基站分體式空調(diào)全生命周期管控的方案設(shè)計

何 明，周 強(qiáng)（國網(wǎng)江蘇綜合能源服務(wù)有限公司，江蘇 南京 210019）

1 基站空調(diào)管理的現(xiàn)狀

由 2019 年信息通信行業(yè)節(jié)能減排大會可知，2017 年運營商耗電量達(dá)到 556.8 億 kWh。從 2014 年至 2017 年，運營商耗電增長了 23 %。2014 年，運營商耗電 450.8 億kWh，占全社會耗電量的 0.8%； 2017 年，運營商耗電量達(dá) 556.8 億 kWh，占全社會耗電量的 0.9%。

《“十三五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》明確對節(jié)能重點工程中的空調(diào)管控提出了新的要求。即統(tǒng)籌數(shù)據(jù)中心機(jī)房和基站機(jī)房布局，采用增強(qiáng)覆蓋技術(shù)減少無線站點，對分布式基站從設(shè)備、空調(diào)、天饋三維度實施節(jié)能。通過技術(shù)改造創(chuàng)建一批綠色數(shù)據(jù)中心和綠色基站。

在移動基站的耗電中，基站主設(shè)備耗電占 51% 左右，基站空調(diào)耗電占 46% 左右，其他配套設(shè)備耗電占 3% 左右。從耗電占比上看，空調(diào)是基站里耗能最大的設(shè)備，亦是節(jié)能改造重點的關(guān)注內(nèi)容。當(dāng)前空調(diào)管理存在如下問題。① 空調(diào)的維護(hù)和開關(guān)完全依靠人工實現(xiàn)，維護(hù)和調(diào)整周期較長，無法對環(huán)境溫度的變化做成響應(yīng)的響應(yīng)，造成大量能源浪費。② 空調(diào)溫度設(shè)置不規(guī)范造成空調(diào)長時間運行不停止以及空調(diào)帶故障運行等造成巨大的用電浪費。 ③ 全天候運行也大幅縮短了空調(diào)設(shè)備壽命，導(dǎo)致空調(diào)故障率上升，增加了網(wǎng)絡(luò)運維成本。

2 空調(diào)全生命周期管控的原理簡述

為解決基站空調(diào)管控中存在的問題，研究分體式空調(diào)管控方案，以達(dá)到將分散的設(shè)備統(tǒng)一管理的目的，如此可對基站空調(diào)進(jìn)行有效控制。既減少了基站空調(diào)的運行時間、改進(jìn)溫度設(shè)置不合理等問題，又降低了空調(diào)的電耗，從而減少了基站總體的耗電量，達(dá)到了基站節(jié)能的目的。并解決了由于基站數(shù)量眾多、地理位置分散、無人值守帶來的空調(diào)運維不及時的問題。

分體空調(diào)節(jié)能管理系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集電力監(jiān)測、遠(yuǎn)程遙控、無線通信、節(jié)能優(yōu)化、故障研判功能為一體。大功率分體空調(diào)的控制終端設(shè)計，無須現(xiàn)場停電，不改動空調(diào)電路，也不對空調(diào)做任何改造，不影響空調(diào)保修。小功率分體空調(diào)管控終端智能插座式的設(shè)計，方便安裝，即插即用。

在實現(xiàn)空調(diào)節(jié)能降耗的同時，可對空調(diào)故障進(jìn)行在線診斷和實時報警，并自動生成維修工單。用戶可登錄手機(jī)客戶端，查看歷史數(shù)據(jù)和故障信息，實施空調(diào)節(jié)能和運維的精細(xì)化管理。

