時間:2023-03-14 15:07:31
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關鍵詞:電氣控制;PLC技術;自動化;無人值守
1 引言
隨著可編程邏輯控制器(PLC)技術的逐漸發展,很多工業生產要求實現自動化控制的功能,都采用PLC來構建自動化控制系統,尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設備和大型機電裝備,PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優勢,如順序控制,可靠性高,穩定性好,易于構建網絡化和遠程化控制,以及實現無人值守等眾多優點。基于此,PLC技術逐漸成為工業電氣自動化控制的主要應用技術。
本論文主要結合數控機床的電氣化功能的改造,詳細探討數控機床電氣化改造過程中基于PLC技術的應用,以及PLC技術在實現數控機床自動化控制功能上的應用,以此和廣大同行分享。
2 數控機床的電氣化改造概述
2.1 數控機床的主要功能
數控機床是實現機械加工、制造和生產中應用的最為廣泛的一類機電設備。數控機床依托數控化程序,實現對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數控機床,主要依靠手動控制完成切削加工,無法實現基本的電氣化和自動化控制。為此,本論文的主要的目的是基于PLC控制技術,實現數控機床的電氣化改造,主要實現以下功能:
(1) 數控機床的所有電機、接觸器等實現基于PLC的自動化控制;
(2)數控機床的進給運動由PLC控制自動完成,無需人工手動干預;
(3) 自動檢測零部件切削過程中的相關參數,如加工參數、狀態參數等等;
(4) 結合上位機能夠實現對數控機床的遠程控制,以達到無人值守的目的。
2.2 電氣化改造的總體方案
結合上文對于數控車床的電氣化、自動化改造的功能要求,確定了采用上位機與下位機結合的自動化改造方案。該方案總體結構分析如下:
(1) 上位機借助于工控機,利用工控機強大的圖像處理能力,重點完成數控車床的生產組態畫面顯示,以及必要的生產數據的傳輸、保存、輸出,同時還要能夠實現相關控制指令的下達,確保數控車床能夠自動完成所有切削加工生產任務。
( 2)下位機采用基于PLC技術的電氣控制模式,由傳感器、數據采集板卡負責采集數控車床的生產數據、環境數據、狀態數據等所有參數,由PLC實現對相關數據的計算,并傳輸給上位機進行相關數據的圖形化顯示和保存;另一方面,PLC控制系統還接收來自于上位機的控制指令,實現對數控車床的遠程控制。
(3) 對于數控車床最為關鍵的控制――進給運動的控制,利用PLC+運動控制板卡的模式實現電氣化和自動化的控制。具體實現方式為:選用合適的運動控制板卡,配合PLC的順序控制,對進給軸電機實現伺服運動控制,從而實現對數控車床進給運動的自動化控制。
3 數控車床電氣化自動控制改造的實現
3.1 系統改造結構設計
數控車床的電氣化自動控制改造,其整體結構如下圖1所示,其整體結構主要由以下幾個部分構成:
3.1.1 底層設備
底層設備主要包括兩個方面,首先是實現數控車床自動切削加工運轉等基本功能的必要電氣、機電設備,如電源模塊、電機模塊等,這些機電設備能夠保證數控車床的基本功能的穩定可靠的實現;其次,底層設備還包括各類傳感器,比如監測電機轉速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器,監測進給軸運動進給量的光柵尺等,這些傳感類和數據采集類設備為實現數控車床自動化控制提供了基礎數據源。
3.1.2 本地PLC站
本地PLC站主要負責接收底層傳感設備傳送過來的傳感參數、狀態參數及其他檢測參數,通過內部程序的運算,判斷整個數控車床的工作狀態,并將其中的重點參數上傳到遠程控制終端進行數據的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作;另一方面,本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令,比如停機、啟動等控制指令,PLC站通過對相應執行器(比如電機)的控制,從而實現自動化控制的功能。
3.1.3 遠程控制終端
