楊 青

（特靈科技亞太研發(fā)中心，江蘇 太倉(cāng) 215400）

屋頂式中央空調(diào)具有安裝方便、整體結(jié)構(gòu)縮短管路長(zhǎng)度、能量范圍廣、制冷效率高、可靠性高、不占用室內(nèi)空間的優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展越來越迅速，面臨多參數(shù)協(xié)同控制、更高精度、更節(jié)能環(huán)保、更安全可靠的挑戰(zhàn)。

1 云計(jì)算在屋頂機(jī)空調(diào)中應(yīng)用

云計(jì)算具有虛擬的集中式管理、分布式計(jì)算、全方位使用等特點(diǎn)，可以為屋頂機(jī)空調(diào)提供安全、快速、便捷的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)。

1.1 屋頂機(jī)空調(diào)運(yùn)行特點(diǎn)

屋頂機(jī)空調(diào)的機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊模塊化、自帶冷熱源、組合方便、風(fēng)冷卻省去冷卻水系統(tǒng)，運(yùn)行維護(hù)具有以下一些特點(diǎn)：

（1）時(shí)間性強(qiáng)。

屋頂機(jī)空調(diào)24小時(shí)全天高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）技術(shù)性強(qiáng)。

屋頂機(jī)空調(diào)自動(dòng)化程度高，機(jī)組電器連接緊湊，需專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)。

（3）可靠性、實(shí)用性高。

屋頂機(jī)空調(diào)制冷系統(tǒng)高效可靠，使用維修方便。

（4）服務(wù)水平高。

屋頂機(jī)空調(diào)應(yīng)定期檢查。

屋頂機(jī)空調(diào)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 屋頂機(jī)空調(diào)結(jié)構(gòu)

1.2 屋頂機(jī)空調(diào)智能控制

跨界融合的發(fā)展模式使屋頂機(jī)空調(diào)在網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件的支持下，能夠隨時(shí)對(duì)室內(nèi)溫度、濕度、室內(nèi)空氣質(zhì)量、氧含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，智能判斷和控制制冷、制熱、加濕、凈化等操作，使室內(nèi)溫濕度、空氣質(zhì)量始終保持在最佳狀態(tài)[1]。

屋頂機(jī)空調(diào)控制原理如圖2所示。

圖2 屋頂機(jī)空調(diào)控制原理

2 云計(jì)算智能屋頂機(jī)

屋頂機(jī)空調(diào)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(qiáng)以及自適應(yīng)環(huán)境和自我學(xué)習(xí)能力的完善，使屋頂機(jī)空調(diào)的自動(dòng)識(shí)別、調(diào)節(jié)和控制功能越來越智能化。進(jìn)行各部件傳感器和控制器的大量數(shù)據(jù)的管理和處理時(shí)，借助云計(jì)算的虛擬計(jì)算資源，可以實(shí)現(xiàn)屋頂機(jī)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障主動(dòng)預(yù)警、預(yù)防性維護(hù)和檢修、功能動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制等功能，提高屋頂機(jī)空調(diào)的舒適性和監(jiān)控可靠性，減少維護(hù)維修運(yùn)行的成本，實(shí)現(xiàn)維護(hù)運(yùn)行智能化。

2.1 云計(jì)算特點(diǎn)。

云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)包括計(jì)算成本和軟件成本較低、計(jì)算能力和數(shù)據(jù)安全性較強(qiáng)、硬件成本較低、軟件即時(shí)更新、存儲(chǔ)大容量、操作系統(tǒng)兼容、群組容易讀寫、對(duì)特定設(shè)備的依賴性小。

云計(jì)算的缺點(diǎn)包括必須持續(xù)在網(wǎng)、網(wǎng)速低時(shí)效果差、響應(yīng)有延遲、基本功能可能有限、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)有風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 云計(jì)算應(yīng)用屋頂機(jī)架構(gòu)

全球化形勢(shì)下制造業(yè)高速發(fā)展，不同地域和環(huán)境下的集中辦公對(duì)屋頂機(jī)空調(diào)的同步管理提出更高要求。借助云計(jì)算平臺(tái)，共享軟硬件信息資源，根據(jù)不同級(jí)別的登錄權(quán)限，通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地按需對(duì)屋頂機(jī)空調(diào)進(jìn)行多機(jī)間集群間并行化計(jì)算與節(jié)點(diǎn)通信，可以實(shí)現(xiàn)不同范圍內(nèi)的個(gè)性化管理，智能開啟相應(yīng)程序，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)和診斷。

云計(jì)算平臺(tái)能夠?yàn)槲蓓敊C(jī)空調(diào)提供安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，防止病毒入侵和數(shù)據(jù)丟失，跨地理地域容災(zāi)，并發(fā)任務(wù)處理，虛擬化管理，具有高度延展性和可擴(kuò)充性。

屋頂機(jī)云計(jì)算架構(gòu)如圖3所示。

圖3 屋頂機(jī)云計(jì)算架構(gòu)

2.3 云計(jì)算應(yīng)用屋頂機(jī)實(shí)現(xiàn)

