人工智能技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能控制中的應(yīng)用探討

劉紅濤

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平得到了極大的改善。溫飽問(wèn)題已經(jīng)不再是大多數(shù)人所關(guān)注的，環(huán)境污染問(wèn)題則令人擔(dān)憂(yōu)。尤其是近年來(lái)，霧霾、洪澇等自然災(zāi)害頻發(fā)，人們開(kāi)始越發(fā)注重環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。中央空調(diào)作為現(xiàn)代大型建筑的配套設(shè)施，為改善建筑舒適度，優(yōu)化室內(nèi)環(huán)境做出了巨大貢獻(xiàn)，但隨之而來(lái)的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)問(wèn)題令人詬病。本文從當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代出發(fā)，探討人工智能技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能控制中的應(yīng)用。試圖為解決中央空調(diào)能源消耗過(guò)大、污染環(huán)境等問(wèn)題提出改良策略。

關(guān)鍵詞：人工智能;中央空調(diào);節(jié)能控制

隨著近年來(lái)我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯，令人們擔(dān)憂(yōu)，尤其是近些年來(lái)，霧霾、洪澇等災(zāi)害頻發(fā)，更加是為人們敲響了環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的警鐘。習(xí)近平總書(shū)記提出“綠水青山就是金山銀山”的口號(hào)，從黨中央到各級(jí)政府都在提倡節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境。隨著各地高樓大廈的興起，建筑的能源消耗開(kāi)始為人們所關(guān)注。中央空調(diào)一方面作為改善大型建筑室內(nèi)環(huán)境的配套設(shè)施，為人們提供了舒適的室內(nèi)環(huán)境，另一方面也造成了巨大的能源消耗和浪費(fèi)。能源消耗問(wèn)題日益嚴(yán)峻，節(jié)約能源，減少污染迫在眉睫。人工智能作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的特征產(chǎn)物，在諸多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。依托于人工智能強(qiáng)大的計(jì)算和信息處理能力，許多復(fù)雜的事情都可交由人工智能處理來(lái)達(dá)到最優(yōu)解。將人工智能應(yīng)用在中央空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)上無(wú)疑是具有創(chuàng)造性的，為解決大型建筑中央空調(diào)耗能?chē)?yán)重問(wèn)題提供了新的思路和可能。

一、中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

隨著中國(guó)特色社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各地高樓大廈興起，為了改善建筑的舒適程度，空調(diào)幾乎成為了必須配套設(shè)施。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)查顯示，在大型建筑物中，空調(diào)耗電量占到了驚人的的百分之五十到百分之六十，改進(jìn)空調(diào)設(shè)計(jì)，進(jìn)行空調(diào)節(jié)能減排改造刻不容緩[1]。在實(shí)際調(diào)查過(guò)程當(dāng)中卻發(fā)現(xiàn)空調(diào)的耗電量并非完全是由改善室內(nèi)環(huán)境舒適度而造成的，有相當(dāng)一部分耗電量是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理以及空調(diào)自身缺陷而造成的浪費(fèi)，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，減少空調(diào)耗能，將會(huì)為大型建筑節(jié)能減排做出巨大貢獻(xiàn)。另外，隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷推進(jìn)，自然資源枯竭問(wèn)題已經(jīng)開(kāi)始令人擔(dān)憂(yōu)，發(fā)展節(jié)約型經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)將是未來(lái)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行節(jié)能改造無(wú)疑是對(duì)這一趨勢(shì)的順應(yīng)。

二、當(dāng)前中央空調(diào)節(jié)能控制存在的問(wèn)題

要想對(duì)現(xiàn)有的中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能化改造，那么首先就要分析現(xiàn)階段中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，從整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)入手來(lái)尋找其中可供節(jié)能改造的切入點(diǎn)，為后續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和技術(shù)引入提供理論基礎(chǔ)，使后續(xù)改造手段更有針對(duì)性和可行性。

（一）控制方式單一

隨著空調(diào)技術(shù)的不斷升級(jí)發(fā)展，在目前的中央空調(diào)系統(tǒng)中，基本上都采用了多回路的PID控制方式。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)橹醒肟照{(diào)的系統(tǒng)是一個(gè)干擾大、高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，單一的PID控制系統(tǒng)往往很難適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用情況。這也就造成了空調(diào)在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中，一些參數(shù)的設(shè)置并不符合實(shí)際情況和人們的需求，由此也就造成了空調(diào)能源的浪費(fèi)。

（二）控制理論引入難度大

隨著現(xiàn)代機(jī)械制造的不斷發(fā)展，各種新型的控制理論層出不窮，例如自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制等現(xiàn)代控制理論技術(shù)，為機(jī)械行業(yè)制造和發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力。但在中央空調(diào)系統(tǒng)中，這些理論的引入有相當(dāng)大的難度，這主要是由于這些理論都是建立在精確控制之上而造成的，因?yàn)閷?shí)際的使用往往與這些精確數(shù)值有較大出入，很多時(shí)候并不完全相同，甚至在部分情況下完全偏離。這也就造成了現(xiàn)代控制理論在中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)上應(yīng)用的難度。

（三）對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷考慮不夠

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，也就是空調(diào)負(fù)荷，直接關(guān)乎到空調(diào)設(shè)備總?cè)萘康拇笮　５窃诂F(xiàn)代的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算公式中，并沒(méi)有完全考慮到實(shí)際狀態(tài)下的一些相應(yīng)變化。根據(jù)夏季空調(diào)負(fù)荷計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)算的話，缺少對(duì)實(shí)際情況的考慮[2]。這也就造成了在中央空調(diào)實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)的一些數(shù)據(jù)上的偏差，進(jìn)而導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。