3 算法和核心技術(shù)的支撐

3.1 故障識別算法

基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理實現(xiàn)對空調(diào)的過濾網(wǎng)臟堵、制冷劑泄露、冷凝器臟堵、風(fēng)機(jī)故障、傳感器故障等故障的識別。以空調(diào)詳細(xì)技術(shù)參數(shù)和維護(hù)結(jié)構(gòu)信息作為模型參數(shù)，通過前端節(jié)能控制終端對空調(diào)運行數(shù)據(jù)（電壓、電流、諧波、電量、環(huán)境溫度）進(jìn)行實時采樣， 同時基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理對采樣數(shù)據(jù)建模，實時分析與比對，并實現(xiàn)對空調(diào)的過濾網(wǎng)臟堵、制冷劑泄露、冷凝器臟堵、風(fēng)機(jī)故障、傳感器故障等故障的識別[1]。

3.2 智能控制策略

基于動力環(huán)境監(jiān)控智能設(shè)備接入和空調(diào)運行狀況的監(jiān)測，通過性能分析選擇空調(diào)主備用、雙空調(diào)定時輪換運行、智能聯(lián)動控制、溫控區(qū)間動態(tài)調(diào)整等功能。再經(jīng)過平臺的數(shù)據(jù)分析、算法分析確認(rèn)空調(diào)最優(yōu)的運行狀態(tài)，經(jīng)由遠(yuǎn)程紅外通訊下達(dá)相關(guān)控制指令致空調(diào)主機(jī)執(zhí)行，實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化控制[2]。

3.3 節(jié)能降耗

（1）在空調(diào)故障識別方面，測試數(shù)據(jù)顯示，制冷劑不足將導(dǎo)致系統(tǒng)無法在最佳區(qū)域運行，從而造成制冷量的減少以致性能指標(biāo)降低，使得空調(diào)電耗大幅提高。當(dāng)制冷劑減少30%，能耗下降 25% 左右。其他方面的空調(diào)故障也會造成空調(diào)能耗大幅度提升。經(jīng)過空調(diào)故障識別的技術(shù)可以及時知道故障情況，減少帶故障運行時間，避免產(chǎn)生次生災(zāi)害損壞生產(chǎn)設(shè)備。

（2）在空調(diào)運營管理方面，測試數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)門、窗打開 15% 左右，能耗增加 20% 左右。其他不合適空調(diào)操作方法也會增加空調(diào)能耗，而經(jīng)過平臺數(shù)據(jù)分析可以對空調(diào)的不合適運行環(huán)境進(jìn)行報警，使得管理者可及時糾正不合適行為，降低空調(diào)的能耗。

（3）在空調(diào)智能控制方面，測試數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)空調(diào)溫度上調(diào) 1 ℃，能耗下降 6%～8%。經(jīng)過對空調(diào)制冷能力和環(huán)境狀況分析，在保證現(xiàn)場溫度穩(wěn)定情況下，可以設(shè)定空調(diào)合理溫度，降低電能的浪費。

（4）在空調(diào)運營維護(hù)方面，根據(jù)系統(tǒng)給出的空調(diào)健康度，可以合理調(diào)配人員在適當(dāng)時間對空調(diào)實行統(tǒng)一檢修，減少對現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生影響。同時運維人員上站檢修時，就可獲知空調(diào)故障類型[3]，提前備好相應(yīng)工具及配件，提高運維效率。

3.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

基站全面生命周期管控方案平臺設(shè)計，采用云-邊-端的設(shè)計，設(shè)備直接上云。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 空調(diào)全生命周期管控平臺

4 結(jié) 語

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對每臺空調(diào)的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控、優(yōu)化基站空調(diào)溫度控制策略，對基站分體式空調(diào)全生命周期管控方案進(jìn)行設(shè)計。從故障報警開始，自動生成運維工單，延長空調(diào)使用壽命。由此解決了運營商基站特有的空調(diào)管理需求，提升空調(diào)設(shè)備運行管理水平，確保場景溫度穩(wěn)定可靠、降低空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗、改善空調(diào)系統(tǒng)的運行效果，對節(jié)約能源、降低碳排放具有十分重要的意義。