1 引 言
楼宇主动化体系是智能修建的一个重要组成部分。楼宇主动化体系的功用便是对大厦内的各种机电设备，包含中心空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防备等进行全面的计算机监控办理。其间，中心空调的能耗占整个修建能耗的50%以上，是楼宇主动化体系节能的要点[1]。因为中心空调体系十分巨大，反应速度较慢、滞后现象较为严峻，现阶段中心空调监控体系简直都选用传统的操控技能，关于工况及环境改动的适应性差，操控惯性较大，节能作用不抱负。传统操控技能存在的问题首要是难以处理各种不确定性要素对空调体系温湿度影响及操控质量不行抱负。而智能操控特别适用于对那些具有杂乱性、不彻底性、含糊性、不确定性、不存在已知算法和改动性大的体系的操控。“绿色修建”首要着重的是：环保、节能、资源和资料的有用运用，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，因而，空调体系的运用越来越广泛。空调操控体系触及面广，而要完结的使命比较杂乱，需求有冷、热源的支撑。空调机组内有大功率的风机，但它的能耗很大。在满意用户对空气环境要求的前提下，只要选用先进的操控战略对空调体系进行操控，才干到达节省能源和下降运转费用的意图。以下将从操控战略视点对与监控体系相关的问题作扼要评论。
2 空调体系的根本结构及作业原理
空调体系结构组成一般包含以下几部分：
(1) 新风部分
空调体系在运转进程中有必要收集部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风有必要满意室内作业人员所需求的最小新鲜空气量，因而空调体系的新风取入量决定于空调体系的服务用处和卫生要求。新风的导进口一般设在周围不受污染影响的当地。这些新风的导进口和空调体系的新风管道以及新风的滤尘设备(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调体系的一次加热器)一起组成了空调体系的新风体系。
(2) 空气的净化部分
空调体系依据其用处不同，对空气的净化处理办法也不同。因而，在空调净化体系中有设置一级初效空气过滤器的简略净化体系，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化体系，别的还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤设备的高净化体系。
(3) 空气的热、湿处理部分
对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理进程组合在一起，称为空调体系的热、湿处理部分。
在对空气进行热、湿处理进程中，选用外表式空气换热器(在外表式换热器内经过热水或水蒸气的称为外表式空气加热器，简称为空气的汽水加热器)。设置在体系的新风进口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器;设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二次加热器;设置在空调房间送风口之前的空气加热器，称为空气的三次加热器。三次空气加热器首要起调理空调房间内温度的作用，常用的热媒为热水或电加热。在外表式换热器内经过低温冷水或制冷剂的称为水冷式外表冷却器或直接蒸腾式外表冷却器，也有选用喷淋冷水或热水的喷水室，此外也有选用直接喷水蒸汽的处理办法来完结空气的热、湿处理进程。
(4) 空气的运送和分配、操控部分
空调体系中的风机和送、回风管道称为空气的运送部分。风管中的调理风阀、蝶阀、防火阀、发动阀及风口等称为空气的分配、操控部分。依据空调体系中空气阻力的不同，设置风机的数量也不同，假如空调体系中设置一台风机，该风机既起送风作用，又起回风作用的称为单风机体系;假如空调体系中设置两台风机，一台为送风机，另一台为回风机，则称为双风机体系。
(5) 空调体系的冷、热源
空调体系中所运用的冷源一般分为天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指运用人工制冷办法来取得的，它包含蒸汽紧缩式制冷、吸收式制冷以及蒸汽喷射式制冷等多种办法。现代化的大型修建中一般都选用集中式空调体系，
这种办法的结构示意图如图1所示。