（四）沒(méi)有考慮外部環(huán)境變化對(duì)空調(diào)啟停時(shí)間的影響

間歇運(yùn)行是空調(diào)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展之后在節(jié)能方面的一大重要運(yùn)行模式，為改善空調(diào)耗能，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)做出了巨大貢獻(xiàn)。但在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)橥獠凯h(huán)境的變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱的影響，室溫也會(huì)發(fā)生相對(duì)應(yīng)的變化。并且，因?yàn)榉块g本身有一定的熱慣性，所以在次日進(jìn)行空調(diào)使用之前，會(huì)先進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)冷。也就是說(shuō)，必須要提前啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，讓房間溫度降下來(lái)，這樣才能夠使室溫處在一個(gè)舒適的范圍，滿(mǎn)足人們對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的要求。但在建筑的實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中，室內(nèi)人員變動(dòng)幾乎是不可避免的事情，而這種變動(dòng)又會(huì)相對(duì)應(yīng)的造成內(nèi)部環(huán)境溫度的改變。因?yàn)楝F(xiàn)階段間歇運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)并沒(méi)有完全考慮到人員變動(dòng)等方面的因素，因人員變動(dòng)而造成的外部環(huán)境變化會(huì)使預(yù)冷預(yù)熱的時(shí)間相應(yīng)的延長(zhǎng)或縮短，這種預(yù)冷或預(yù)熱時(shí)間的改變將會(huì)對(duì)最終的室溫造成一定的影響，并且也會(huì)造成能源方面的浪費(fèi)。

三、人工智能技術(shù)在中央空調(diào)調(diào)節(jié)控制中的應(yīng)用

在我國(guó)現(xiàn)階段的中央空調(diào)技術(shù)中，絕大多數(shù)的中央空調(diào)都已經(jīng)配備了自動(dòng)化的系統(tǒng)，可以對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并自動(dòng)做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整，更加符合人們的使用習(xí)慣[3]。這種自動(dòng)化的設(shè)計(jì)極大地提高了室內(nèi)環(huán)境的舒適度，并且起到了一定程度上的節(jié)能作用。但由于這種自動(dòng)調(diào)控是以舒適度為標(biāo)準(zhǔn)的，缺乏對(duì)節(jié)能的考慮，雖然和傳統(tǒng)系統(tǒng)相比具有一定的節(jié)能功效，但十分有限。因此，在中央空調(diào)調(diào)節(jié)控制中引入人工智能技術(shù)是十分有必要的。

在現(xiàn)階段的人工智能控制手段中，有三種典型的控制系統(tǒng)，模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)家系統(tǒng)，以下重點(diǎn)探討這三種方法在中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

（一）模糊邏輯控制

模糊邏輯控制是人工智能在發(fā)展中最早的一種控制方式，主要是模擬人的思維，以一種非傳統(tǒng)、非精確的理論模型來(lái)達(dá)到?jīng)Q策更加接近實(shí)際情況的一種控制方法。這種控制方法更加接近人類(lèi)的實(shí)際思考過(guò)程，做出的決策也更加人性化。將模糊邏輯控制引入中央空調(diào)系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)模式下單一PID控制的弊端，達(dá)到靈活處理的目的。

（二）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要是將控制系統(tǒng)模擬人的神經(jīng)元系統(tǒng)，是一種簡(jiǎn)單的計(jì)算方式，處理單元為節(jié)點(diǎn)，采用某種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)引入中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的好處在于可以通過(guò)模擬人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理方式，對(duì)對(duì)事物做出預(yù)判。該系統(tǒng)依托其本身對(duì)于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和檢索，可以對(duì)以往的執(zhí)行情況進(jìn)行分析，并通過(guò)這些情況來(lái)做出相對(duì)應(yīng)的判斷。例如，可以對(duì)空調(diào)的進(jìn)風(fēng)，溫度，濕度等情況進(jìn)行采樣，一冊(cè)在n個(gè)采樣周期后的系統(tǒng)運(yùn)行方式，以此來(lái)智能調(diào)節(jié)空調(diào)，達(dá)到節(jié)能目的。

（三）專(zhuān)家系統(tǒng)

人家系統(tǒng)是一種能在某個(gè)特定領(lǐng)域內(nèi)以人類(lèi)專(zhuān)家水平解決該領(lǐng)域困難專(zhuān)業(yè)任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)家控制系統(tǒng)就像是一個(gè)巨大的知識(shí)庫(kù)，儲(chǔ)存了強(qiáng)大的理論知識(shí)和行業(yè)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)已經(jīng)輸入的這些知識(shí)和理論，對(duì)當(dāng)前情況做出分析，從而得出最優(yōu)解。專(zhuān)家系統(tǒng)可以利用強(qiáng)大的知識(shí)儲(chǔ)備來(lái)智能化的分析中央空調(diào)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的一些參數(shù)。例如環(huán)境變化，人員進(jìn)出濕度變化等，從而來(lái)做出空調(diào)調(diào)整的指令，達(dá)到空調(diào)節(jié)能的目的。

綜上所述，隨著中央空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，在我國(guó)能源與環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻的情況下，提高中央空調(diào)的節(jié)能性既是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的要求，也是對(duì)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的響應(yīng)。應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，通過(guò)多方面努力來(lái)共同構(gòu)建綠色高效的節(jié)約型社會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李晶.基于人工智能的中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)研究[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2020（04）：33-36.

[2]周洪煜. 基于人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)的中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行及故障診斷技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].重慶大學(xué)，2007.

[3]吳萬(wàn)慶，王波.人工智能技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能控制中的應(yīng)用探討[J].智能建筑與城市信息，2007（04）：29-32.