智能控制系统在暖通建设工程中的实时监测与优化研究

摘要：旨在探讨智能控制系统在暖通建设工程中的实时监测与优化应用。通过综合运用传感器技术、数据采集与处理方法以及优化控制算法与策略，实现对暖通系统运行状态的实时监测和优化调控，提高系统运行效率、降低能源消耗，并为暖通建设工程的智能化发展提供技术支持。基于此，有效地改善了暖通系统的运行效率与稳定性，为智能化暖通建设提供了可行性方案和技术支持。

关键词：智能控制系统暖通建设工程实时监测优化调控

中图分类号：TU83

ResearchontheReal-timeMonitoringandOptimizationoftheIntelligentControlSysteminHVACConstructionProjects

HUANGAo1GONGWeilei2

1.NanningRealEstateRegistrationCenter，Nanning，GuangxiZhuangAutonomousRegion，530000China；2.ShandongQuanjianEngineeringTestingCo.，Ltd.，Jinan，ShandongProvince，250000China

Abstract：Thispaperaimstodiscussthereal-timemonitoringandoptimizationapplicationofanintelligentcontrolsysteminHVACconstructionengineering.Throughthecomprehensiveapplicationofsensortechnology，dataacquisitionandprocessingmethods，aswellasoptimalcontrolalgorithmsandstrategies，thereal-timemonitoringandoptimalregulationoftheoperationstatusoftheHVACsystemarerealized，whichimprovestheoperationefficiencyofthesystem，reducesenergyconsumption，andprovidestechnicalsupportfortheintelligentdevelopmentofHVACconstructionprojects.Basedonthis，theoperationefficiencyandstabilityoftheHVACsystemareeffectivelyimproved，andafeasibleschemeandtechnicalsupportforintelligentHVACconstructionareprovided.

KeyWords：Intelligentcontrolsystem;HVACconstructionproject;Real-timemonitoring;Optimalregulation

随着现代社会对能源利用效率和环境保护要求的提高，暖通建设工程在建筑领域的重要性日益凸显。然而，传统暖通系统存在运行效率低、能源消耗高等问题，急需通过技术手段进行改进与优化。智能控制系统作为一种集成了传感器技术、数据处理技术和优化算法的新型调控系统，具有实时性强、精度高、自适应性好等优点，在暖通建设工程中的应用前景广阔。本文将通过对智能控制系统在暖通领域中的概念、原理、应用现状以及优化效果进行深入研究，为推动暖通建设工程的智能化发展提供理论支撑和技术指导。

1智能控制系统概述

1.1暖通建设工程的基本概念

暖通建设工程是现代建筑工程中的重要组成部分，通过供暖、通风和空调系统等设备调节室内温度、湿度和空气流动，创造舒适、健康、安全的室内环境。暖通建设工程的核心目标是满足用户舒适性和健康需求，涉及空气循环、热传递、湿度调节等方面的设计、施工和维护。随着智能控制技术的发展，智能温控、通风和空调系统等被广泛应用，通过自动化控制和远程监测优化室内环境，提高能效和用户体验。

1.2智能控制系统的定义与原理

智能控制系统集成了传感器、执行器、控制器和算法等组件，实现对特定环境或设备的自动化监测、分析和调节。智能控制系统原理主要是基于实时数据采集、智能分析和自主决策，通过传感器采集环境参数或设备状态数据，经处理和分析后，利用预设的控制算法进行智能决策，实现系统的优化。在暖通建设工程中，智能控制系统能够实现对建筑内部环境参数的精准监测和控制，提高能源利用效率，改善室内舒适度，为建筑节能、智能化提供技术支持。

2实时监测技术与方法

2.1传感器技术在暖通工程中的应用

传感器技术在暖通工程中是实现实时监测的重要手段，广泛应用于监测环境参数和暖通设备的运行状态。在室内环境监测方面，温度、湿度和二氧化碳传感器常用于实时监测室内空气的温度、湿度和质量。在设备监测方面，温度、压力和流量传感器用于监测供暖水的温度、管道的压力和流量，评估设备的运行状态和性能。例如：在广西地区，某办公楼采用温度传感器实时监测室内温度，结合空调系统实现智能控制，节能降耗的效果显著。传感器的选择、布置和安装需要考虑传感器性能和环境特点，以确保监测准确性和稳定性。

：2.2数据采集与处理方法

数据采集与处理方法在实时监测技术中扮演着至关重要的角色，主要涉及数据的获取、传输、存储和分析等多个环节，具体如图1所示。数据采集阶段需要选择合适的传感器设备，并在监测对象的关键位置部署传感器，以实现对环境参数或设备状态的实时监测。传感器采集的数据通过信号转换电路进行模数转换，转换为数字信号后通过通信接口传输至数据采集设备。数据采集设备需要具备较高的数据处理能力，能够对传感器采集的原始数据进行处理和分析，提取出有价值的信息。在数据处理过程中，常采用滤波、降噪、校准等技术手段对数据进行预处理，以消除噪声、提高数据精度。此外，还可以根据监测对象的特点和需求，采用不同的数据处理算法，如时序分析、频谱分析、统计分析等，从数据中提取出有用的特征信息。在数据采集和处理完成后，需要将处理后的数据存储至数xoM4anxjKp3EuqIqxS4ERS0xZriPv/GxM7kVeQ5ZDKw=据库或云平台，并实现数据的远程访问和管理。通过建立数据存储系统，可以对历史数据进行存档和管理，为后续数据分析和挖掘提供支持。同时，还可以利用数据可视化技术，将数据以图表、曲线等形式直观地展现出来，便于用户进行数据分析和决策。

