淺析網絡智能型空調管理系統

摘要：中央空調屬于高能耗的大型設備，在我國能耗日漸增大的局勢下，如何提高中央空調的利用率進而實現能源的有效利用成為關鍵。本文對無線傳感器網絡的智能型空調管理系統進行分析，并介紹了無線的傳感器網絡技術，同時對此中央空調管理系統的構成進行闡述，展示了網絡智能型空調系統的功能及其的節能貢獻。

關鍵詞：傳感器網絡技術;智能控制;中央空調;管理控制系統

網絡智能控制理論正在越來越多的被中央空調管理系統所運用。網絡智能控制系統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運行難題，又對不確定"系統進行了良好的建模。在現階段的科技水平下，網絡智能控制理論中獲得較大關注的要屬無線的傳感器網絡技術，此項技術的空調管理系統有著較為復雜的整體結構組織和功能特性。

1.無線的傳感器網絡技術

1.1體系結構

無線的傳感器網絡技術與傳統的無線網絡技術既有區別又有一定的聯系。從采用的模式來看，前者使用了無線通信的模式;從它的體系結構來看，兩者都采用了相同的協議棧模型——OSI（開放系統互聯），然而，因為無線的傳感器網絡技術在能量使用、規模要求、運行環境和通信方式等方面的特別規定，它又存在著不同于其他傳統網絡的特殊的體系結構。

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

1.2技術特點

無線傳感器網絡是近年來比較受關注的技術之一，屬于高新科技——物聯網中的感知層技術，它作為一種智能網絡，具有與傳統網絡相區別開來的特性：首先是構建的成本比較低廉，這點減輕了制造商和企業的負擔。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，這使得它的節點數量較大，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節，同時它的網絡拓撲結構也非常靈活;最后，無線傳感器網絡的傳感器節點是以數據為中心，并且擁有數據融合能力，這一點也是傳統網絡所不能比擬的。

2.中央空調控制系統構成

2.1結構組成

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，是控制層的主要組成部分。溫度控制器內部具有集成的樓控節點，主要用于搜集人流量、房間內的溫度以及風機盤管的運行狀態等數據信息，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控現場的溫度，而且可以根據檢測到的環境信息的數據，憑借特定的溫度算法來實現房間內的制冷效果，使得系統運行能耗得以降低。

2.1.2傳輸層

傳輸層融合了多種的網絡形式，它處于控制層和管理層之間，起到了數據傳輸的橋梁作用。上文所提到的匯聚節點在傳輸層建立起ZigBee的網絡，不斷接收樓控節點傳輸過來的數據，然后再傳送至區域網關，各個區域網關建立通信通道的方式主要是通過以太網互聯。區域網關主要用于協議轉換以及封包，以TCMP協議的方式傳送至樓棟的管理中心。傳輸層利用了分區域管理的模式。為保證不同區域網絡的獨立運行和避免彼此干擾，它們所運行的信道和網絡也是不同的。

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的監控軟件，實現數據搜集和數據存儲，再對搜集到的數據進行統計和分析處理，最后匯總至管理決策者進行參考。空調的監控軟件通常采用微軟公司提供的VS軟件進行開發，后臺數據庫采用SQL"Server軟件，客戶服務器（即C/S）方式進行設計。監控軟件具備操作簡便、運行穩定、界面人性化等特點，能智能管理空調末端集群。

2.2功能組成

中央空調控制系統根據要求和用戶需求，主要實現各項功能和提供決策參考。上文分析其結構組成，系統的功能組成是數據監控管理功能、節點運行管理功能、費用統計功能和系統設置功能這四項。

2.2.1數據監控管理功能

數據監控管理功能主要是指接收末端集群的實時數據，收集風機盤管運行的信息。通過對搜集到的數據進行分析處理，將空調系統的運行狀況以圖表等可視化形式呈現。用戶通過遠程發送控制指令來對系統溫度的托管時長、上下限定值和風機盤管的狀態進行設定，以此來集中管理末端設備。

2.2.2節點運行管理功能

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

2.2.3費用統計功能

費用統計功能的實現主要采用了時間當量的計費方式，首先統計每戶的冷量費用，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據和自定義搜索的功能。另外，計費參數還可進行手動調整。

2.2.4系統設置功能

系統設置功能主要包括用戶登陸權限設置、系統軟硬件故障的記錄和運行過程事件的監視。這些功能便于對用戶進行統一管理和對軟件的維護提供幫助信息。

3.研究意義

據統計，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展，建筑能源的消耗仍將保持上升態勢。建筑中使用中央空調的數量龐大，而中央空調又是能源的消耗大戶。因此，如何提高空調管理系統的運行效率、提高能源的利用率，對節約能源、落實可持續發展具有深遠的意義。無線的傳感器網絡技術的出現，使得空調管理系統在節能領域又登上了嶄新的臺階?？照{管理系統的運行采用有效的技術手段，將末端的風機盤管進行物物相聯，從而便于進行統一的管理和控制;同時，開發的空調控制系統還具有數據監控管理功能、節點運行管理功能、費用統計功能和系統設置功能。這些都為空調的節能管理和控制提供了可靠的技術保障，且具有廣闊的應用前景。

結束語：

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絡技術，新型空調管理系統提供數據監控管理、節點運行管理、費用統計和系統設置四項功能，能夠全方位更有效的進行能源消耗的統計和管理，在節約能源的使用、提高能源的利用率方面有著重要的意義。

參考文獻：

[1]徐曉寧，丁云飛，朱赤輝等.基于網絡控制的中央空調運行管理、控制與分戶計費系統[J].建筑科學，2009，25（6）：65-67，72.

[2]張艷陽，葉峰，吳麗菲等.基于ZigBee的智能中央空調無線監控系統[J].自動化與儀表，2013，28（7）：26-30.

[3]舒生.基于無線傳感器網絡的中央空調末端節能控制系統研究[D].武漢理工大學，2013.