空氣調(diào)節(jié)中中央監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用研究

李杰

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150028）

1 空氣調(diào)節(jié)中的中央監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 空氣調(diào)節(jié)內(nèi)涵

空氣調(diào)節(jié)簡稱空調(diào)，是通過對建筑物的溫度、濕度等因素進(jìn)行調(diào)控，為使用者營造良好的建筑環(huán)境的設(shè)備設(shè)施，空氣調(diào)節(jié)根據(jù)使用的環(huán)境不同、作用的范圍不同在設(shè)備規(guī)模、價(jià)格上有所不同，但是基本原理大同小異，空氣調(diào)節(jié)的作用原理可參見圖1，在技術(shù)的進(jìn)步和推動之下，空調(diào)系統(tǒng)的原理也趨向復(fù)雜，但是基本原理都是相同的，其通過智能化監(jiān)控，協(xié)同壓縮機(jī)、冷卻水泵、蒸發(fā)機(jī)、冷卻塔、水冷管盤等多設(shè)備共同為建筑物使用者帶來良好的使用體驗(yàn)。

1.2 中央監(jiān)控系統(tǒng)作用原理

空氣調(diào)節(jié)中的中央監(jiān)控系統(tǒng)是指集中式空調(diào)搭載的大型空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其能對室內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)控，并且實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的溫度和適度維持在一個(gè)穩(wěn)定的取值范圍內(nèi)，因?yàn)榭諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用對象是人，因此中央監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)也是以服務(wù)建筑物使用者、給使用者一個(gè)舒適的空間體驗(yàn)為目標(biāo)，主要影響因素有室內(nèi)物理因素和人體舒適度，并且從空氣溫度、空氣流速和空氣相對濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在技術(shù)的進(jìn)步之下，中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)一定是趨向復(fù)雜化的，這里參照的是最基本的監(jiān)控系統(tǒng)作用原理。

2 中央監(jiān)控系統(tǒng)的演變和發(fā)展

空氣調(diào)節(jié)中央監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展史建立在技術(shù)的革新和進(jìn)步中完成，并且在計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力和設(shè)備控制能力的提升之下，越來越多自動化的系統(tǒng)技術(shù)也在不斷出現(xiàn)。空氣調(diào)節(jié)中央監(jiān)控系統(tǒng)的演變可從20世紀(jì)70年代后開始分析，這個(gè)時(shí)候微型計(jì)算機(jī)和單片機(jī)等設(shè)備的問世，也意味著自動化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和演進(jìn)。

2.1 微機(jī)巡回檢測數(shù)據(jù)處理

該系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，并以打印機(jī)和微型計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)為參考，工作人員對中央空調(diào)的控制儀表進(jìn)行手動操作，進(jìn)而影響設(shè)備的運(yùn)行效果。生產(chǎn)過程中設(shè)備上搭載的監(jiān)測傳感器會對環(huán)境信號收集并傳入微機(jī)檢測系統(tǒng)，并形成微機(jī)和生產(chǎn)過程的巡回處理，這一階段下，主要的調(diào)節(jié)操作需要人為完成。

圖1 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用原理

2.2 微機(jī)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是在微機(jī)巡回檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的進(jìn)階發(fā)展。計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，也能將巡回檢測系統(tǒng)中，人為操作的部分交由計(jì)算機(jī)完成，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，程序設(shè)計(jì)人員通過生產(chǎn)需要的參數(shù)，對系統(tǒng)輸入運(yùn)行算法，計(jì)算機(jī)識別生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比照進(jìn)行調(diào)節(jié)操作。

2.3 微機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)

微機(jī)直接控制系統(tǒng)（簡稱DDC）是通過控制器、傳感器、執(zhí)行器和中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件來完成空氣調(diào)節(jié)功能，該系統(tǒng)的出現(xiàn)，意味著空氣調(diào)節(jié)已經(jīng)具備完善的控制軟件，既能集中控制，也能獨(dú)立工作，推動了空氣調(diào)節(jié)中央監(jiān)控系統(tǒng)的集散化發(fā)展，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于冷凍站、新風(fēng)機(jī)組等多回路控制。

2.4 微機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)

微機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（簡稱SCC）將DDC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制設(shè)備的運(yùn)行。其采取雙重控制的模式，DDC計(jì)算機(jī)控制空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行，SCC計(jì)算機(jī)對DDC計(jì)算機(jī)的行為進(jìn)行監(jiān)控，加上了對DDC計(jì)算機(jī)控制的環(huán)節(jié)，將空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)更加智能化。

2.5 微機(jī)集散控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)也稱為分布式控制系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)是在DDC監(jiān)控和SCC監(jiān)控的基礎(chǔ)上，再加上MIS控制（management information system）協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了多級計(jì)算機(jī)的控制。MIS控制中的管理計(jì)算機(jī)，對SCC監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)督控制，SCC計(jì)算機(jī)對DDC計(jì)算機(jī)控制，形成一種三級調(diào)控模式，如此一來空氣調(diào)節(jié)的監(jiān)控更加系統(tǒng)化智能化，分工明確但又聯(lián)系密切。

