云計算在屋頂機空調智能化方面的應用

楊 青

（特靈科技亞太研發中心，江蘇 太倉 215400）

屋頂式中央空調具有安裝方便、整體結構縮短管路長度、能量范圍廣、制冷效率高、可靠性高、不占用室內空間的優點，其發展越來越迅速，面臨多參數協同控制、更高精度、更節能環保、更安全可靠的挑戰。

1 云計算在屋頂機空調中應用

云計算具有虛擬的集中式管理、分布式計算、全方位使用等特點，可以為屋頂機空調提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡計算服務。

1.1 屋頂機空調運行特點

屋頂機空調的機組結構緊湊模塊化、自帶冷熱源、組合方便、風冷卻省去冷卻水系統，運行維護具有以下一些特點：

（1）時間性強。

屋頂機空調24小時全天高速運轉。

（2）技術性強。

屋頂機空調自動化程度高，機組電器連接緊湊，需專業人員進行維護。

（3）可靠性、實用性高。

屋頂機空調制冷系統高效可靠，使用維修方便。

（4）服務水平高。

屋頂機空調應定期檢查。

屋頂機空調結構如圖1所示。

圖1 屋頂機空調結構

1.2 屋頂機空調智能控制

跨界融合的發展模式使屋頂機空調在網絡硬件和軟件的支持下，能夠隨時對室內溫度、濕度、室內空氣質量、氧含量進行監測分析，智能判斷和控制制冷、制熱、加濕、凈化等操作，使室內溫濕度、空氣質量始終保持在最佳狀態[1]。

屋頂機空調控制原理如圖2所示。

圖2 屋頂機空調控制原理

2 云計算智能屋頂機

屋頂機空調在智能控制方面理解分析解決問題能力的提高，歸納演繹推理能力的加強以及自適應環境和自我學習能力的完善，使屋頂機空調的自動識別、調節和控制功能越來越智能化。進行各部件傳感器和控制器的大量數據的管理和處理時，借助云計算的虛擬計算資源，可以實現屋頂機空調運行狀態的實時監控、故障主動預警、預防性維護和檢修、功能動態優化控制等功能，提高屋頂機空調的舒適性和監控可靠性，減少維護維修運行的成本，實現維護運行智能化。

2.1 云計算特點。

云計算的優點包括計算成本和軟件成本較低、計算能力和數據安全性較強、硬件成本較低、軟件即時更新、存儲大容量、操作系統兼容、群組容易讀寫、對特定設備的依賴性小。

云計算的缺點包括必須持續在網、網速低時效果差、響應有延遲、基本功能可能有限、存儲數據有風險。

2.2 云計算應用屋頂機架構

全球化形勢下制造業高速發展，不同地域和環境下的集中辦公對屋頂機空調的同步管理提出更高要求。借助云計算平臺，共享軟硬件信息資源，根據不同級別的登錄權限，通過互聯網隨時隨地按需對屋頂機空調進行多機間集群間并行化計算與節點通信，可以實現不同范圍內的個性化管理，智能開啟相應程序，遠程網絡監控、維護和診斷。

云計算平臺能夠為屋頂機空調提供安全可靠的數據存儲中心，防止病毒入侵和數據丟失，跨地理地域容災，并發任務處理，虛擬化管理，具有高度延展性和可擴充性。

屋頂機云計算架構如圖3所示。

圖3 屋頂機云計算架構

2.3 云計算應用屋頂機實現

借助智能移動終端、高速互聯網和各類傳感器，屋頂機空調可以傳輸數據至控制中心分析數據，智能管理各種溫控組件和過濾組件動作，按照體感適宜的溫濕度、內外溫差等多種情況與設定的判斷條件，調節相應的設備，監測、記錄、控制溫濕度、PM2.5、負氧離子含量等參數，實現集中管理分布節能控制，為室內人員提供高效管理手段和舒適、經濟、安全的工作環境，從而達到較高的智能化，降低管理成本和運行能耗。

（1）云計算屋頂機功能服務。

對屋頂機空調負荷實測值和預測值進行比較，云計算能夠動態評估修正控制系統的調節作用，實現基于預測負荷的風量、風壓、流量控制，使供冷量和需求量匹配，提高系統的運行安全性。

屋頂機空調的效率會根據負荷變動，在某一負荷下達到最佳效率。在大制冷面積的并聯分區運行和不同地域環境的多機分布控制應用中，云計算可以依據當前負荷和歷史記錄的效率特性，計算最佳運行臺數和各單機運行效率，制定最優屋頂機運行組合，使整個系統的效率達到最高。

（2）云計算屋頂機控制方案。

屋頂機空調運行參數相互耦合，同一負荷可以對應多種運行組合參數。依據強大計算能力、數據收集和分析能力，云計算能夠綜合利用資源，對多個設定點和不同工作點進行集成優化，采用專家控制、神經網絡控制、模糊控制等邏輯[2]，提升整個系統的監測、分析和管理水平，進一步提高系統運行穩定性和智能化。

①專家控制。智能控制理論的專家控制系統在屋頂機空調云計算規劃決策的高層控制與動作實現的底層控制方面具有積極應用。屋頂機云計算多采用控制理論與經驗知識結合的方式，自動更新知識庫，自動生成規則，在線實時參與控制。

②神經網絡控制。屋頂機空調系統具有大慣性與大滯后的參數耦合的特性，使用常規方法建立動態設備模型和實時優化非線性參數比較困難。神經網絡分布式信息存儲可以實現大規模并行處理，具有強大的學習聯想和容錯能力，可以應用于屋頂機空調的多輸入和多輸出的多變量控制系統[3]。精確模型的控制結構中，云計算可以充當對象的模型；反饋控制系統中，云計算可以實現控制器的作用；傳統控制系統中，云計算可以優化計算。

神經網絡控制能夠融合其他優化參數控制方法，建立非參數化對象模型，優化控制參數，做出推理和診斷[4]。

神經網絡控制結構如圖4所示。

圖4 神經網絡控制結構

③模糊控制。屋頂機空調控制對象的多干擾性使負荷大范圍變化，溫濕度相關的多工況使運行管理和控制變得更復雜。模糊控制系統基于專家知識和成熟經驗，具有不依賴精確建模的優點，在云計算的大數據和高計算能力的支持下，非常適用于屋頂機空調的復雜控制。

模糊控制結構如圖5所示。

圖5 模糊控制結構

（3）云計算屋頂機故障診斷。

屋頂機空調的云計算故障診斷分析主要包括監測信號認定、診斷方法選擇、排除故障可行性分析、維修質量預估。云計算故障診斷有助于實時監測各系統運行狀態，科學地分析排除設備故障，保障屋頂機空調在全壽命周期內運行的穩定和高效。

故障監測診斷流程如圖6所示。

圖6 故障監測診斷流程

3 結語

云計算在屋頂機空調應用中的優勢越來越明顯。虛擬計算資源具有低成本的優勢，云計算技術可以提升屋頂機空調的運維安全，確保環境的舒適，使管控更高效，終端使用更便利。充分利用云計算的海量存儲能力和高效處理能力，將促進屋頂機空調更加快速發展。