遠程控制終端主要是依賴于工控機實現的上位機數據管理和狀態監控,需要專門開發一套面向數控車床加工、生產和自動控制的軟件程序,以實現對數控車床的遠程化、網絡化、自動化控制,真正實現無人值守的功能。
基于PLC的數控車床電氣自動化改造框圖
3.2 PLC電氣控制系統的設計實現
本研究論文以CK6140普通數量機床為具體研究對象,詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結構功能的分析,可以確定整個機床電氣化、自動化改造,一共需要實現14個系統輸入,9個系統輸出。結合控制要求,這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC,輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據對數控機床的各模塊控制功能的分析,選用合適的接觸器、繼電器、開關、輔助觸點等電氣控制元件,與PLC共同實現對電氣設備的控制,比如PLC通過接觸器控制電機模塊,PLC通過繼電器控制電磁閥等部件,從而完成基于PLC控制的數控車床電氣化改造。
4 結語
隨著電氣設備的越來越復雜,工業生產對于電氣控制的要求也越來越高,基于PLC的自動化控制技術得到了廣泛的應用,逐漸成為了當前工業自動化生產控制中的主流技術之一。采用PLC技術最大的優勢在于實現自動化控制同時具有較高的可靠性和抗干擾能力,極大的避免了由于采用單片機技術而造成的系統不穩定現象。本論文結合電氣控制詳細探討了PLC自動化技術的應用,給出了具體的系統設計實例,對于進一步提高PLC自動化技術的工業化應用具有很好的指導和借鑒意義。
關鍵詞:掘進 遠程控制 懸臂 煤巖識別
1、引言
我國是一個產煤大國。到2010年底,全國年產120萬噸及以上大型煤礦661處,產量18.8億噸,占全國的58%,巷道掘進工程量巨大。煤礦要實現可持續健康發展,采掘平衡至關重要,但我國煤炭企業管理上依然存在著嚴重的“重采輕掘”問題。掘進機是實現煤礦機械化掘進的關鍵設備。掘進技術、裝備和工藝水平,直接關系到煤礦生產的采掘接續、生產能力、經濟效益。正因如此,我國綜合機械化掘進程度正逐步提高,綜合機械化掘進已成為我國煤炭生產和安全高效礦井建設必不可少的技術支撐。近年來,我國煤礦掘進技術裝備得到了突飛猛進的發展,適應煤巷及半煤巖巷的掘進范圍越來越廣,并開始研制巖巷掘進機,機型種類齊全,并向著連續切割、框架結構、控制模塊化方向發展。
2、掘進技術裝備新進展
2.1 掘進機遠程控制技術
目前普通掘進機還是主要靠人工操作,操作者勞動強度大和安全保障性較差。國家“863計劃”重點項目“掘進機遠程控制技術及監測系統”課題,綜合應用自動化、智能化和信息化等高新技術,研制了掘進機任意斷面自動截割成形控制系統,可自動截割出任意巷道形狀的規整斷面,提高了巷道成形質量;提出了掘進機機身位姿絕對誤差檢測原理及方法,實現了高精度定向掘進;研制了掘進機遠程監控系統與遠程無線遙控系統,實現了掘進機遠程控制、遙控和狀態監測;研制了掘進機遠程監測診斷系統,實現了對掘進機運行狀態參數的實時監測與顯示,并具有遠程故障診斷和報警等功能。該項目的研制成功,填補了國內采掘監控技術空白,帶動了我國掘進裝備整體技術的提高,對我國實現煤礦井下無人工作面開采具有深遠意義。
2.2 巖石掘進機
巖巷掘進,就是在巖石層開掘巷道。在以前,開掘巖巷只能采用先打眼放炮,再人工清理渣石的辦法,不僅效率極低,而且放炮產生的粉塵對職工的健康造成極大危害。石煤機公司于2009年向市場推出了系列巖石掘進機,該類掘進機截割巖石過程中不用放松動炮就可直接進行截割,具有性能穩定、故障率低、智能全遙控功能、可實現巷道的自動截割成形等特點,可有效保證礦工安全、降低礦工勞動強度、有效提高掘進機的掘進速度。解決了我國煤巷掘進巖石硬度高、開采難度大、相關設備落后、依賴進口等難題,填補了我國大功率、橫軸、智能化截巖掘進機的空白。EBH300(A)型巖石掘進機在開灤集團東歡坨礦井下進行巖巷掘進中,創造了22個工作日進尺200.2米的佳績,巖巷掘進速度屬于國內領先。該型掘進機在新汶礦業集團、鶴崗礦業集團、內蒙長城集團等公司中使用良好。新礦集團協莊煤礦自主研發設計、自主制造生產、擁有完全自主知識產權的EBZ230大功率硬巖綜掘機在+24°的2202回風巷一舉創出了月進尺800米的驚人佳績,大大提高了該礦井的掘進機械化水平。
