入式服务器对整个系统进行监控和管理。

 

在移动终端控制系统中重点包括uboot移植、系统移植、编写设备驱动、内核编译、应用程序编写等。首先,启动bootloader,将系统的硬件和相应的存储空间映射到相应的位置,以便让系统能够顺利地访问到合适的状态。uhome os为用户端的uhomeos,其在uhomeos中能够为用户提供了大量的软件包,包括帐号服务、usdk等。当uhomeos系统被激活后,使用者可以通过手机向暖通空调发出对应的onoff的命令,并将该命令传送给主机,当该命令被接收后,将记录该命令的打开时刻,然后,利用get请求,从对应的api处获得天气数据,并将其定时上报给云端平台。

 

2 智能控制器在暖通空调计费系统中的应用

在保证用户舒适度的前提下,对空调进行合理调节,是降低能耗的最好途径,但是目前,由于中央空调的计费需要独立设置,使得整个系统的复杂度大大提高。在空调计费上,如果按分户制的话,不但会造成费用的增长,而且会增加维修的工作量,所以通常都是使用其他的方法进行,例如以时间为基础的计算方法,对风机盘管的风量设定和运行时间进行了估算,这样的方法虽易于实现,但却存在着很大的偏差,而且通过对风机、供水、回水温差、流量等因素的测试,得出的收费模式具有很高的准确率,但需要测量流量,费用昂贵,维修困难。所以,利用物联网技术和现代网络控制技术,结合暖通空调的各种终端装置,可以将暖通空调机的各个终端装置进行统一的管理和控制,并针对其自身的特性,通过对其进行计算,利用其风焓差值来进行制冷流量的估算,以达到冷量分户收费的目的,这种方法优于按时收费。而智能控制器是智能控制的一种,它以微处理机为核心。利用微处理器提供的各种外围电路实现暖通空调计量和自动收费控制。暖通空调计量控制器一般有多路温度检测和控制功能,可实现多房间、各环路温度测量及自动调节功能;采用双cpu双系统运行方式,可以同时独立监测多个房间的温度,在每个房间内设有一个温度测量点。当系统检测到某一房间的温度超过设定值时,通过控制系统总线将其状态信息传给温控器和控制器,以便控制阀门开启或关闭;当监测到某一设备没有工作时,可将该设备退出工作状态并报警;当监测到某一设备在运行中出现故障时,可通过通讯接口将其故障信息传给控制器并进行报警。

 

3 人工智能在暖通空调系统节能中的应用

随着暖通空调系统运行时间越来越长,运行能耗越来越高,给建筑节能带来了很大的挑战。暖通空调系统运行能耗很大程度上取决于热湿负荷,而在热湿负荷控制中普遍存在着风量控制精度低、调节范围小、调节时间长等问题。暖通空调系统主要设备多为风机盘管装置或机械密封装置。采用常规的控制方式并不能很好地解决风量控制精度低、调节范围小、调节时间长等问题;同时随着新风机组的增加或新风机组类型改变也会带来许多问题:当机组数量增多或风量加大时,由于风阀和叶片间的气流速度差减小,使风机转速降低。另外在系统调试期间,由于对新风量控制精度要求高,对调节时间和频率也有很大的要求。同时为了保证系统运行可靠性和设备正常运转而不得不采用手动方式去调整风量。因此采用人工智能技术可以有效地解决暖通空调系统的节能问题,通过人工智能与暖通空调系统相结合能达到很好的节能效果。

 

ai技术可以根据不同的自然环境和不同的温度,自动调整采暖/制冷,通过自适应与自学习,根据不同的电压和电流,估算采暖装置的寿命,从而确定采暖和制冷的最优工况,从而达到节能的目的。ai技术的核心技术是一种非常紧凑、多芯片、低功耗的物联网产品,通过嵌入节能策略与自学习智能算法科学控制暖通设备的运行,故将ai技术等多项技术应用于暖通空调领域,可以使空调系统资源得到充分利用,实现节能目的。

 

