基于紅外遙控的樓宇空調集中控制系統

謝敬銳 柳虔林 王世玲 劉星程 張江

摘要：目前的樓宇空調控制系統主要有兩大類別：一是采用DDC（直接數字控制器）控制的中央空調控制系統;二是基于Ayla云平臺的物聯網空調控制系統。然而對于沒有部署中央空調的樓宇或是涉密程度較高不能連接互聯網的通信機房，這兩種技術都不符合實際應用的要求。本文設計了一種運行于內網基于紅外遙控的空調集中控制方案，該方案針對以上兩種方案的局限性，對技術應用的通用性和安全性做出了合理的權衡。

關鍵詞：空調控制;通信機房;紅外遙控;物聯網

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0233-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 研究背景

隨著信息化技術的不斷發展，高校和企事業單位通信機房的服務器和網絡設備數量越來越多，設備24小時不間斷運行必然釋放大量熱量，如果機房不能保持穩定的室內溫度，設備將會因過熱而造成損壞，嚴重的甚至會引起火災。通信機房固然都部署有空調，然而到了夏季用電的高峰期，極易發生跳閘或停電事故。據統計，多數空調并沒有斷電后自動恢復的功能，這樣的事故必將對設備安全和數據安全造成災難性影響。近年來，如何對樓宇空調尤其是通信機房的空調進行實時、集中的遠程控制和管理已經成了一個技術研究的熱點。本文立足于中小型企事業單位的應用需要，提出了一種成本更低、安全性更好的空調集中控制方案，這種方案對當前主流的空調控制技術做出了借鑒、取舍和改進。

2 目前常見的空調遠程控制技術

現有的空調控制系統主要可以分為兩類：一種是采用DDC（直接數字控制器）控制的中央空調控制系統，這樣的系統往往在樓宇建設之前就已經做好設計規劃，后期再續建、改建的成本很高，一般應用于大型企事業單位或是高檔工業園區。另一種是以Ayla云平臺為代表的物聯網空調控制系統，這種技術將空調的實時參數連接到Ayla云平臺，用戶可通過手機終端對機房空調進行查看和遠程控制。

中央空調控制系統的優點在于系統運行穩定可靠、安全性可以達到硬件級別;存在的問題是通信機房空調的建設和樓宇建設同步展開，后期如果要將普通辦公區改為通信機房，在空調改造方面會產生較高的成本且實施困難。運行于Ayla云平臺的空調控制系統部署使用簡單，只要空調支持聯網，建設的成本幾乎為零。然而這種技術在兩種情況下不適用：一種是由于園區環境或單位規定的限制，在辦公區不能連接互聯網的企事業單位;一種是由于單位涉密程度高，機房空調參數不允許傳輸到互聯網云平臺的單位。

3 基于紅外的內網空調遠程控制系統

本文提出的內網空調遠程控制方案的基本思想是建立一個基于“局域網云平臺”的空調控制系統，該系統通過紅外攝像機的遙控功能監測并控制空調的實時溫度和運行情況，所有的紅外攝像機接入局域網，并由一個全天候運行于服務器的監控平臺實時控制（若內網支持無線擴展也可用手機APP監控），從而實現了在局域網內對整個樓宇空調的全面控制和管理。和前文所述的兩種空調控制技術相比，本文提出的方案除了添置紅外攝像機之外不需要更多的硬件成本，系統也不用運行于互聯網，從而規避了上述兩種主流技術的不足。

3.1 紅外遙控技術及紅外遙控攝像機

紅外遙控技術是一種經典的無線控制技術，在電子設備控制尤其是家用電器控制領域已經廣泛采用，我們日常使用的電視遙控器、空調遙控器采用的都是紅外遙控技術。在電子產品日趨智能化的今天，很多諸如電燈、洗衣機、微波爐等傳統電子設備都可以通過智能終端進行無線連接和控制，而連接這些末端設備的手段就是紅外遙控技術。

對電子設備進行紅外遙控可以使用專用的紅外遙控設備實現，本文采用具有紅外遙控功能的網絡攝像機對空調進行遠程遙控，之所以選用網絡攝像機來遙控空調主要出于以下兩點考慮：（1）幾乎所有的通信機房都設置有攝像機，這些攝像機一般都連接在單位的局域網，直接使用現有的網絡攝像機來實現系統功能可以節約成本、提高資源利用率。（2）單純的紅外設備不具備采集機房實時視頻的功能，而調用實時視頻是空調控制系統的基本要求，對于本身沒有設置攝像機的機房與其部署兩個設備（紅外控制設備和網絡攝像機），不如只部署一個。

3.2 系統架構及功能實現

本文利用紅外遙控技術，通過將控制空調運行的“云平臺”和末端設備統一接人局域網，實現了一種運行于內網的空調遠程控制系統，如圖1所示：

系統由服務器、手機終端（可選）、紅外攝像機、空調和局域網的相關網絡設備組成。部署步驟如下：

（1）安裝并對準紅外攝像機。選擇合適的距離和角度安裝部署紅外攝像機，使得攝像機的紅外收發裝置能夠和空調的紅外收發裝置對準，從而能夠穩定、可靠地傳輸信號。

（2）將攝像機和服務器監控平臺（或手機終端）綁定。將攝像機設置IP并接人局域網，根據攝像機廠商的技術資料在監控平臺中完成攝像機的添加和綁定。是否使用手機終端進行控制由單位保密要求或是單位局域網是否支持無線擴展來決定。

（3）遙控器對碼：對每臺攝像機和其對應的空調進行紅外對碼（根據空調品牌對碼，如果空調品牌未知，可進行自定義對碼）。

（4）集中控制和管理。上述步驟完成后，在服務器上部署的監控平臺（或手機終端）即可對整個樓宇的空調進行自動化管理。監控平臺的基本功能包括：對樓宇各機房實時溫度的感知和查看、對溫度不符合要求的機房進行自動溫度調節、對機房過高溫度的報警、生成日志等功能。

4 結語

本文提出的基于紅外技術的內網空調控制方案優勢主要體現在以下兩個方面：（1）部署成本低。幾乎所有的家用或工業空調都支持紅外遙控，而多數支持紅外的網絡攝像頭都可以直接應用于本系統，所以方案可以最大限度地利用現有設備從而降低部署成本。（2）安全性高。系統部署于內網，不存在參數泄漏或是控制終端被劫持的風險，而且對于很多企事業單位而言，內網的安全性都有各種軟硬件的保障，這也為系統帶來了同等的安全性。

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【通聯編輯：唐一東】

作者簡介：謝敬銳（1986-），男，廣西桂平人，學士，云南省軍區數據信息室網絡運維室主任，主要研究方向：網絡工程、網絡安全;劉星程（1985-），女，云南晉寧人，學士，云南省軍區數據信息室助理工程師，主要研究方向：網絡運維與管理;王世玲（1992一），女，河北遵化人，學士，云南省軍區數據信息室助理工程師，主要研究方向：網絡運維與管理;柳虔林（1966-），男，云南玉溪人，博士，云南省軍區數據信息室高級工程師，主要研究方向：網絡工程、網絡安全;通訊作者：張江（1981-），男，云南大理人，碩士，云南省軍區數據信息室工程師，主要研究方向：數據庫與信息系統，GIS。