博物馆中央空调系统自动控制技术的应用

曹付成

摘要：基于中央空调系统的复杂性与关联性，为保证系统运行的可靠性，排除外部因素的干扰，及时发现并处理存在的问题，需要在原有基础上进行更新优化，积极应用新型技术和手段，对整个运行状态进行实时监控，从根本上来提高系统运行可靠性与稳定性。本文基于博物馆中央空调系统自动控制技术的应用进行了分析。

关键词：博物馆；中央空调；自动控制

引言

将自动控制技术应用到中央空调系统中，可以实现对系统运行过程的实时监控，随时掌握系统运行状态信息，确定其是否存在异常情况，一旦出现异常问题，系统将会自动告警，并且向值班人员发送告警信息，便于检修工作的有效处理，避免故障的进一步发展。

一、自动控制技术的概述

自动控制技术是将计算机技术作为基础，融合了人工智能以及控制技术的智能化及自动化技术。自动控制技术主要包括模糊型控制技术以及神经网络型控制技术这两个方面。

模糊型控制技术作为自动控制技术的重点部分，主要控制技术包括语言变量、模糊变量以及模糊集合，主要组成部分是模糊控制器，模糊控制器通常将单片机和微机作为控制的主体，还具有一定的计算机功能。模糊控制的本质就是拥有系统化又可以充分进行应用的一种非线性控制。但是，模糊控制还要依靠精准的数学模型才能进行相关功能的应用。

和模糊型控制技术相比，神经网络型控制技术的智能性特点更为明显，神经网络型控制技术可以模仿人脑，通过这种方式来进行人工型神经网络以及系统控制的有机结合，将结构简单的处理单元作为节点，组成信息处理的主要部分。因为神经网络型控制技术可以进行人脑的模拟，所以该技术可以更精准地预测并调节中央空调监控系统中的数据。而且神经网络型控制技术的运行速度要高于模糊型控制技术，准确性也更高。

在中央空调中科学合理地应用自动控制技术可以营造更加舒服的博物馆室内环境，通过室内清新度、温度以及相对湿度的控制，维持室内空气的清新，而且中央空调监控系统中还可以安装降低噪音的设备，以此来降低人们工作生活中的噪音。另外，中央空调的智能监控系统还具有环保功效，可节能减排。因此将智能技术应用于中央空调监控系统是目前相关单位需要注意的关键问题。

二、博物馆中央空调系统构成及工作原理

系统构成，以夏季空调制冷为例：通常中央空调的循环水系统关键是包括着两个水循环系统，也就是使用敞开式系统冷却水循环系统以及使用封闭式系统冷冻水循环系统，以及制冷机组和风机盘管与冷却塔。需要进行降温的房间之内会装设风机，这里的风机关键是进行冷空气吹入至房间，进而能够促使房间内热交换程度加快便于实现降温。

工作原理，为了能够促使博物馆室内温度保持在一个非常舒适的范围之内，冬季的博物馆室内温度过低时中央空调体系会把循环热水送进风机盘管中，再将室外的低温空气进行循环经过风机盘管时，对应低温空气同样是和风机盘管铝片实行热交换来把风机盘管铝片热量传送于低温空气中，促使低温空气在进行加热之后送进房间之内，促使其室内温度得以有效升高；在夏季的室温过高时，中央空调系统就会运用水泵把经过制冷器主机所提供的冷冻水循环式送进风机盘管内，以便于在温度降低时风机盘管之内铝片及循环进的室外高温空气进行接触时能够展开热交换，最终将所得到的冷空气送进室内进行降温。

三、博物馆中央空调自动控制系统

该空调机组所控制的相关现场总线系统工作原理是温湿度控制器测出温度以及湿度之后，再经过运算得到对应阀门调节输出，此时的输出是经过Lon网络送至对应智能阀处以产生阀门开度。智能阀数量以及空调系统结构有着极大的关联。开关量控制器是用在启停机组上的，以便于有效监测空调实时状态以及进行警报。