2.3 多功能掘進機
中煤集團所屬石煤機公司自主研發的國內首臺多功能掘進機可實現一機兩用。在巷道掘進過程中,能夠根據巖石硬度決定采取機掘作業還是鉆孔炮掘作業,并能快速實現兩種功能的互換。不僅有效降低了勞動強度,提高了巷道掘進速度及工作效率,而且降低了對作業空間的要求,擴大了巷道適用范圍,為煤礦巷道掘進作業提供了一種安全高效的新型煤機裝備,為國內掘進機產品首創。
2.4 懸臂式掘進機
開灤集團與上海科煤機電有限公司共同研發的EBH120懸臂式掘進機采用了分節可折轉切割臂型式的創新技術,結構新穎、設計合理、切割斷面大、切割效率高,裝煤效果好,有利于煤巷、半煤巖巷單進效率的提高,適用于硬度f≤6的煤巷與半煤巖巷掘進。解決了鏟板與切割臂干涉、切割臂挑頂、臥底、挖支架柱窩、擺動不靈活、司機視野不開闊、裝煤效果差等主要技術難題。
2.5 煤巷自動化快速掘進自動糾偏與煤巖識別技術
潞安集團王莊煤礦聯合國內有關科研院所、煤機廠家等單位合作完成的國家863重點科技項目“煤巷自動化快速掘進自動糾偏與煤巖識別技術研究與實踐”,先進可靠、自動化程度高,達到了國際領先水平。該技術應用后,掘進機平均月進尺達670米,最高月進尺達690米,工作面用人每班由10人減少到5人,掘進工作效率比原來提高了一倍,原煤品質也得到了改善,年掘進經濟效益可增加1300多萬元。
關鍵詞:電廠安全生產;遠程監控;自動控制;遠程監控
中圖分類號:TM764
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)19-0033-02
隨著計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術等的快速發展,逐漸形成了工業控制的數字化、智能化與網絡化,使計算機控制系統逐步從集散控制系統(Distributed Control System,DCS)走向以現場總線為基礎的分布式現場總線控制系統(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集當今計算機技術、網絡通信技術和自動控制技術為一體的當代最先進的數字化網絡計算機控制技術,是一種全分散、全數字、全開放的控制系統,是自動控制技術發展的焦點和熱點,被譽為工業自動化領域具有革命性的新技術。
目前全國很多電廠都在實施生產系統的遠程自動化控制改造,采用FCS技術構建環繞全電廠的安全生產遠程監控系統是必然趨勢,因此,本論文將主要針對電廠內安全生產遠程監控系統的構建進行分析,以期和同行共同討論。
一、基于CSS架構的遠程監控系統設計
(一)系統的架構模式選擇
按照系統終端情況的不同,可將該數據采集監控系統的開發模式總的分為B/S(瀏覽器/服務器)和C/S(客戶端/服務器)兩種結構模式。B/S結構的系統以服務器為核心,程序處理和數據存儲基本上都在服務器端完成,用戶使用IE瀏覽器就可以進行事務處理。C/S結構的系統以服務器作為數據處理和存儲平臺,用戶在終端安裝特定的程序來進行事務處理,然后再將數據傳遞到服務器端。
結合上述分析,本論文采用C/S/S模式結構。C/S/S模式也叫客戶/應用服務器/數據庫服務器結構Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是從C/S模式發展而來的。這種模式中的三層架構“分工”明確。客戶端負責程序的應用和數據的讀取、分析等前臺操作,應用服務器存放并運行信息系統的業務邏輯,數據庫服務器存放并管理信息系統的數據。由于在客戶端和數據庫服務器之間使用了應用服務器來處理業務邏輯,大大減輕了數據庫服務器的壓力,極大地提高了系統的并發處理能力;另外,由于用戶的請求是發向應用服務器而不是數據庫服務器,使得數據的安全性大大提高,數據庫服務器的主要職責由應付客戶端的數據請求,也為了實現數據的網絡共享,故這種結構非常適合實時響應性、安全性、數據吞吐率等性能要求較高的系統,同時它也繼承了C/S結構的優點,目前這種方式是最可靠、最能完美體現電廠大范圍內的遠程監控系統的控制特點及要求。
(二)系統層次結構設計
1.上位機系統層次分析。電廠安全生產遠程監控系統采用三層C/S/S體系結構,使得用戶只需要通過客戶端即可輕松完成和實現豐富的信息管理等多種功能,整個上位機系統由客戶端應用程序、應用程序服務器和數據庫服務器三個層次構成,其中客戶端應用程序主要完成對電廠遠程監控系統的信息管理及控制等操作;應用程序服務器主要集成對全電廠安全生產管理系統的控制、管理程序;數據庫服務器主要是用于存儲電廠安全監控系統的生產、監測監控數據,以備查用。