4 在暖通空调中应用物联网技术的实现方法

本文将以洁净厂房暖通空调为例,以研究在暖通空调中应用物联网技术的实现方法。暖通空调的集中监控系统是由室外新鲜空气经过滤器过滤灰尘,与洁净室内的回风混和,由初效过滤器进行过滤,在表冷段和加热段进行恒温除湿,在中间滤器内进行过滤,在加湿段进行润湿,最后进入送风口,由送风口上的消音器进行降噪,最后由有效过滤器进入室内。一些室内设置了通风孔,从通风孔中向外排放,剩余的空气经通风管道和空气回流管道与新鲜空气混在一起,然后再流入初始过滤系统。采用中央监控,确保室内恒温恒湿,并调节各系统的空调温度分布,调节室内的压力和压力,使室内的空气流量达到设计指标,并对各设备的运行状况进行监测和控制。

 

洁净厂房暖通空调集中监控系统,采用plc对厂房内全部暖通相关设备进行集中监控管理,根据不同的需求进行设计,有多种控制方式,如空调机组ahu(或mau)+风机过滤机组(ffu)、新风机组(mau)+循环机组(rau)+风机过滤机组(ffu)、新风机组(mau)+风机过滤机组(ffu)+干冷盘管(dc)等多种系统设计,需要采用不同的控制方案进行控制系统设计和实施。洁净厂房暖通空调监控系统拓扑图如图1所示。

 

cpu采用rpc3105,其主体有2个以太网和2rs485端口,各端口均是相互独立的,通信方式为modbus tcp、免费端口通信等。rs485接口具有主、从台通信功能,并能提供通用的modbus rtu与任意端口通信。同时还能对多个rs485通信接口进行扩充。采用蓝普锋自制plc,长期在野外使用,plc程序设计达到iec61131-3的国际规范,支持ldstilfbdsfc等程序设计;主机监测采用国内生产的、以飞腾cpu为核心的国产、桌面型的计算机,配置采用蓝普锋runview-ql等,操作简便。

 

蓝普锋rpc3000系列暖通中央控制中心监控系统的工作流程如下:

 

(1)plc通过主机cpu+遥控io分站法实现对各工序的集中监测与分区监测,实现对各工序的设备的数据的收集与控制。

 

(2)对各工序进行单独的控制及连杆式的管理,以确保各工序的温度、湿度、净度等指标达到规定的条件;实现了现场手动、远程自动、应急报警保护等关键工序,实现了安全、可靠的控制。

 

(3)利用cpu自身的串行接口及通信扩充模组,对空压站、冷水机组、热泵机组等进行数据的实时监测。

 

(4)将资料经由以太端口及光纤环网络传输到中央控制台配置软体及局域式触摸屏上载。

 

(5)通过故障信息的采集和判断,对故障进行及时的报警和防护。并将灭火装置与消防联动,确保其运行的安全性。

 

5 结果验证

(1)本机工作稳定、可靠,温度、湿度、洁净均达到设计指标,蓝普锋rpc3000系列plc在市政、暖通空调、煤矿等领域得到广泛应用,工作稳定、可靠。该模数扩充电路使用16ad芯片,具有较高的采样准确率,并可实现单一信道的分离,具有较好的抗干扰性。独特的三层保护,确保在严酷的工作条件下工作平稳、可靠。

 

2)具有较好的性能和较高的性价比

蓝普锋rpc3000系列plc作为一种大规模plc控制,其cpu主体具有1个以上的网口和2rs485的端口,最多可以进行40000i0的数据收集。cpu的主频率为1ghz,单次操作时间为10ns,背面采用被动式背面板,组件采用热插,确保了整个系统的高效率和稳定性。该plc系统具有总线隔离、总线独立、性能稳定、可靠性好的特点,该总线具有30个可扩充的后板,具有很好的承载性能。

 

6 结束语

综上所述,在建筑暖通空调领域中,传统技术与系统已不能满足人们对新时代建筑的要求,通过物联网技术的有效应用,能有效实现暖通空调系统远程控制、合理计费、节能降耗等方面的使用需求,为建筑暖通空调系统管理提供了有效的技术手段。

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