其作业原理是当环境温度过高时，空调体系经过循环办法把室内的热量带走，以使室内温度坚持于必定值。当循环空气经过风机盘管时，高温空气经过冷却盘管的铝金属先进行热交换，盘管的铝片吸收了空气中的热量，使空气温度下降，然后再将冷冻后的循环空气送入室内。冷却盘管的冷冻水由冷却机供给，冷却机由紧缩机、冷凝器和蒸腾器组成。紧缩机把制冷剂紧缩，经紧缩的制冷剂进入冷凝器，被冷却水冷却后，变成液体，分出的热量由冷却水带走，并在冷却塔里排入大气。液体制冷剂由冷凝器进入蒸腾器进行蒸腾吸热，使冷冻水降温，然后冷冻水进入水冷风机盘管吸收空气中的热量，如此循环往复，循环不断，把室内热量带走。当环境温度过低时，需求以热水进入风机盘管，和上述原理相同，空气加热后送入室内。空气经过冷却后，有水分分出，空气相对湿度削减，变的枯燥，所以需添加湿度，这就要加装加湿器，进行喷水或喷蒸汽，对空气进行加湿处理，用这样的湿空气去弥补室内水汽量的缺少。
3 中心空调主动操控体系
3.1 中心空调主动操控的内容与被控参数
中心空调体系由空气加热、冷却、加湿、去湿、空气净化、风量调理设备以及空调用冷、热源等设备组成。这些设备的容量是规划容量，但在日常运转中的实践负荷在大部分时刻里是部分负荷，不会到达规划容量。所以，为了舒适和节能，有必要对上述设备进行实时操控，使其实践输出量与实践负荷相适应。现在，对其容量操控已完结不同程度的主动化，其内容也日渐丰厚。被控参数首要有空气的温度、湿度、压力(压差)以及空气新鲜度、气流方向等，在冷、热源方面首要是冷、热水温度，蒸汽压力。有时还需求丈量、操控供回水干管的压力差，丈量供回水温度以及回水流量等。在对这些参数进行操控的一起，还要对首要参数进行指示、记载、打印，并监测各机电设备的运转状况及事端状况、报警。
中心空调设备首要具有以下自控体系：风机盘管操控体系、新风机组操控体系、空调机组操控体系、冷冻站操控体系、热交换站操控体系以及有关给排水操控体系等。
3.2 中心空调主动操控的功用
(1) 发明舒适迷人的日子与作业环境
·对室内空气的温度、相对湿度、新鲜度等加以主动操控，坚持空气的最佳质量;
·具有防噪音办法(选用低噪音机器设备);
·能够在修建物主动化体系中敞开布景轻音乐等。
经过中心空调主动操控体系，能够使人们日子、作业在这种环境中，心情舒畅，然后能大大提高作业效率。而对工艺性空调而言，可供给生产工艺所需的空气的温度、湿度、洁净度的条件，然后确保产品的质量。
(2) 节省能源
在修建物的电器设备中，中心空调的能耗是最大的，因而需求对这类电器设备进行节能操控。中心空调选用主动操控体系后，能够大大节省能源。
(3) 发明了安全牢靠的生产条件
主动监测与安全体系，使中心空调体系能够正常作业，在发现毛病时能及时报警并进行事端处理。
3.3 中心空调主动操控体系的根本组成
图2为一室温的主动操控体系。它是由恒温室、热水加热器、传感器、调理器、执行器组织和(调理阀)调理组织组成。其间恒温室和热水加热器组成调理方针(简称方针)，所谓调理方针是指被调参数依照给定的规矩改动的房间、设备、器械、容器等。图2所示的室温主动调理体系也能够用图3所示的方块图来表明。室温便是室内要求的温度参数，在主动调理体系中称为被调参数(或被调量)，用θa表明。在室温调理体系中，被调参数便是方针的输出信号。被调参数规矩的数值称为给定值(或设定值)，用θg表明。室外温度的改动，室内热源的改动，加热器送风温度的改动，以及热水温度的改动等，都会使室内温度发生改动，然后室内温度的实践值与给定值之间发生误差。这些引起室内温度误差的外界要素，在调理体系中称为搅扰(或称为扰动)，用f表明。在该体系中，导致室温改动的另一个要素是加热器内热水流量的改动，这一改动往往是热水温度或热水流量的改动引起的，热水流量的改动是因为操控体系的执行组织—调理阀的开度改动所引起的，是主动调理体系用于补偿搅扰的作用使被调量坚持在给定值上的调理参数，或称调理量q。调理量q和搅扰f对方针的作用方向是相反的。
4 中心空调体系操控中存在的问题
4.1 被控方针的特色
空调体系中的操控方针多属热工方针，从操控视点剖析，具有以下特色[3]：
(1) 多搅扰性
例如，经过窗户进来的太阳辐射热是时刻的函数，受气象条件的影响;室外空气温度经过围护结构对室温发生影响;经过门、窗、修建缝隙侵入的室外空气对室温发生影响;为了换气(或坚持室内必定正压)所选用的新风，其温度改动对室温有直接影响。此外，电加热器(空气加热器)电源电压的动摇以及热水加热器热水压力、温度、蒸汽压力的动摇等，都将影响室温。
