建筑工程分體空調智慧管理系統(tǒng)的設計及應用

范彥平

摘 要：分體空調在建筑工程中占據(jù)很大的應用比例，其高效管理至關重要。本文結合實際情況，設計分體空調智慧管理系統(tǒng)，論述其主要構成、整體框架和主要功能，并結合具體案例，分析分體空調智慧管理系統(tǒng)的應用。實踐表明，分體空調智慧管理系統(tǒng)能夠節(jié)省20%～30%的電能，可以對空調故障進行自動化統(tǒng)計分析，應用效果顯著，獲得相關人員的一致好評。

關鍵詞：建筑工程;分體空調;智慧管理;系統(tǒng)設計

中圖分類號：TB657.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）17-0097-03

Design and Application of Split Air-Conditioning Intelligent

Management System in Construction Engineering

FAN Yanping

（Gansu Construction Investment Intelligent Engineering Co.， Ltd.，Lanzhou Gansu 730000）

Abstract： Split air-conditioning occupies a large proportion of applications in construction projects， and its efficient management is essential. This paper combines the actual situation to design the split air-conditioning smart management system， discusses its main composition， overall framework and main functions， and combines specific cases to analyze the application of the split air-conditioning smart management system. Practice has shown that the split air-conditioning intelligent management system can save 20%～30% of electric energy， and can perform automated statistical analysis of air-conditioning failures， the application effect is remarkable， which has won unanimous praise from related personnel.

Keywords： construction engineering;split air-conditioning;smart management;system design

隨著生活質量的不斷提升，人們對空調的需求量越來越高。雖然大型建筑或者商場會使用中央空調，但是局部位置仍然會使用分體空調，以滿足不同區(qū)域的實際使用需要。大量實踐經(jīng)驗表明，對于分體空調，前期購買成本只占據(jù)整個使用生命周期成本的15%左右，后續(xù)使用維護成本將達到85%左右[1]。所以，如何對分體空調進行高效的使用管理越來越受到人們的關注。本文結合建筑工程的分體空調使用現(xiàn)狀，設計了分體空調智慧管理系統(tǒng)，并將其應用到實踐中，結果發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)取得了較好的應用效果，有效解決了分體空調使用中的管理問題。

1 分體空調智慧管理系統(tǒng)的整體框架設計

1.1 系統(tǒng)組成

本研究設計的分體空調智慧管理系統(tǒng)由三大部分構成，分別為監(jiān)測系統(tǒng)、客戶端服務系統(tǒng)和后臺服務應用系統(tǒng)。

1.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)主要用于實時監(jiān)測建筑工程的分體空調運行狀態(tài)，判斷分體空調的健康狀況，對潛在故障進行預測。整個系統(tǒng)由多個部分構成，主要包括分體空調本身、空調管家、物聯(lián)網(wǎng)、云服務器、監(jiān)控計算機、溫濕度控制器等。溫濕度控制器的作用是對分體空調所在區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)進行實時采集，通過無線方式實現(xiàn)通信。空調管家內部設置電力計量芯片，可以對空調運行中產(chǎn)生的電力信息進行監(jiān)測，如電流、電壓、功率等。基于監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控計算機通過物聯(lián)網(wǎng)和云服務器進行分析計算，判斷空調存在的故障，同時對室內溫度和濕度進行精確控制[2]。

1.1.2 客戶端服務系統(tǒng)。客戶端服務系統(tǒng)的主要作用是從云服務器中調取建筑工程所有分體空調運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)進行全面的分類統(tǒng)計，以可視化的形式呈現(xiàn)給客戶?？梢栽诳蛻舳诉M行展示的數(shù)據(jù)包括空調的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)、空調已經(jīng)出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)、空調運行時產(chǎn)生的電量數(shù)據(jù)等。用戶通過客戶端可以清晰地以柱狀圖、走勢圖等方式掌握分體空調的運行情況。另外，可以通過多種方式進行查詢，隨時查看想要看到的數(shù)據(jù)。