借助智能移動(dòng)終端、高速互聯(lián)網(wǎng)和各類傳感器，屋頂機(jī)空調(diào)可以傳輸數(shù)據(jù)至控制中心分析數(shù)據(jù)，智能管理各種溫控組件和過濾組件動(dòng)作，按照體感適宜的溫濕度、內(nèi)外溫差等多種情況與設(shè)定的判斷條件，調(diào)節(jié)相應(yīng)的設(shè)備，監(jiān)測(cè)、記錄、控制溫濕度、PM2.5、負(fù)氧離子含量等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)集中管理分布節(jié)能控制，為室內(nèi)人員提供高效管理手段和舒適、經(jīng)濟(jì)、安全的工作環(huán)境，從而達(dá)到較高的智能化，降低管理成本和運(yùn)行能耗。

（1）云計(jì)算屋頂機(jī)功能服務(wù)。

對(duì)屋頂機(jī)空調(diào)負(fù)荷實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，云計(jì)算能夠動(dòng)態(tài)評(píng)估修正控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)基于預(yù)測(cè)負(fù)荷的風(fēng)量、風(fēng)壓、流量控制，使供冷量和需求量匹配，提高系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。

屋頂機(jī)空調(diào)的效率會(huì)根據(jù)負(fù)荷變動(dòng)，在某一負(fù)荷下達(dá)到最佳效率。在大制冷面積的并聯(lián)分區(qū)運(yùn)行和不同地域環(huán)境的多機(jī)分布控制應(yīng)用中，云計(jì)算可以依據(jù)當(dāng)前負(fù)荷和歷史記錄的效率特性，計(jì)算最佳運(yùn)行臺(tái)數(shù)和各單機(jī)運(yùn)行效率，制定最優(yōu)屋頂機(jī)運(yùn)行組合，使整個(gè)系統(tǒng)的效率達(dá)到最高。

（2）云計(jì)算屋頂機(jī)控制方案。

屋頂機(jī)空調(diào)運(yùn)行參數(shù)相互耦合，同一負(fù)荷可以對(duì)應(yīng)多種運(yùn)行組合參數(shù)。依據(jù)強(qiáng)大計(jì)算能力、數(shù)據(jù)收集和分析能力，云計(jì)算能夠綜合利用資源，對(duì)多個(gè)設(shè)定點(diǎn)和不同工作點(diǎn)進(jìn)行集成優(yōu)化，采用專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等邏輯[2]，提升整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、分析和管理水平，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和智能化。

①專家控制。智能控制理論的專家控制系統(tǒng)在屋頂機(jī)空調(diào)云計(jì)算規(guī)劃決策的高層控制與動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的底層控制方面具有積極應(yīng)用。屋頂機(jī)云計(jì)算多采用控制理論與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)結(jié)合的方式，自動(dòng)更新知識(shí)庫(kù)，自動(dòng)生成規(guī)則，在線實(shí)時(shí)參與控制。

②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。屋頂機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有大慣性與大滯后的參數(shù)耦合的特性，使用常規(guī)方法建立動(dòng)態(tài)設(shè)備模型和實(shí)時(shí)優(yōu)化非線性參數(shù)比較困難。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分布式信息存儲(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行處理，具有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)聯(lián)想和容錯(cuò)能力，可以應(yīng)用于屋頂機(jī)空調(diào)的多輸入和多輸出的多變量控制系統(tǒng)[3]。精確模型的控制結(jié)構(gòu)中，云計(jì)算可以充當(dāng)對(duì)象的模型；反饋控制系統(tǒng)中，云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)控制器的作用；傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，云計(jì)算可以優(yōu)化計(jì)算。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制能夠融合其他優(yōu)化參數(shù)控制方法，建立非參數(shù)化對(duì)象模型，優(yōu)化控制參數(shù)，做出推理和診斷[4]。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)

③模糊控制。屋頂機(jī)空調(diào)控制對(duì)象的多干擾性使負(fù)荷大范圍變化，溫濕度相關(guān)的多工況使運(yùn)行管理和控制變得更復(fù)雜。模糊控制系統(tǒng)基于專家知識(shí)和成熟經(jīng)驗(yàn)，具有不依賴精確建模的優(yōu)點(diǎn)，在云計(jì)算的大數(shù)據(jù)和高計(jì)算能力的支持下，非常適用于屋頂機(jī)空調(diào)的復(fù)雜控制。

模糊控制結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 模糊控制結(jié)構(gòu)

（3）云計(jì)算屋頂機(jī)故障診斷。

屋頂機(jī)空調(diào)的云計(jì)算故障診斷分析主要包括監(jiān)測(cè)信號(hào)認(rèn)定、診斷方法選擇、排除故障可行性分析、維修質(zhì)量預(yù)估。云計(jì)算故障診斷有助于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)地分析排除設(shè)備故障，保障屋頂機(jī)空調(diào)在全壽命周期內(nèi)運(yùn)行的穩(wěn)定和高效。

故障監(jiān)測(cè)診斷流程如圖6所示。

圖6 故障監(jiān)測(cè)診斷流程

3 結(jié)語(yǔ)

云計(jì)算在屋頂機(jī)空調(diào)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)越來越明顯。虛擬計(jì)算資源具有低成本的優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算技術(shù)可以提升屋頂機(jī)空調(diào)的運(yùn)維安全，確保環(huán)境的舒適，使管控更高效，終端使用更便利。充分利用云計(jì)算的海量存儲(chǔ)能力和高效處理能力，將促進(jìn)屋頂機(jī)空調(diào)更加快速發(fā)展。