2.下位機系統層次分析。既然要實現全電廠安全生產的遠程監控,就必須要借助網絡層實現對底層電廠生產設備、生產過程的遠程監測監控,如對鍋爐設備、水輪發電機組等生產設備的遠程監測及監控,因此對于下位機系統的層次構成,主要是由傳感采集設備(即傳感器)完成對生產設備的特征數據的采集,通過數據采集卡加載網絡通信模塊完成數據的網絡遠程傳輸,傳輸到上位機系統的數據庫服務器,并由用戶通過客戶端應用程序,通過調用應用程序服務器中的遠程管理控制程序,實現對底層設備的遠程監測與監控。
3.網絡傳輸層分析。根據電廠生產設備分布式的特點,以及對電廠生產過程遠程監控的要求,本論文采用現場總線技術,同時借鑒工業以太網的統一通信協議的特點,對面向全電廠布置的分布式安全生產系統實施遠程監控。遠程通信網絡布置要合理,這是在網絡傳輸層布置時必須遵守的。
(三)遠程監控系統的控制實現方式
電廠的遠程控制系統的控制方式采用遠程控制與現場手動控制相結合的方式。首先要實現相關生產設備及生產過程的遠程控制功能,這主要依賴于對底層設備的控制數據的組態而實現,通過上位機的客戶端程序,實現對電廠安全生產的遠程控制功能;其次,是要在相應的生產設備或生產過程現場配備手動控制開關,以滿足不同的優先級控制需求,也有利于對相關生產設備的現場檢修、維護和系統改造升級等。
二、電廠安全生產遠程監控系統的實現
(一) 遠程視頻監視系統設計
1.視頻信號傳輸方式。工業電視系統的信號傳輸有兩種方式:電纜傳輸和光纖網絡傳輸。這里選定光纖作為電廠遠程視頻監控系統的傳輸介質,結合目前現場總線發展的新技術,依靠最先進的工業以太網通信技術實現電視監控系統的聯網傳輸。
2.系統設計。電廠生產遠程視頻監控系統主要由前端攝像設備、視頻控制設備、光纖數據傳輸設備和視頻輸出設備等部分組成。(1)前端攝像設備。前端攝像設備即為安裝在社區內的各個布點場所的攝像機。地面使用的攝像機由于監控范圍較大,大部分使用的是云臺攝像機,云臺是一個能進行水平和垂直兩個方面運動的裝置,安裝于其上的攝像頭能夠實現水平350°,垂直90°全方位攝像,因此選用彩色全方位攝像儀。(2)視頻控制設備。視頻控制設備是監控系統的心臟,可以分前向設備與后向設備,前向設備主要包括視頻服務器,主要功能是實現視頻信號的聯網;后向設備主要由光發射機、光接收機、視頻分配器、視頻矩陣控制切換系統、處理器、云臺控制器等組成,一般安裝在總調度室,完成視頻圖像的接收與處理,遙控云臺的全方位移動,調節鏡頭焦距的變化以及各種輸出信號的控制。(3)光纖數據傳輸設備。數據傳輸設備主要采用光纖進行傳輸,同時需要為整個傳輸系統配備交換機及流媒體服務器等設備,實現視頻信號的全數字化傳輸。采用光纖的最大優勢就在于可以遠距離而無失真的傳輸視頻數據信號。(4)視頻輸出設備。視頻輸出設備主要包括監視器、DLP大屏幕和硬盤錄像機,調度室的工作人員可以通過監視器、DLP大屏幕對控點進行24h監控,也可通過硬盤錄像機將攝像機圖像保存下來,為電廠安全生產提供必要的數據信息。
(二)遠程數據傳輸通信協議設計
通信應用服務程序和監控終端間的通信方式是基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信,因為這種通信協議是目前現場總線中最為主流和應用最為廣泛的通信協議之一,用來傳送各種監控數據、信息和控制命令等,具體的通信協議如下:
幀組成字段的意義:
1.IP地址用來標識發送者的網絡地址,用long表示。
2.類型表示通信類型,共分為2種,即:查詢和應答,用byte表示,其中0x01表示查詢,0x02表示應答。
3.時間指當前系統時間,表示幀發出時的本機系統時間,在中心服務器發向端局監控機的查詢幀中用于校對監控機的系統時間,用time_t表示,即精確到秒級。
4.數據長度用來表示后跟數據的總長(字節,不包括長度本身及以前數據),用long表示。
5.數據是指具體的數據,其組成及解釋隨類型不同而變化。只要在需要實現遠程監控的設備或機房內布置了采用該通信協議的現場總線,那么該生產設備或生產過程就可以被集成到全電廠安全生產監控系統的平臺上,實現安全生產的遠程監測與監控。
