范彥平

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

關(guān)鍵詞：建筑工程;分體空調(diào);智慧管理;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TB657.2文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)量的不斷提升，人們對空調(diào)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(diào)，但是局部位置仍然會使用分體空調(diào)，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(diào)，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(hù)成本將達(dá)到85%左右[1]。所以，如何對分體空調(diào)進(jìn)行高效的使用管理越來越受到人們的關(guān)注。本文結(jié)合建筑工程的分體空調(diào)使用現(xiàn)狀，設(shè)計了分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到實踐中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果，有效解決了分體空調(diào)使用中的管理問題。

1 分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)的整體框架設(shè)計

1.1 系統(tǒng)組成

本研究設(shè)計的分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)由三大部分構(gòu)成，分別為監(jiān)測系統(tǒng)、客戶端服務(wù)系統(tǒng)和后臺服務(wù)應(yīng)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(diào)運(yùn)行狀態(tài)，判斷分體空調(diào)的健康狀況，對潛在故障進(jìn)行預(yù)測。整個系統(tǒng)由多個部分構(gòu)成，主要包括分體空調(diào)本身、空調(diào)管家、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)器、監(jiān)控計算機(jī)、溫濕度控制器等。溫濕度控制器的作用是對分體空調(diào)所在區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，通過無線方式實現(xiàn)通信?？照{(diào)管家內(nèi)部設(shè)置電力計量芯片，可以對空調(diào)運(yùn)行中產(chǎn)生的電力信息進(jìn)行監(jiān)測，如電流、電壓、功率等?；诒O(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控計算機(jī)通過物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)器進(jìn)行分析計算，判斷空調(diào)存在的故障，同時對室內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行精確控制[2]。

1.1.2 客戶端服務(wù)系統(tǒng)。客戶端服務(wù)系統(tǒng)的主要作用是從云服務(wù)器中調(diào)取建筑工程所有分體空調(diào)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行展示的數(shù)據(jù)包括空調(diào)的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)、空調(diào)已經(jīng)出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)、空調(diào)運(yùn)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(diào)的運(yùn)行情況。另外，可以通過多種方式進(jìn)行查詢，隨時查看想要看到的數(shù)據(jù)。

1.1.3 后臺服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。后臺服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)相當(dāng)于監(jiān)測系統(tǒng)與客戶端服務(wù)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(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行分析，然后才能呈現(xiàn)給客戶端服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行查詢。后臺服務(wù)應(yīng)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(diào)的健康狀況。如果分體空調(diào)確實存在故障，后臺服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)會向工作人員發(fā)出警告，以便及時進(jìn)行處理。另外，系統(tǒng)還可以基于先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對分體空調(diào)可能存在的故障進(jìn)行預(yù)判，進(jìn)而采取措施進(jìn)行處理。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

本研究基于B/S架構(gòu)對分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其整體框架如圖1所示，該系統(tǒng)具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。用戶不需要安裝專門的客戶端軟件，通過終端設(shè)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(shè)備包括筆記本電腦、臺式電腦、手機(jī)和平板電腦等。登錄系統(tǒng)后，可以對建筑工程中分體空調(diào)的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢，實現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行過程的精細(xì)化管理，提升管理效率，降低空調(diào)運(yùn)行成本。

由圖1可知，分體空調(diào)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(nèi)的分體空調(diào)。二是控制設(shè)備層，主要是指對分體空調(diào)進(jìn)行監(jiān)測和控制的相關(guān)硬件，包括溫濕度控制器、物聯(lián)網(wǎng)等。三是通信網(wǎng)絡(luò)層，主要作用是實現(xiàn)不同硬件設(shè)施之間的通信和云端通信，本研究設(shè)計的系統(tǒng)通信服務(wù)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(wù)器，可以直接進(jìn)行租賃或購買，可以在云端服務(wù)器中對數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析等業(yè)務(wù)進(jìn)行部署，另外，還可以將先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云計算技術(shù)等部署在云服務(wù)器中。五是終端應(yīng)用層，主要是指終端設(shè)備，即筆記本電腦、臺式電腦、手機(jī)和平板電腦等，通過終端設(shè)備對建筑工程中的分體空調(diào)進(jìn)行監(jiān)控[3]。