如此多的搅扰，使空调负荷在较大范围内改动，而它们进入体系的方位、办法、幅值巨细和频频程度等，均随修建的结构(修建热工功用)、用处的不同而异，更与空调技能自身有关。在规划空调体系时应考虑到尽量削减搅扰或采纳抗搅扰办法。因而，能够说空调工程是树立在修建热工、空调技能和自控技能根底上的一种概括工程技能。
(2) 多工况性
空调技能中对空气的处理进程具有很强的季节性。一年中，至少要分为冬天、过渡季和夏日。近年来，因为集散型体系在空调体系中的运用，为多工况的空调运用发明了杰出的条件。因为空调运转准则的多样化，使运转办理和主动操控设备趋于杂乱。因而，要求操作人员有必要严厉依照包含节能技能办法在内的规划要求进行操作和保护，不得随意改动运转程序和拆改体系中的设备。
(3) 温、湿度相关性
描绘空气状况的两个首要参数为温度和湿度，它们并不是彻底独立的两个变量。当相对湿度发生改动时会引起加湿(或减湿)动作，其成果将引起室温动摇;而室温改动时，使室内空气中水蒸气的饱和压力改动，在肯定含湿量不变的情况下，就直接改动了相对湿度(温度增高相对湿度削减，温度下降相对湿度添加)。这种相对相关着的参数称为相关参数。明显，在对温、湿度都有要求的空调体系中，组成自控体系时应充沛留意这一特性。
4.2 操控中存在的首要问题
现在中心空调体系首要选用的操控办法是pid操控，即选用测温元件(温感器)+pid温度调理器+电动二通调理阀的pid调理办法。夏日调理表冷器冷水管上的电动调理阀，冬天调理加热器热水管上的电动调理阀，由调理阀的开度巨细完结冷(热)水量的调理，到达温度操控的意图。为便利办理，简化操控进程，把温度传感器设于空调机组的总回风管道中，因为回风温度与室温有所不同，其回风操控的温度设定值，在夏日应比要求的室温高(0.5～1.0)℃，在冬天应比要求的室温低(0.5～1.0)℃。
pid调理的实质便是依据输入的误差值，按份额、积分、微分的函数联系进行运算，将其运算成果用于操控输出。现场监控站监测空调机组的作业状况方针有：过滤器堵塞(压力差)，过滤器堵塞时报警，以了解过滤器是否需求替换;调理冷热水阀门的开度，以到达调理室内温度的意图;送风机与回风机启/停;调理新风、回风与排风阀的开度，改动新风、回风份额，在确保卫生度要求下下降能耗，以节省运转费用;检测回风机和送风机两边的压差，以便得知风机的作业状况;检测新风、回风与送风的温度、湿度，因为回风能近似反映被调方针的均匀状况，故以回风温湿度为操控参数。依据设定的空调机组作业参数与上述监测的状况数据，现场操控站操控送、回风机的启/停，新风与回风的份额调理，盘管冷、热水的流量，以确保空调区域内空气的温度与湿度既能在设定范围内满意舒适性要求，一起也能使空调机组以较低的能量消耗办法运转。pid调理能满意对环境要求不高的一般场所，可是pid调理相同存在一些缺少，如操控简略发生超调，关于工况及环境改动的适应性差，操控惯性较大，节能作用也不抱负，所以关于环境要求较高或许对环境有特别要求的场所，pid调理就无法满意要求了。
关于像中心空调体系这样的大型杂乱进程(或方针)的操控完结，一般是按某种准则在低层把其分解为若干子体系施行操控，在上层和谐各子体系之间的功用指标，使得集成后的整个体系处于某种含义下的优化状况。在操控中存在问题首要表现在：
(1) 不确定性
传统操控是根据数学模型的操控，即以为操控、方针和搅扰的模型是已知的或许经过辩识能够得到的。但杂乱体系中的许多操控问题具有不确定性，乃至会发生骤变。关于“不知道”、不确定、或许知之甚少的操控问题，用传统办法难以建模，因而难以完结有用的操控。
(2) 高度非线性
传统操控理论中，关于具有高度非线性的操控方针，虽然也有一些非线性办法能够运用，但整体上看，非线性理论远不如线性理论老练，因办法过火杂乱在工程上难以广泛运用，而在杂乱的体系中有很多的非线性问题存在。
(3) 半结构化与非结构化
传统操控理论首要选用微分方程、状况方程以及各种数学改换作为研讨东西，其实质是一种数值计算办法，属定量操控领域，要求操控问题结构化程度高，易于用定量数学办法进行描绘或建模。而杂乱体系中最重视的和需求支撑的，有时恰恰是半结构化与非结构化问题。
(4) 体系杂乱性
按体系工程观念，广义的方针应包含一般含义下的操作方针和所在的环境。而杂乱体系中各子体系之间联系错综杂乱，各要素间高度耦合，互相制约，外部环境又极端杂乱，有时乃至改动莫测。传统操控缺少有用的处理办法。
(5) 牢靠性