(三)遠程監控系統的接口設計
接口是指通信服務器和底層的遠程監控終端之間的通信接口。
通信服務器和監控終端之間的通信接口,采用基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信方式,包括以下部分:
1.系統對時:監控終端定時向通信服務器查詢系統時間,把本機時間和通信服務器時間進行同步。
2.查詢一個機房運行狀態。
3.查詢一個班組:當監控終端主機監控一個班組時,定時向通信服務器發查詢本班組所有機房運行狀態的命令。對獲得的機房數據進行處理。
4.查詢所有機房:當監控終端主機監控所有機房時,定時向通信服務器發查詢所有機房運行狀態的命令。對獲得的機房數據進行處理。
5.查詢通信狀態:監控終端主機定時發送查詢交換機當前通信是否正常的命令。
6.接收報警:監控終端主機接受通信服務器發送的報警信息并進行處理、顯示。
三、結語
電廠是我國重要的電力能源輸出基地,對于全國數千個電廠而言,實現生產過程的遠程自動化控制,是提高我國工業生產自動化、智能化水平的重要要求,同時對于生產設備和生產過程的遠程安全監控,也是不可缺少的。本論文對電廠安全生產遠程監控系統進行了分析設計和討論,給出了完整的遠程控制方案和遠程監控的實現手段,對于提高自動化水平和計算機自動控制在電廠安全生產遠程監控系統中的應用具有一定的指導和推廣意義。
參考文獻
[1]劉桂芝.智能社區網絡視頻監控報警聯動系統的設計[J].微計算機信息,2005,(28).
[2]倪海燕,馬常旺,胡超.基于多線程技術的智能小區管理服務系統構建[J].寧波大學學報(理工版),2006,19(1).
關鍵詞:水泵;遠程控制;物聯網
中圖分類號:TP391.41
文獻標識碼:A
DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2015.09.017
0 引言
由于我國的地理位置情況,我國的氣候受季風影響較大,降水量的地區、時間分布不均勻,從而導致河流的流量和水位變化較大。以我國秦嶺淮河以北、黃河流域下游地區為例,每年七八月份,由于亞熱帶季風影響,降雨量驟升,河流水量劇增,水位快速上升,從而會引發洪澇災害,從而導致大量的生命、財產損失。產生洪澇的原因除了降雨之外,還有一些其他的氣象和水文因素,例如:溫度、濕度、降水間隔、水流流速、風速、風向等。而隨著氣象技術、傳感器技術的發展與成熟,人類已經可以獲取到持續的氣象和水文數據;同時,隨著大數據時代的到來,大數據處理和分析技術的成熟,對長期的氣象、水文數據進行數據分析和挖掘已經成為了可能,從歷史的信息中挖取和洪澇災害有關的信息,從而進行防洪預警已經成為了當前的研究熱點。
氣象與水文是洪澇災害的客觀原因,同時,洪澇災害往往也由一些人為原因造成,比如排水能力差,排水不及時,防洪工程響應不及時,質量不過關等因素。針對質量不過關等問題,政府需要加強對水利T程質量的監管力度。而針對響應不及時等問題,即可通過數據分析、預測方法配合防洪設備的遠程控制等技術來解決。以泵站為例,可用本論文設計的泵站遠程監控系統來實現水泵的遠程啟動與調整,調整排水量,從而減輕洪澇災害的影響。
針對洪澇災害這一問題,本文提出了基于結構化支持向量機(Structured Support Vector Machine)的泄洪聯動技術研究。通過歷史的洪澇信息訓練學習模型,并根據觀測到的水文信息對洪澇災害進行預測,生成各水泵的工作策略向量。并根據該向量通過遠程監控系統進行水泵的控制與調度,盡可能預防洪澇災害。
1 基于結構化支持向量機的泄洪聯動設計
防洪泄洪作為水利水文監控系統的重要功能需求之一,如何準確地進行洪澇信息的預測預警,實現其智慧化是目前國內外的研究熱點。目前較為經典應用較廣的洪水預測調度模型主要包括流域水文模型(如新安江模型)、河道演算水文學和水力學模型(如Muskingum Method、動力波演進模型)和據流域特制模型(如陜北模型、河北雨模型)。在“新安江模型”中檢測站實時監測流域溫度、相對濕度、河流徑流量等;然后對所采集監測數據進行數據挖掘處理,通過各種擬合方法確定該地區植被覆蓋面積、土壤滲透系數、飽和蓄水量等相關水文參數的置信區間;最后在已確立的模型基礎上對水文數據(如降水量、水位等)進行演算,修正模型參數。目前來說,國外的河流代表模型有TOPMODEL模型(Topography BasedHydrological Model)和SWAT模型(Soiland WaterAssessment Tool)等。
