安自成
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摘要：随着国家整体经济的快速发展，高新技术的突飞猛进，特别是搭着互联网技术的快车，当下已处在数据为王的时代，大数据、云计算、人工智能已然成为科技发展的领头羊和核心，科技已然在互联网之后进入新的革命时期，所有行业都在思索如何围绕“以人为本”的理念让科技带给人更便捷的服务，更优质的使用体验。中央空调系统作为一个集成的系统，传统的控制策略自动化程度有限，与日剧增的舒适性需求以及工业精密工艺环境的需求所带来的能耗的增加一直是一个行业的能源问题，也是一个社会问题。伴随各行业的技术发展，智能化，自动化将使某些领域的生产方式进行相应的改变，尤其是人工智能能够很好的节省人力来加大相应的工作效率，提高控制精度而本文将基于人工智能的运用以夏季空调系统为例对中央空调能源管理进行优化分析。
关键词：人工智能；中央空调能源管理；控制体系与控制系统的设计
能源是当今社会发展过程当中一个很重要的支撑，社会生产和人们的日常生活都离不开能源。伴随着我国整体经济实力以及人们的生活水平不断提高，能源消耗一直居高不下，且随着新型工业和高科技的发展，能源的需求领域也将会越来越多，而伴随全球气候变暖，能源消耗所带来的温室效应也一直是一个存在着的问题。中央空调是目前城市中电量消耗量最大的系统设备之一，为了响应能源的可持续发展，科技工作者们开展了中央空调能源管理工作。随着近年来新技术的快速发展，人工智能如何应用到当今的中央空调能源管理当中，也开始成为行业内专家及学者的研究方向。
一、基于人工智能的中央空调能源管理系统的控制系统的选定
针对中央空调冷冻水系统的系统运行运行原理，以及为确保冷冻主机的系统运行稳定性，通常供回水温差可设定为固定值，供回水温度参数也为固定值，系统运行通常通过变流量控制而达到节省冷冻水泵能耗的效果；而冷却水系统传统的做法也是冷却水的供回水温度参数不变，冷却水泵不变频（特殊情况除外），冷却塔风机变频，故本文中针对中央空调能源管理系统选定冷冻水循环水系统，和冷却水系统作为控制的基本单元。
1.冷冻水循环水系统
中央空调在进行整体设计过程中采用非线性的计算方法来进行整体数据的计算与参数收集，当外界温度发生变化或者是空调末端设备的使用状态发生变化时，各个环路的回水参数就会发生变化，而智能控制单元模块通过对相应数据的收集，以预设的固定的供回水温度参数为控制目标，对数据进行对比分析，从而得出所需求的冷冻水系统流量，通过改变投入使用的水泵的台数或者改变水泵的运行频率，以及相应调整各环路分支的阀门智能调节单元，以保证每个环路和总体系统均能满足需求。在智能控制模块系统的帮助下，中央空调水系统在能满足各空调使用场所需求的前提下，即在保证各环路水质参数的前提下，通过参数收集，对比计算，反馈调节，智能化的动态调整设备运行情况从而获得最佳的系统水流量。
2.冷却水循环水系统及冷却塔
当空调所处外界环境的温度发生变化时，智能控制单元将会适时收集数据，当发现冷却水系统的供回水参数发生变化时，以供回水温度参数不变为控制目标，系统会计算出冷却塔应当换走的热量，从而计算出风机应当调整到的运行频率，进而控制冷却塔风机的变频运行；以及根据冷水机组适时计划投入使用的台数情况相应动态调整冷却水泵和冷却塔的相应运行台数，以使得系统集成上的动态匹配性。
二、人工智能的中央空调能源管理优化系统的硬件设计
1.空调室温监控反馈模块
在基于人工智能的中央空调能源管理优化系统的硬件设计过程当中，空调室温监控反馈是一个很重要的环节，首先要保证探测温度的传感器能够有效工作，探测点的设置要合理，并且能够具备一定的灵敏性，根据探测到的室温与及室温的设定值来动态修正末端设备的风量，以及获取相应的冷量参数反馈给智能控制模块，求得末端设备所需的循环冷冻水流量参数。
2.循环水系统的数据采集模块
这里所说的循环水系统包括冷冻水循环水系统和冷却水循环水系统，前面已经介绍，循环水系统要通过对供回水参数（如压力、压差、温度、温差、流量、频率等）的实时监测与采集来用以对循环水参数的控制，进而进一步判断水的流量如何调整。故循环水系统的采集主要在于设置在主供回水管道上的温度（温差）传感器，以及流量传感器，压力（压差）传感器，对于不同的循环回路上如果差别较大的系统，也可以酌情考虑同时在分支回路上设置采集系统，或根据系统需要设置其他的数据采集单元，如图1为其中的一种。
图1.中央控制系统的数据采集及控制单元功能举例
3.中央数据模块控制单元
中央数据模块控制单元包括数据集中采集单元，数据中央分析处理及存储单元，数据反馈控制单元。数据集中采集单元在于有效地接受各个系统内部的传感器所传输来的数据信息；数据中央分析处理及存储单元在于针对采集得到的数据，根据一定的处理方法进行处理，得到需要控制的参数依据以及合理的控制方案，比如针对制冷主机、循环水泵、冷却塔的逻辑控制顺序，台数增减控制，或者频率控制等；数据反馈控制单元在于根据分析得到最佳控制方案，将控制信息传递到各个控制模块，进行控制调节，以实现系统的暂时相对平衡稳定，当平衡一旦被打破，新的控制循环就开始直至新的动态平衡，依次循环往复，实现系统的可靠控制。
三、人工智能的中央空调能源管理优化系统的软件设计
如图2所示的人工智能的中央空调能源管理优化系统当中，在进行设计时，若选用常规的PID控制系统作为设计的主体，由于其针对中央空调模型参数变化所体现的时滞性的特点，其不适应空调参数随时间变化，故选用非线性动态 GM（1，1）模型进行空调负荷的预测，结合PID控制器，预测下一时段系统的冷负荷工况、能耗及其能效、优化运行控制参数，对系统控制对象提前实施调节控制，在控制性能不因外界变化的影响前提下，实现系统的高效运行，达到节能减排的目的。
图2.中央空调能源管理优化控制系统
四、人工智能的中央空调能源管理系统性能分析
针对人工智能中央空调能源管理系统，其特点在于控制系统的可靠设计，硬件系统的合理选定，系统软件算法的选定，依托于大数据、云计算的先进处理方法，能够高效准确的得出最佳控制方案，进而通过数据输出，高效的实时实现控制，减少由于控制不准确及调节不及时带来的能源浪费，从而有效的降低相应能源的消耗。
总结
本文详细论述了基于人工智能的中央空调能源管理系统，论述了人工智能中央空调能源管理系统的设置思路，近几年来人工智能技术的不断发展，大大提高了中央空调能源管理系统的效率。希望通过本文的分析，能够对我国中央空调能源管理的智能化控制提供技术方向，更为重要的是可以推动空调行业能源的可持续发展，促进能源的高效利用。
参考文献
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论文作者:安自成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：中央空调论文; 能源论文; 人工智能论文; 系统论文; 回水论文; 水系论文; 参数论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;