2.3实时监测系统设计与实现

实时监测系统的设计与实现是基于传感器技术、数据采集与处理方法以及通信技术等多个方面的综合应用，旨在实现对暖通建设工程中关键参数的实时监测和远程管理。系统设计需要根据监测对象的特点和监测需求，选择合适的传感器设备，如温度传感器、湿度传感器等，并设计相应的传感器网络拓扑结构。在数据采集与处理方面，需要搭建数据采集设备，包括传感器接口模块、数据处理单元等，以实现对传感器采集的原始数据进行实时处理和分析。在数据传输方面，可以采用有线或无线通信技术，将采集的数据传输至远程服务器或云平台。在实时监测系统的实现过程中，需要考虑系统的稳定性、可靠性和实时性，设计相应的数据传输协议和通信机制，确保数据的准确传输和及时响应。同时，还需要设计用户界面和数据展示模块，实现对监测数据的可视化展示和实时监测状态的显示。为了保障系统的安全性和可维护性，需要加强系统的安全防护措施，如数据加密、访问权限控制等，并建立健全的系统维护与管理机制，确保系统的稳定运行和长期可靠性[3]。

3优化控制算法与策略

3.1基于模型的优化方法

基于模型的优化方法是一种高效的实时监测技术，它通过建立系统的数学模型来描述系统的动态行为，并利用这些模型进行优化控制。在暖通建设工程中，常用的基于模型的优化方法包括模型预测控制（ModelPredictiveControl，MPC）和最优控制理论。其中，模型预测控制是一种先进的控制策略，在每个时刻通过求解优化问题来计算出未来一段时间内的最优控制序列，然后执行第一个控制动作，随后在下一个时刻重新计算。模型的优化问题通常描述为：

式（1）—式（5）中：J是控制性能指标；yk是系统的输出变量；uk是控制输入；N是预测时域；Q、R和P分别是状态、控制输入和终端权重矩阵；f（·）是系统的状态转移函数，Δuk表示控制输入的变化量，上下限分别为umin和umax。

最优控制理论则是研究如何设计最优的控制策略，使得系统能够以最小的代价达到期望的控制目标。其中，动态规划是最优控制理论的一个重要方法，通过将控制问题分解为多个子问题，并利用递归的方式求解每个子问题的最优解，最终得到全局最优解[4]。这一过程的数学表达式为：

（6）

式（6）中：V（x）是状态x下的最小代价函数；（x，u）是在状态x下采取控制u所产生的即时代价；f（x，u）是状态转移函数。

3.2基于数据驱动的优化方法

基于数据驱动的优化方法利用历史数据和机器学习技术实现系统优化。通过实时监测技术，大量的实时监测数据被分析，并利用数据挖掘和机器学习算法揭示隐藏的模式和规律。这种方法需要收集环境参数、设备状态和系统性能等数据，通过传感器网络或监测设备实时采集，并存储在数据库或云平台中。利用数据挖掘和机器学习算法对这些数据进行分析，提取对系统优化有指导意义的信息，如异常检测、趋势预测、故障诊断等。根据分析结果设计优化控制策略，动态调整系统参数、优化控制算法或制定实时调度策略[5]。最后，通过实时监测系统对优化效果进行评估和验证，持续改进系统的稳定性和性能。

4结语

在暖通建设工程中，实时监测与优化是提高能源利用效率、提高室内环境质量的关键步骤。通过本文的研究，深入探讨了智能控制系统在暖通领域中的应用，从传感器技术到数据采集与处理方法，再到优化控制算法与策略的设计与应用，系统地阐述了实时监测与优化的技术路径与方法。本文的研究成果不仅为暖通建设工程提供了可行的技术方案，也为实现智能化、高效化管理提供了重要支撑，为建筑能耗的减少和室内环境的改善做出更大的贡献。

参考文献

• 张升.多源暖通空调通风联合智能施工控制技术[J].中国建设信息化，2022（22）：56-58.
• 杨煌炜.低碳技术在暖通空调系统中的应用研究[J].房地产世界，2023（20）：132-134.
• 郭燕飞.基于光电传感器的暖通空调温湿度智能控制技术[J].传感技术学报，2022，35（9）：1293-1298.
• 皇甫谦文.建筑暖通空调热舒适与节能的智能优化控制研究[D].太原：太原理工大学，2020.
• 林彬.基于DSP的暖通空调控制系统及节能性分析[J].电子测试，2022（15）：112-114.