結構化支持向量機(Structured Support VectorMachine)是一種機器學習算法,它泛化了機器學習中支持向量機(Support Vector Machine)的分類器(classifier),從而使得其可以預測復雜的結構。結構化支持向量機可以用于預測樹狀結構(Tree),有序表結構(Sequence),當然也可以用于預測向量(Vector)。在實際的水文信息分析中,往往需要考慮到眾多的影響因素,比如上文提到的降雨量、降雨間隔、水位、濕度、溫度等,這些影響因素也被成為分析問題的指標。
而對于氣象和水文信息而言,這些指標往往存在以下兩大特征:
指標規模龐大:
對于水文數據而言,由于每時每刻的氣象和水文情況都在改變,即每時每刻都有新數據產生,數據規模龐大。而且對于氣象和水文信息而言,一段較長時間內的數據才對分析工作有著重要作用,往往需要分析一年,十年甚至一世紀的數據才能得到有效分析結果,因此,對于指標而言,數據規模龐大是一個明顯的特征。
指標之間存在重疊:
水文數據指標間往往不是獨立的,而是存在重疊的,比如降雨指標會影響水位指標,也會影響濕度指標。這些重疊的指標一方面會導致分析問題變難,分析工作變重,也會導致大量的計算浪費。
針對以上問題,本文首先采用主成分分析法來降低數據的維度,即只選取關鍵的指標,從而減少重疊指標造成的影響,也可以顯著的減少計算量,再引入結構化支持向量機進行聯動處理。本方法旨在利用降維的思想,把多指標轉化為少數幾個綜合指標。其步驟如下:
2 基于結構化支持向量機的泄洪聯動技術實現
本文設計的泄洪聯動技術主要涉及到以下兩部分工作:1)通過主成分分析法對數據進行降維,從而減少計算量和由數據重疊問題造成的結果不準確;2)通過結構化支持向量機根據歷史的氣象、水文信息對水泵策略進行預測。而這兩部分則均為數據分析任務,計算量較大,計算速度較慢,因此本文將以上兩個算法作為離線程序,每天定時運行,生成相應的結果,便于管理員進行決策。數據的輸入系統包括:
(1)泵站采集數據處理系統
泵站采集數據處理系統對泵站數據進行遠程監測,功能主要包括:統計和記錄主要電氣設備的動作(將系統采集到的泵機運行狀態等數據進行分類處理并保存);事故及異常統計記錄;參數越限統計(對參數越限等異常進行必要的統計,同時在必要時進行警示,并可根據需求生成報表);運行日志及報表打印。
(2)遠程自動化控制系統
可通過本系統所設計開發出的主體水利信息化管理軟件來對泵機進行啟停控制。系統根據實時運行狀態,按照預設控制參數和模型實現對泵站機組的自動控制。站點泵機的控制可通過切換開關轉換到“手動操作”或者“遠程控制”。
當控制方式被切換到遠程控制方式時,除了站點值守人員操作站點上位機實現對機組的控制外,中控室和有權限人員也可以直接實現對站點設備的相應控制,從而實現泵站的少人甚至無人操作,大大減輕人員工作量。
在現場安裝的傳感終端遠程監測模塊,完成對站內機組、電氣設備及周邊設施環境的實時監控,同時提供和管理上位機的遠程通訊接口。通過485串行總線等通信方式,站點管理人員可以實時監測該站點動態數據和了解各操作中的主要工作過程。
站點監測的對象主要包括:機組電壓、電流;機組溫度;水位等。
站點上位機對監測的數據可以以數字和圖形兩種形式進行實時顯示,它通過各種動態的圖文來表示整個泵站各種設備的實時狀態,給人以生動、直觀的操作效果。
(3)泵站遠程監控軟件系統
泵站遠程監控軟件系統是為了實現抗旱與排澇泵站組成的泵站集群的信息化、智能化的開發、管理,因此是整個系統的核心組成部分之一。通過該軟件系統可以實時顯示各個分站的運行情況,如泵機電壓電流、泵機溫度、進水口水位、排灌量等重要信息。遠程控制機組的啟、停轉換;且能對系統故障進行白診斷,能有效地保護機組的安全運行,進而幫助運行人員發現事故隱患等。
基于主成分分析法的水文信息降維法關鍵算法實現:
1.標準化矩陣:
function std=cwstd(vector)
cwsum=sum(vector.1);%對列求和
[a,b]=size(vector);%矩陣大小,a為行數,b為列數
for i=l:a
for j=l:b
std(i,j)=vector(i,j)/cwsum(j);
end
end
