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    基于LoRa無線通信按模塊的集中式空調系統節能改造

    作者:南京精靈智控科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2021-12-11 09:56:56

          近年來,伴隨我國經濟水平的日漸提高,大型建筑項目日益增多,集中式空調系統得到廣泛應用。很多集中式空調系統采用風機盤管機組作為末端設備,利用普通溫控器調節室內溫度,無法進行集中控制和管理存在部分房間設定溫度過低和下班忘記關閉空調開關等現象,造成了一定的能源浪費。隨著信息技術和自動控制技術水平的不斷提高和智能樓宇的出現,為了實現管理人員與空調機組的空間分割與時間同步,降低管理費用和空調系統能耗,越來越多的大型新建建筑的集中式空調系統要求實現集中聯網控制、統一管理,但是已建成項目由于施工困難、節能改造費用過高、啟動資金落實難等諸多因素,節能工作推動受到制約門。針對該問題,筆者通過具體項目介紹LoRa無線通信模塊在集中式空調系統節能改造中的應用。

    1項目概況

          湖州電力能源調度中心位于湖州市鳳凰路與青銅路交叉口,工程建筑總面積31800m,由主樓裙房、地下停車庫組成裙房兩翼對稱呈“八”字形主體地上17層地下2層總高約86.95m是集電力調度與辦公為一體的綜合性智能建筑。其中,地下室設置冷熱源系統裙房和主樓的1~3層設置監控指揮中心、會議室、餐廳等,主樓4~16層為辦公區域,該建筑集中式空調系統的節能改造對象為風機盤管機組。

    該建筑已經建成多年,全部風機盤管機組由辦公區域使用人員本地控制,但是存在部分房間設定溫度過低和下班忘記關閉空調開關等現象。造成了一定的能源浪費,亟須解決風機盤管機無法聯網集中管理的問題。若使用常規的通信線聯網方式進行改造,施工比較困難,成本較高,且會影響建筑的正常辦公環境。因此,筆者采用無線聯網和有線聯網相結合的網絡架構,即采用無線網關通過無線信號集中管理某-區域的風機盤管機組,然后由網關把采集到的風機盤管機組信號通過建筑已有的設備網絡上傳到監控計算機,***終實現集中管理和控制。

    2 無線聯網方案介紹

          目前市場上無線通信主要有2種技術方案: Zigbee無線通信技術方案和LoRa無線通信技術方案,這2種通信方案技術的比較見表1??紤]到本建筑辦公室阻隔較多.需要跨層傳輸,無線傳輸距離較遠等特點,筆者選用穿透力更強和傳輸距離更遠的LoRa無線通信技術方案。

          在本建筑一層監控室設置監控計算機,并安裝上位機軟件,用于平時遠程操作。根據現場情況網關布置情況如下:

          1)在1~3層分別設置2套LoRa無線網關和橋接器,用于對本層風機盤管機組接收和發送命令。

          2)在4層6層8層10層12層14層和16層分別設置一套LoRa無線網關和橋接器,用于對本層及上一層風機盤管機組遠程監控。LoRa無線網關和橋接器均勻分布在樓層兩處,其中LoRa無線網關安裝在弱電井內,并接入建筑設備網絡與位于監控室內的系統監控計算機通信。各樓層 LoRa網關所配置的天線,安裝在靠近弱電井的樓層吊頂內。

    系統網絡架構如圖1所示。筆者采用S公司的 DesigoCC上位機軟件,該軟件借助Windows操作系統多任務環境作為集中式空調系統的管理與調度中心,實現對全系統的集中監督管理及運行方案指導,并對整棟建筑溫控器進行監測、調度、管理,實現設備的遠程控制。采用N公司的 LoRa無線網關和LoRa無線溫控器:LoRa無線網關是房間溫控器數據采集與控制的智能網關產品,網關下行為LoRa無線通信RF接口,上行為 RJ45接口,支持50個LoRa節點:LoRa無線溫控器可顯示集中式空調系統工作模式、設定溫度、室內溫度、室內濕度、運行模式、風速時間和水閥開/關。

    3無線通信方案實施 

          從設計之初筆者對LoRa無線網關的分布位置做了詳細的分析和現場勘查,并現場測試 

    信號強度,確定了無線網關的數量以及管理的溫控器的數量和安裝位置,確保每個網關對下屬的所有溫控器能夠正常通信,并留有余量。為了保證系統通信的穩定性,在施工過程中,要求施工單位嚴格按照弱電施工規范,***限度避免信號干擾的隱患。在調試過程中,由于網關以下設備為無線連接,僅須設置每個溫控器的地址和信道,調試簡單方便。

    無線通信方案***終實現了集中聯網控制、時間表控制、各個樓層和組團一鍵啟停、遠程溫度設定、報警提示等功能,并在軟件中設定溫度上下限。

          系統運行效果如圖2所示。由圖2可以看出每臺溫控器的分布位置,監控風機盤管機組運行狀態及所控房間溫度。在系統設置界面中,可以對每個房間的溫控器進行開關控制、溫度設置、風速設定等遠程操作。

          本系統于2020年6月開始正式投人使用,450多臺風機盤管機組全部實現遠程聯網控制,2019年和2020年第三季度全部風機盤管機組用電數據(見表2)顯示,節能率在20%以上,達到設計預期。 LoRa無線通信技術方案解決了改造項目中施工困難的痛點,節省了改造成本,具有較好的工程實踐推廣價值。

    4結束語

          在整個樓宇自動控制系統中,由于設備繁多。且比較分散,故網絡通信方案對于系統的穩定性至關重要。目前絕大部分樓宇自控系統采用 RS485總線或以太網的通信方式,但對于改造項目來說,有線的通信方式存在實施困難、改造成本較高的痛點,筆者通過某項目的具體實踐,證明無線通信技術方案施工簡單、聯網方便,穩定性較高,具有一定的工程推廣應用價值。





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