3.1系统硬件设计

关于智能阀门设计，相关智能阀门应该是直接连接于Lon网络之上的，并经过Lon总线接收其阀门的开度指令，此指令是以网络对应变量形式出现的。智能阀门关键硬件设计，从某种程度上来讲智能阀门是要求对应运算量和储存容量较少的，所以运用了神经元NeuronMC143120芯片和FTT-10A式的双绞线变压器耦合收发器，还有其电源是运用了LM2575式的降阶电压调节器芯片，其在进行滤波之后可以获得非常稳定的+5V电压，串行A/D转换器是使用TCL1549芯片，这样可以充分的满足于对应阀门开度有效控制精确度，继电器是使用了JGX-1F型式的固态继电器，该型号的继电器驱动能力较大且生命周期较长。

3.2温湿度控制程序軟件有效实现

温湿度控制器是最关键的主控制器，其是要求具备较大储存空间以及处理能力，所以是使用了3150CPU模块。关于温湿度控制程序软件的实现应该分为两大部分，节点内部功能，这包括着相关模拟量采集以及处理和显示，并且具有四个PID回路，可以充分的达到参数修改以及运算和网络变量形式输出结果至其余控制器或者是智能阀处；还有就是主控制器，也就是温湿度控制器务必要具有及上位机可以通信的功能。依据其工艺技术的要求，温湿度控制器之内具有专门开辟的储存区域，这是存放上位机组态之后所形成的相关程序链，并且控制器经过详细分析程序能够对储存区域之内各类数据展开分析，再合理的调用子程序来充分实现各类功能及完成控制。

四、中央空调节能理论分析

中央空调系统是经由制冷主机以及冷却泵和冷冻泵，还有冷却塔风机和风机盘管所组成的。应该说其制冷主机是经过压缩机来促使制冷剂快速冷冻循环水温度降低，通常通过制冷主机进行制冷之后的水温度大约是7摄氏度，这也是中央空调的冷源提供场所。冷冻水泵主要是将冷冻水进行加压至空调系统的对应末端系统，冷却水是经过冷却水泵将对应制冷主机中热量充分带走，通过冷却塔将这些热量有效的释放至空气中，之后就会回到冷水机组中。冷却风机能够合理的带动空气进行快速运动，经过空气带走冷却水热量，同时能够有效促使蒸发以致水温迅速降低。温度降低之后相关冷却水会进行再次循环，并进入制冷主机中，再次带走制冷机所存在的多余热量。

中央空调系统可以说是多变量复杂且时变的系统，相关过程要素主要是非线性以及大滞后、强耦合的关系。模糊控制是基于模糊集合论以及模糊语言变量、模糊逻辑推理的计算机智能化控制理论，能够充分的适应于中央空调各个方面控制要求及需求。

模糊控制下的变频调速技术能够充分达到中央空调水系统极好的温差变以及压差变和流量变的运行模式，可以促使控制系统具备极高跟随性以及应变能力，还能够依据相对被控制的动态过程特性识别来自主调节其运行参数，以便于得到最优化控制效果。模糊控制能够充分地适应于多变性特征，不过也正是因为该类复杂非线性才促使模糊控制极好地控制并克服了对应被控中央空调各个方面的要求及需求，进而实现极高的控制能力以及最佳运行状态。停机控制也就是确保空调区域完成运作后还能够具备较为舒适的环境，并有效计算出能够提前停止空调的最长时间。并且，在停止运用空调区域之前就有效控制区域空调关闭。

五、结束语

将自动控制技术应用到中央控制系统中，不仅可以对其运行全过程进行动态管理，同时还可以满足节能降耗要求，以更少的电能来维持系统正常运行，满足室内负荷要求，对促进中央空调控制系统设计优化具有重要意义。应基于现有技术，对自动控制技术的应用进行深入研发与应用，进一步发挥其所具有的功能优势。

参考文献

[1]张媛媛. 中央空调自动化系统节能技术研究和应用[D].南京师范大学，2015.

[2]胡曙敏. 中央空调控制系统研究[D].浙江工业大学，2012.

（作者单位：中国水利博物馆）