1.1.3 后臺服務應用系統(tǒng)。后臺服務應用系統(tǒng)相當于監(jiān)測系統(tǒng)與客戶端服務系統(tǒng)之間的橋梁，基于監(jiān)測系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)信息，首先需要通過后臺服務應用系統(tǒng)進行分析，然后才能呈現(xiàn)給客戶端服務系統(tǒng)進行查詢。后臺服務應用系統(tǒng)會在第一時間分析和處理監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息，判斷分體空調的健康狀況。如果分體空調確實存在故障，后臺服務應用系統(tǒng)會向工作人員發(fā)出警告，以便及時進行處理。另外，系統(tǒng)還可以基于先進的數(shù)據(jù)處理技術，對分體空調可能存在的故障進行預判，進而采取措施進行處理。

1.2 系統(tǒng)架構設計

本研究基于B/S架構對分體空調智慧管理系統(tǒng)進行設計，其整體框架如圖1所示，該系統(tǒng)具有突出的應用優(yōu)勢。用戶不需要安裝專門的客戶端軟件，通過終端設備中的瀏覽器就可以登錄和使用智慧管理系統(tǒng)，主要終端設備包括筆記本電腦、臺式電腦、手機和平板電腦等。登錄系統(tǒng)后，可以對建筑工程中分體空調的各種運行數(shù)據(jù)信息進行查詢，實現(xiàn)空調運行過程的精細化管理，提升管理效率，降低空調運行成本。

由圖1可知，分體空調智慧管理系統(tǒng)整體框架分為5個層級。一是被控對象層，主要是指分布在建筑工程不同空間區(qū)域內的分體空調。二是控制設備層，主要是指對分體空調進行監(jiān)測和控制的相關硬件，包括溫濕度控制器、物聯(lián)網(wǎng)等。三是通信網(wǎng)絡層，主要作用是實現(xiàn)不同硬件設施之間的通信和云端通信，本研究設計的系統(tǒng)通信服務由專業(yè)通信公司提供的平臺來完成。四是云端邏輯層，主要是指云端服務器，可以直接進行租賃或購買，可以在云端服務器中對數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析等業(yè)務進行部署，另外，還可以將先進的大數(shù)據(jù)分析技術、云計算技術等部署在云服務器中。五是終端應用層，主要是指終端設備，即筆記本電腦、臺式電腦、手機和平板電腦等，通過終端設備對建筑工程中的分體空調進行監(jiān)控[3]。

2 分體空調智慧管理系統(tǒng)的主要功能

分體空調智慧管理系統(tǒng)有很多功能，受篇幅限制，下面重點介紹主要功能。

2.1 空調運行情況統(tǒng)計與監(jiān)管

有些建筑工程使用大量分體空調，并且分布區(qū)域比較分散，采用傳統(tǒng)的人工方式進行運行情況統(tǒng)計與監(jiān)管，存在很大的難度。分體空調智慧管理系統(tǒng)通過先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，可以對所有分體空調進行實時監(jiān)控，利用大數(shù)據(jù)分析技術和云計算技術等對空調運行狀態(tài)進行監(jiān)管?？梢圆杉臄?shù)據(jù)包括空調開啟狀態(tài)、運行模式、設置的溫度大小等，房間內部的溫度、濕度等信息，空調運行時的電流、電壓和功率等信息。所有數(shù)據(jù)信息通過后臺服務應用進行處理后，以可視化的方式在客戶端中呈現(xiàn)，方便用戶對分體空調進行監(jiān)管。

2.2 空調的集中控制與節(jié)能管理

空調屬于大功率電器，如果使用不當，就會消耗大量電能，提升設備使用成本。實踐經(jīng)驗表明，空調溫度設置和環(huán)境封閉程度是影響空調電能消耗的兩大因素。分體空調智慧管理系統(tǒng)可以對相關區(qū)域內的所有分體空調進行一鍵開啟和關閉，設置相同的溫度，定時關閉所有空調;對空調的溫度區(qū)間進行限制，冬季不得高于20 ℃，夏季不得低于26 ℃，同時可以強制關閉部分空調的電源;可以結合環(huán)境溫度，智能調整空調溫度，在確保環(huán)境舒適性的前提下降低電能消耗[4]。