2.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS系統(tǒng)）的出現(xiàn)意味著中央空調(diào)的發(fā)展進(jìn)入全數(shù)字化階段，從最高決策設(shè)備到底層運(yùn)行設(shè)備，都有精密的控制系統(tǒng)作為支撐，智能儀表成為空氣調(diào)節(jié)的“大腦”，能根據(jù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，精確控制子設(shè)備儀器，實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境的優(yōu)化和調(diào)節(jié)。此外，黨空氣調(diào)節(jié)機(jī)組出現(xiàn)問題的時(shí)候，監(jiān)控系統(tǒng)也負(fù)責(zé)對故障進(jìn)行報(bào)警，以便中央空調(diào)管理人員及時(shí)排查機(jī)組運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 中央監(jiān)控系統(tǒng)的工作影響因素

調(diào)房中的空氣影響因素取值主要參照溫度-濕度指數(shù)公式，還要考慮到部分影響人體健康的氣體含量。空氣調(diào)節(jié)的中央監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)為改善建筑使用人的生產(chǎn)生活環(huán)境為目標(biāo)，并根據(jù)建筑物的具體的使用用途進(jìn)行分析。

3.1 室內(nèi)氣溫

氣溫的高低會影響到人體的冷熱感，并對人體機(jī)能的工作產(chǎn)生不同的影響，實(shí)驗(yàn)證明，在室內(nèi)溫度為25℃的時(shí)候，思維的敏銳性最高，這時(shí)候最適合上班族工作，但是在低于18℃和高于35℃的時(shí)候，人類的思維能力和工作效率會降低，甚至?xí)驗(yàn)闇囟冗^高和過低對機(jī)體的健康產(chǎn)生影響。

3.2 室內(nèi)濕度

當(dāng)人的身體表皮過于干燥的時(shí)候，會導(dǎo)致人體的舒適感下降，但是如果室內(nèi)濕度太高，會給室內(nèi)的霉菌和細(xì)菌大量滋生產(chǎn)生條件，因此在中央系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)節(jié)過程中，也要對室內(nèi)的濕度進(jìn)行監(jiān)測控制，主要的計(jì)算公式為：THI=TDd-0.55（1～RH）（Td-58），在不同的溫度下，為了保證環(huán)境的舒適性，其濕度調(diào)節(jié)都是不同的，其調(diào)節(jié)目標(biāo)都是以人體對熱濕環(huán)境滿意為標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 室內(nèi)風(fēng)速

風(fēng)速與室內(nèi)的溫度和濕度調(diào)節(jié)相掛鉤，風(fēng)速越大，人體的散熱速度就越快，人更容易感覺寒冷并干燥，一般0.5m/s的風(fēng)就會對人的主觀感覺產(chǎn)生影響了，誠然，風(fēng)速越大會帶走一定的細(xì)菌和病毒，還會提升人體的熱舒適度，但是風(fēng)速過大也會對人體的健康產(chǎn)生一定的影響。

4 空氣調(diào)節(jié)中中央監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，空調(diào)的中央監(jiān)控系統(tǒng)也趨向復(fù)雜化和智能化，也空氣調(diào)節(jié)也不僅僅是簡單意義上的制冷制熱的功能，也承擔(dān)著其他的功能，如改善空氣質(zhì)量、為使用人營造健康舒適的生活生產(chǎn)環(huán)境。通過對中央監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢分析，系統(tǒng)的升級是在完善控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動化智能化操作的要求下開展的，從最簡單的人為調(diào)節(jié)，到不再需要人力參與的自我控制和自動運(yùn)行，再到網(wǎng)絡(luò)化控制，都是在技術(shù)的進(jìn)步之下不斷演進(jìn)發(fā)展的。影響中央監(jiān)控系統(tǒng)工作的因素，都是圍繞著為使用人營造良好的生產(chǎn)空間，或者滿足生產(chǎn)生活需要設(shè)計(jì)的，當(dāng)然目前也有很多恒溫恒濕空調(diào)的面世，給空氣調(diào)節(jié)工作帶去了更多的科技含量，因此，未來空氣調(diào)節(jié)中央監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)在滿足中央空調(diào)的基本功能如調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和適度、自然換風(fēng)和清潔空氣、殺滅細(xì)菌和消除污染等的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)一體化和節(jié)能化發(fā)展。未來高精度的溫度和濕度控制、低能源消耗、高效管理和網(wǎng)絡(luò)化管理的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，也成為發(fā)展趨勢，因此中央監(jiān)控系統(tǒng)也將向著這一趨勢發(fā)展演進(jìn)。