天津移動基站空調智能節(jié)能方案

古大鵬，劉培瑩，任麗濤，宋勝利

（中國移動通信集團天津有限公司網絡部，天津 300000）

0 引 言

目前國內主要電信運營商的同質化競爭比較激烈；大規(guī)模新建基站的階段基本結束，開始進入精細化運營階段。因此降低運維費用的需求迫在眉睫。

移動通訊系統(tǒng)的基站設備對運行環(huán)境的某些參數(shù)要求較高，特別是溫度，如果運行環(huán)境溫度超過上限值，基站設備就可能出現(xiàn)故障，甚至有安全隱患；因此移動基站的內部一般都裝有空氣調節(jié)裝置，使室內環(huán)境溫度維持在比較理想的狀態(tài)；目前空調節(jié)能措施應用的較原始，不智能。空調能耗管控措施實施的較少，耗費較多的成本[1]。

空調能耗管理系統(tǒng)組成的部件如下：空調自帶的控制器、溫濕度傳感器和前端控制單元。前端控制單元采集環(huán)境傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)預設的控制策略，發(fā)送控制命令給空調控制器，空調控制器再發(fā)送紅外命令控制空調工作。空調控制策略可以根據(jù)用戶需求進行靈活的配置，使空調節(jié)能控制達到最大的效益。

1 基站空調節(jié)能管理現(xiàn)狀與不足

1.1 基站空調能耗管理的現(xiàn)狀

基站裝有電表，能采集站點用電總量數(shù)據(jù)；基站空調基于固定溫度設置進行自動運行，部分非智能空調無法遠程控制；部分開關電源具備整理模塊休眠節(jié)電的能力；部分5G設備有配置智能空開在0點至5點進行關斷節(jié)能。

1.2 基站空調能耗管理的不足

（1）管理手段單一

空調常年開放，造成能耗浪費，空調健康狀態(tài)無法有效評估；電源設備節(jié)能潛力挖掘不足。

（2）節(jié)能不精細化

節(jié)能手段一刀切，沒有結合站點實際情況進行差異化配置；空調啟停和溫度控制要結合負載和室溫進行精細化控制；5G AAU關斷時間需要結合站點話務量特性差異化設置。

（3）動環(huán)系統(tǒng)利用不足

系統(tǒng)級節(jié)能需要充分挖掘利用動環(huán)系統(tǒng)采集的能耗、空調電源和主設備負載數(shù)據(jù)；設備能耗與設備的運行參數(shù)、站點環(huán)境和負載有關，需要利用動環(huán)系統(tǒng)綜合分析[2]。

2 空調智能節(jié)能方案

2.1 硬件

基站空調的遠程智能控制方案如下文所述。

（1）針對非智能空調，可采用前端增加控制器的方式進行遠程控制，此種方式在前端增加紅外空調控制器，紅外控制器納入動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)控制，從而實現(xiàn)空調自動開關機，如圖1所示。

圖1 非智能空調連接圖

（2）針對智能空調（具備485通信能力的空調設備），可直接接入動環(huán)平臺實現(xiàn)空調開關機控制功能，如圖2所示。

圖2 智能空調連接圖

2.2 控制策略

基站空調智能控制策略如圖3所示。

圖3 控制策略示意圖

2.2.1 單臺空調控制策略

單臺空調控制策略如表1所示。

表1 單臺空調控制策略

2.2.2 兩臺空調群控及控制的工作流程

空調群控流程圖如圖4所示。

圖4 空調群控流程圖

（1）變量與常量的設置

空調節(jié)能管理根據(jù)以下變量自動控制的：室內溫度-Ti。

另外需要在控制單元上設置的常量：最小室內外溫差-△T；空調啟動溫度-t01；兩臺空調啟動溫度-t02；停電/空調故障溫度-t03；室內高溫告警溫度-t04；空調倒換工作時長-Ta。

（2）主要工作流程

a.檢測室內溫度小于空調啟動溫度（Ti

b.檢測溫度大于空調啟動溫度時，（t01

c.當一臺空調運行時長大于倒換工作時長Ta時，關閉當前運行的空調，開啟另一臺空調,即兩臺空調輪換工作；

d.當室內溫度高于兩臺空調啟動溫度時，即Ti>t02時，開啟兩臺空調，讓兩臺空調同時工作；

e.當室內溫度高于一定值，即Ti>t03時，通常在停電狀態(tài)或空調故障時會出現(xiàn)該情況；當室內溫度高于一定值，即Ti>t04時，系統(tǒng)產生高溫告警。

f.異常情況：室內溫濕度傳感器故障或無效的情況下，全部兩臺空調啟動。

3 空調控制類型的選用

針對不同配置的基站，采用不同的空調控制器進行遠程智能控制[3]。目前有3種空調控制器可供選擇（見表2）。

表2 空調控制器對比

（1）智能紅外空調控制器

智能紅外控制器為紅外學習、控制模塊。可以控制一臺或兩臺空調。模塊內帶有RS-485通訊接口，可通過串口進行遠程控制、紅外控制指令上傳、下載等功能。

適用場景：原來的空調是采用遙控器控制的，并且該遙控器的命令能被設備學習。

（2）面板空調控制器

通過控制空調面板的開關控制空調，而不是采取直接斷電的方式。輸入接監(jiān)控采集單元EISU的DO，輸出為一個脈沖信號。并且保障無論監(jiān)控采集單元EISU的DO輸出的是脈沖信號還是電平信號，輸出的都是一個1.2 s的脈沖信號，這樣有效防止監(jiān)控采集單元EISU的DO故障導致空調開關按鍵長期閉合，影響空調壽命[4]。

（3）智能空調協(xié)議接入

對于智能空調，則不需要任何外部的空調控制器，直接將智能空調的串行接口接入到FSU中，開發(fā)協(xié)議即可實現(xiàn)控制功能[5]。

4 節(jié)能效果

天津市4，5，6，10月的氣溫走勢如圖5所示。

圖5 天津主要季節(jié)氣溫走勢

在4、5、6、10月采用溫度控制方式后，按照室外溫度低于25℃時，室內溫度均衡后可實現(xiàn)關機并保持溫度平穩(wěn)，預估可節(jié)電（關機狀態(tài)）的運行時間大概在30%左右，根據(jù)歷史天氣溫度統(tǒng)計，其中4月和10月節(jié)電空間較大，5、6月根據(jù)實際天氣情況進行智能控制。

在考慮各類機房PUE、各季節(jié)空調用電量、每個機房空調數(shù)量等維度，綜合理論和維護經驗測算，現(xiàn)網宏站和匯聚機房空調合計3 200臺，預估年可節(jié)電290萬kW·h（宏站250萬kW·h，匯聚40萬kW·h）。按目前基站平均電費單價1.04元/（kW·h）估算，年節(jié)約電費成本302萬元。