2.3 故障預報

分體空調運行中，常見故障不多，通過對設備運行數(shù)據(jù)進行深入分析和挖掘，可以實現(xiàn)故障的提前預報。對于經(jīng)常出現(xiàn)的故障，可以進行集中維護和保養(yǎng)，避免單次維修和保養(yǎng)導致整體維護費用增高。另外，通過提前預報故障，可以及時處理故障隱患，將小問題扼殺在萌芽狀態(tài)，避免小問題引發(fā)大故障，提升設備的使用壽命。比如，缺氟是分體空調的常見故障之一，對于一臺1.5P的分體空調，如果在缺少30%氟的狀態(tài)下連續(xù)運行一年，那么與正常情況相比，其使用的電量將增加200 kW·h左右，所以提前預判故障，還能節(jié)省設備運行消耗。

2.4 全流程數(shù)字化管理

分體空調智慧管理系統(tǒng)可以對建筑工程中的分體空調進行全流程數(shù)字化管理。整個生命流程可以開展節(jié)能潛力評估、空調安裝方案設計、設備具體安裝、設備運行實時監(jiān)測、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)分析、設備故障診斷和故障動態(tài)修復等工作。以上過程幾乎涉及整個分體空調的生命周期，均可以基于數(shù)字化方式進行管理。

3 應用案例分析

本研究設計的分體空調智慧管理系統(tǒng)已經(jīng)在實際建筑工程中得到應用，并且取得良好的應用效果，獲得受眾的一致好評。某高校的辦公樓、教學樓、學生宿舍樓和食堂等位置安裝大量的分體空調，給后期維護管理帶來極大的困難，為了提升分體空調運行維護管理的效率和質量，該高校引進了本文研發(fā)的分體空調智慧管理系統(tǒng)。在學生宿舍樓中，不同學生人群對環(huán)境溫度的需求存在一定差異，這給空調節(jié)能技術帶來一定的挑戰(zhàn)。本系統(tǒng)的應用使得學生宿舍樓的分體空調節(jié)省大量能源，能耗降低平均水平為20%，效果最好時甚至超過30%，給不同學生帶來不同需求的同時，獲得學校相關人員的一致認可。

為了驗證分體空調智慧管理系統(tǒng)的應用效果，將該高校某棟學生宿舍樓的所有宿舍隨機、平均分為兩個組。其中一組不做任何處理，沿用原來的使用模式，另一組使用本文所述的分體空調智慧管理系統(tǒng)。整個試驗過程持續(xù)15 d，試驗期間對所有宿舍每天使用的電量進行統(tǒng)計分析，并且取平均值，相關統(tǒng)計結果如圖2所示。由圖2可知，使用分體空調智慧管理系統(tǒng)的學生宿舍平均電量消耗比沒有使用該系統(tǒng)的要少很多，可節(jié)省30%左右的電量[5]。

分體空調智慧管理系統(tǒng)可以節(jié)省電力能源，并對分體空調運行故障進行統(tǒng)計分析和預測。在上述應用案例中，該系統(tǒng)在三個月內成功對152起分體空調故障進行診斷。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，分體空調故障類型主要分為5種，分別為室內機臟堵、室外機故障、嚴重缺氟、系統(tǒng)堵塞、壓縮機啟動故障，其中，室內機臟堵是占比最多的故障，達到40%左右，嚴重缺氟也是常見的故障，占比為31%左右。

4 結語

雖然建筑工程很多時候會使用中央空調，但特殊情況下仍然會使用大量的分體空調，這給空調管理帶來一定的難度?；诖?，有必要設計分體空調智慧管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對空調的自動化管理，提升管理質量和效率。本文充分分析分體空調運行特點，設計分體空調智慧管理系統(tǒng)，并將其應用到工程實踐中。實踐表明，分體空調智慧管理系統(tǒng)不僅可以對分體空調常見故障進行智能化診斷分析，還能達到很好的節(jié)能效果。

參考文獻：

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[5]孫永鴻.智能建筑空調系統(tǒng)自動控制設計應用[J].建材與裝飾，2013（12）：30-31.