2 分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)的主要功能

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

2.1 空調(diào)運(yùn)行情況統(tǒng)計與監(jiān)管

有些建筑工程使用大量分體空調(diào)，并且分布區(qū)域比較分散，采用傳統(tǒng)的人工方式進(jìn)行運(yùn)行情況統(tǒng)計與監(jiān)管，存在很大的難度。分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)通過先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以對所有分體空調(diào)進(jìn)行實時監(jiān)控，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和云計算技術(shù)等對空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管?？梢圆杉臄?shù)據(jù)包括空調(diào)開啟狀態(tài)、運(yùn)行模式、設(shè)置的溫度大小等，房間內(nèi)部的溫度、濕度等信息，空調(diào)運(yùn)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(wù)應(yīng)用進(jìn)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(diào)進(jìn)行監(jiān)管。

2.2 空調(diào)的集中控制與節(jié)能管理

空調(diào)屬于大功率電器，如果使用不當(dāng)，就會消耗大量電能，提升設(shè)備使用成本。實踐經(jīng)驗表明，空調(diào)溫度設(shè)置和環(huán)境封閉程度是影響空調(diào)電能消耗的兩大因素。分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)可以對相關(guān)區(qū)域內(nèi)的所有分體空調(diào)進(jìn)行一鍵開啟和關(guān)閉，設(shè)置相同的溫度，定時關(guān)閉所有空調(diào);對空調(diào)的溫度區(qū)間進(jìn)行限制，冬季不得高于20 ℃，夏季不得低于26 ℃，同時可以強(qiáng)制關(guān)閉部分空調(diào)的電源;可以結(jié)合環(huán)境溫度，智能調(diào)整空調(diào)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(yù)報

分體空調(diào)運(yùn)行中，常見故障不多，通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和挖掘，可以實現(xiàn)故障的提前預(yù)報。對于經(jīng)常出現(xiàn)的故障，可以進(jìn)行集中維護(hù)和保養(yǎng)，避免單次維修和保養(yǎng)導(dǎo)致整體維護(hù)費(fèi)用增高。另外，通過提前預(yù)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(shè)備的使用壽命。比如，缺氟是分體空調(diào)的常見故障之一，對于一臺1.5P的分體空調(diào)，如果在缺少30%氟的狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)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(yù)判故障，還能節(jié)省設(shè)備運(yùn)行消耗。

2.4 全流程數(shù)字化管理

分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)可以對建筑工程中的分體空調(diào)進(jìn)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(diào)安裝方案設(shè)計、設(shè)備具體安裝、設(shè)備運(yùn)行實時監(jiān)測、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)分析、設(shè)備故障診斷和故障動態(tài)修復(fù)等工作。以上過程幾乎涉及整個分體空調(diào)的生命周期，均可以基于數(shù)字化方式進(jìn)行管理。

3 應(yīng)用案例分析

本研究設(shè)計的分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)已經(jīng)在實際建筑工程中得到應(yīng)用，并且取得良好的應(yīng)用效果，獲得受眾的一致好評。某高校的辦公樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍樓和食堂等位置安裝大量的分體空調(diào)，給后期維護(hù)管理帶來極大的困難，為了提升分體空調(diào)運(yùn)行維護(hù)管理的效率和質(zhì)量，該高校引進(jìn)了本文研發(fā)的分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)。在學(xué)生宿舍樓中，不同學(xué)生人群對環(huán)境溫度的需求存在一定差異，這給空調(diào)節(jié)能技術(shù)帶來一定的挑戰(zhàn)。本系統(tǒng)的應(yīng)用使得學(xué)生宿舍樓的分體空調(diào)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(xué)生帶來不同需求的同時，獲得學(xué)校相關(guān)人員的一致認(rèn)可。

為了驗證分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果，將該高校某棟學(xué)生宿舍樓的所有宿舍隨機(jī)、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(diào)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(jìn)行統(tǒng)計分析，并且取平均值，相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，使用分體空調(diào)智慧管理系統(tǒng)的學(xué)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(diào)智慧管理系統(tǒng)可以節(jié)省電力能源，并對分體空調(diào)運(yùn)行故障進(jìn)行統(tǒng)計分析和預(yù)測。在上述應(yīng)用案例中，該系統(tǒng)在三個月內(nèi)成功對152起分體空調(diào)故障進(jìn)行診斷。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，分體空調(diào)故障類型主要分為5種，分別為室內(nèi)機(jī)臟堵、室外機(jī)故障、嚴(yán)重缺氟、系統(tǒng)堵塞、壓縮機(jī)啟動故障，其中，室內(nèi)機(jī)臟堵是占比最多的故障，達(dá)到40%左右，嚴(yán)重缺氟也是常見的故障，占比為31%左右。

4 結(jié)語

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

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