惯例的根据数学模型的操控办法倾向所以一个相互依赖的全体，虽然根据这种办法的体系常常存在鲁棒性与灵敏度之间的对立，但简略体系的操控牢靠性问题并不杰出。而对杂乱体系，假如选用上述办法，则或许因为条件的改动使得整个操控体系溃散。
概括上述问题，杂乱方针(进程)表现出如下的特性：
·体系参数的不知道性、时变性、随机性和分散性;
·体系时滞的不知道性和时变性;
·体系严峻的非线性;
·体系各变量间的相关性;
·环境搅扰的不知道性、多样性和随机性。
面临上述空调体系的特性，因其归于不确定性杂乱方针(或进程)的操控领域，传统的操控办法难以对这类方针进行有用的操控，有必要探究更有用的操控战略。
5 操控战略的选取
关于杂乱的不确定性体系而言，因为被控方针(进程)的特性难于用准确的数学模型描绘。用传统的根据经典操控理论的pid操控和根据状况空间描绘的近代操控理论办法来完结对被控方针的高动静态质量的操控是十分困难的，一般都选用黑箱法，即输入输出描绘法对操控体系进行剖析规划，很多引进人的能量与才智、经历与技巧。操控器是用根据数学模型和常识体系相结合的广义模型进行规划的，也便是说对不确定性杂乱体系的操控一般选用智能操控战略[5]。这类操控体系具有以下根本特色：
(1) 具有满足的关于人的操控战略、被控方针及环境的有关常识以及运用这些常识的“才智”;
(2) 是能以常识表明的非数学广义模型和以数学描绘表明的混合进程，选用开闭环操控和定性及定量操控相结合的多模态操控办法;
(3) 具有变结构特色，能整体自寻优，具有自适应、自组织、自学习和自和谐才能;
(4) 具有补偿和自修正才能、判别决议计划才能和高度的牢靠性。
智能操控战略的杰出长处是充沛运用人的操控功用，信息获取、传递、处理功用的研讨成果和心思、生理测试数据，树立操控者—“人”环节的模型，以便与被操控方针—机器的模型相互配合，规划人机体系，为体系剖析规划供给灵活性。例如，当树立被操控方针模型很困难时，能够树立操控者模型，如树立操控专家模型、规划专家操控器等;当树立操控者模型很困难时，能够树立被操控方针模型;而规划被控方针模型有困难时，又可树立“操控者—被操控方针”的联合模型，即操控论体系模型，如“人—人”操控论体系的对策论模型。因为现代传感改换检测技能和计算机硬件相关技能的开展根本上现已妥善地处理了操控体系中的硬件问题，难点在于信息的处理和信息流的操控，因而其操控方针的完结和操控功用的完结往往选用全软件办法。不同的操控战略所结构出的算法其杂乱程度、鲁棒性、解耦功用等不同是很大的，在技能完结上软硬件资源本钱也不同，人们等待的是本钱最低的操控战略，在这方面仿人智能操控[6]战略具有其共同的优势。仿人智能操控是总结、仿照人的操控经历和行为，以发生式规矩描绘人在操控方面的启示与直觉推理行为，其根本特色是仿照操控专家的操控行为，操控算法是多模态的和多模态操控间的替换运用，并具有较好的解耦功用和很强的鲁棒性。从杂乱体系操控工程实践的经历看，选取仿人智能操控战略仍是明智之举。除了仿人智能操控战略，还有含糊操控战略、专家体系操控战略等。
6 工程完结与监控信息渠道的挑选
大型杂乱体系操控的工程完结中除了低层的ddc操控外，因为各子体系需求结集和谐，有很多的信息需求实时处理和存储。从操控论层次考虑，不管办理信息仍是操控信息，操控的实质都是对信息流的操控和信息的处理，因而信息渠道的选取是至关重要的，应从体系工程视点妥善处理工程完结问题，既要使建造体系的软硬件本钱最低，又要考虑体系运转保护升级换代及扩展与开展的长时间效益，对体系进行优化装备，确保体系的长时间牢靠安稳运转。硬件固然是操控体系完结的根底，但在大型杂乱体系操控中着重的应不再是硬件，如传感设备、仪器仪表、传动设备、执行组织等，应改动某些因为技能布景等原因构成的小看软件重硬件的倾向，防止因信息渠道选取不妥而构成很多的主动化“孤岛”，给企业的信息化留下危险，使很多的名贵信息资源沉积、丢失。现在市场上可供运用的国内外工业操控组态软件不少，但用于大型杂乱体系未必都那么适宜。事实上，各软件厂商在规划体系时各有偏重，完结技能与规划计划也各有自己的鲜明特色，都是为了处理主动化操控问题供给手法与计划，但处理问题的深度和广度是有较大不同的，这正是规划中有待处理的问题。
7 结束语
因为中心空调体系在楼宇主动化体系节能中占有的特别位置，显现出了对中心空调体系操控形式进行研讨的重要含义。本文针对该体系温、湿操控问题进行了较为具体地剖析，并介绍了智能操控战略的杰出长处，为同类体系的规划供给了有利的协助。