2.計算主成分:
Function result=cwfac(vector);
std=CORRCOEF(vector)%計算相關系數矩陣
[vec,val]=eig(std)%求特征值(val)及特征向量(vec)
newval=diag(val);
[y,i]=sort(newval);%對特征根進行排序,y為排序結果,I為索引
For z=1:1engm(y)
newy(z)=y(1ength(y)+l-z);
end
rate=y/sum(y);
newrate=newy/sum(newy)
sumrate=0:
newi=[];
for k=length(y):-l:l
sumrate=sumrate+rate(k);
newi(length(y)+l-k)=k;
if sumrate>0.85 break;
end%記下累積貢獻率大85%的特征值的序號放入newi中
end
基于結構化支持向量機的泵站策略預測關鍵算法實現如下:
pann.pattemS=pattems;
pann.1abels=labels;
pann.10ssFn=@lossCB;
parm.constraintFn=@constraintCB;
pann.featureFn=@featureCB;
parm.endIterationFn=@iterCB;
parm.dimension=10;%經過主成分分析法后的數據維度為10
pann.verbose=l;
1nodel=svm_stmct_1eam('-c 10-o 2-v l-e 0.00l',pann);
關鍵詞:維護;遠程;桌面技術;多媒體;計算機
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)05-1249-02
隨著計算機的日益普及,為提高教學質量,許多學校都建有數量眾多的多媒體教室和機房,多媒體教室和機房的使用給教學帶來了很多的方便,但同時增加了日常的計算機維護工作量,系統一旦出現故障,上課老師都希望能及時得到解決,時效要求非常高。這些教室分布在不同的樓棟、樓層,計算機管理員疲于奔跑,效果卻不理想。利用遠程桌面控制技術,為上課老師進行遠程協助,傳遞數據文件,進行系統維護,可以有效地解決該問題,給計算機管理員帶來計算機維護的福音。
1 遠程桌面介紹
遠程桌面必須有遠程桌面連接組件,微軟公司從Windows 2000 Server開始提供遠程桌面連接組件,但在Windows 2000 Server中它不是默認安裝。該組件一經推出就受到了很多用戶的擁護和喜好,所以在Windows XP和2003中微軟公司將該組件的啟用方法進行了改革,通過簡單的勾選就可以完成在XP和2003下遠程桌面連接功能的開啟。
當某臺計算機開啟了遠程桌面連接功能后,我們就可以在網絡的另一端實時操作和控制這臺計算機,如在上面安裝軟件,運行程序等,所有的一切都好象是直接在該計算機上操作一樣。這就是遠程桌面的最強大的功能,通過該功能網絡管理員可以在家中安全地控制單位的服務器,可以在辦公室控制教室里的主機,而且由于該功能是系統內置的,所以比其他第三方遠程控制工具使用更方便、更靈活。
2 遠程桌面服務端設置
把接受遠程桌面控制的電腦稱為服務端。要能實現遠程桌面控制,必須對服務端做簡單的設置,才能讓其他電腦(客戶端)登錄。本文選擇Windows XP系統截圖,其他系統類似。
第一步:為主機添加一個用于遠程登錄的用戶。包括設置他的用戶名和密碼,權限屬性等,如圖1和圖2所示。設置用戶名tangmeiyu,隸屬于Administrators和Users組,其中默認是隸屬于Users組。
第二步:在桌面“我的電腦”上點鼠標右鍵,選擇“屬性”;在彈出的系統屬性窗口中選擇“遠程”標簽;在遠程標簽中找到“遠程桌面”,在“啟用這臺計算機上的遠程桌面”前打上勾,再選擇“選擇遠程用戶”,在遠程桌面用戶里點擊“添加”,選擇“立即查找”,找到用于遠程登錄的用戶后確定即可看到如圖3所示界面,其中tangmeiyu是用于遠程訪問的用戶,Administrator是系統默認的用戶,但密碼為空時,Administrator也不能遠程訪問。
最后點擊確定,就完成Windows XP系統下遠程桌面連接功能的啟用。
3 遠程桌面客戶端登錄
1)Windows XP和2003操作系統:
這兩個系統將遠程桌面連接程序內置到附件中,我們不用安裝任何程序就可以使用遠程桌面連接。
第一步:通過任務欄的“開始->程序->附件->通訊->遠程桌面連接”來啟動登錄程序。如圖4所示。
第二步:在圖4界面中的“計算機”處輸入開啟了遠程桌面功能的計算機IP地址。
第三步:點擊“連接”按鈕后我們就可以成功登錄到該計算機上了,如圖5所示。和操作自己計算機一樣方便和快捷。
2)其他Windows操作系統:
Windows 2000及以前的Windows系統沒有將登錄工具放到附件中,我們有兩個方法獲得登錄器并實現遠程桌面的連接功能。
方法一:使用XP光盤登錄器――MSRDPCLI
在XP系統光盤盤符\SUPPORT\TOOLS目錄下有一個叫做MSRDPCLI.exe的程序,該程序實際上是一個遠程桌面連接登錄器,在Windows 98/2000機器上運行XP光盤目錄下的MSRDPCLI.exe,將自動安裝遠程桌面連接程序。安裝過程非常簡單,直接選擇“下一步”即可。完畢以后通過“開始->程序->附件->通訊->遠程桌面連接”就可以登錄網絡開啟遠程桌面功能的計算機了。
方法二:第三方登錄器
網絡中有很多站點都提供了遠程桌面登錄器的下載,我們在Windows 98系統或Windows 2000系統上下載該登錄器就可以完成登錄遠程桌面的功能。
4 多媒體教室維護
利用Windows 的遠程登錄,我們給需要遠程操作的多媒體的計算機主機固定一個IP地址,提前添加一個可以遠程登錄的帳號,如果需要對多媒體計算機進行維護的話,我們只需要計算機管理員通過任何一臺計算機連接到多媒體教室和機房的主機,就可以對其進行像本地電腦一樣的操作,所有的問題也就可以迎刃解決,而且計算機管理員也從手忙腳亂中解脫出來,可謂一舉兩得。
參考文獻:
[1] 常永昌.馮新喜.王芳.一種遠程控制軟件的設計與實現[J].計算機應用,2003,3.
關鍵詞:供電;變電站;設備;
中圖分類號:U223文獻標識碼: A 文章編號:
前言
隨著國民經濟的發展和電力供給消費的日益增加,變電站數量增長迅速。電力行業為了順應減員增效的改革潮流,變電站無人值班模式在各地推廣。目前,計算機和通訊技術的發展,使得凡具有“四遙”功能(即遙測、遙信、遙控、遙調)的變電站就已經具備了無人值班運行的條件。
選題背景及其意義
然而,近年來電力設施遭人為破壞及偷盜情況頻頻出現,電力管理部門對變電站安全防范的需求極為迫切,因為人民的生活、生產與電力行業息息相關,一旦電力設施遭破壞,就會造成大范圍停電,后果不堪設想。因此,運用最新的計算機技術、網絡通信技術、無線傳輸技術,建立完善的、智能的變電站輔助系統,實現變電站各輔助設備數據整合、二次共享利用,集中管理,對變電站人員進出、各區域環境、溫度、設備狀態、火災、水災、電纜溫度、高壓開關溫度、周界等進行實時在線全方位監控,并有效降低各種運行成本,是無人值班變電站智能化管理必然的趨勢。
國內外研究動態
為保障變電站設備的正常運行,存在著多套保障系統,這些保障系統被統稱為變電站輔助系統。輔助系統的存在大大提高了變電站設備的運行安全性,已經成為了變電站內不可或缺的內容。
國內供電企業、設計院、電力設備廠家對于變電站輔助系統和設備的設計及應用做了研究和探索,其中對于視頻監控、安防系統的研究及應用占絕大多數。從2009年提出建設堅強智能電網以來,一大批對智能變電站的介紹的論文涌現而出,但多數為智能變電站網絡的構建及設備在線監測系統的研究。
目前,各地區供電公司或檢修分公司分別在不同的變電站或公司內部區域現場建立了各自的單元安全設施,如視頻、消防、門禁、防盜聯網告警系統等。但傳統變電站內輔助系統具有以下特點:
(1)標準不一,互不兼容
目前變電站輔助系統中各個子系統大多為獨立建設實用,存在多廠家設備共存,數據產生、儲存、傳輸格式各不相同、技術標準互不統一、互不兼容,難以形成統一有效的管理;各個子系統信息不能共享,在變電站內形成了輔助系統的多個信息孤島,無法滿足變電站集中管理、統一監控的要求。
(2)各子系統間相互獨立,無聯動機制
現有的各輔助子系統均自成體系,互相獨立,缺少以事件為核心的多系統聯動策略和機制,對事前預防、事中跟蹤、事后分析缺乏有效的支撐手段,尤其是視頻監控子系統作為“四遙”的有力補充并沒有起到應有的作用。同時各子系統的信息監測與控制功能脫節,無法根據變電站運行維護的需求實現智能調節、自動控制等高級應用。
(3)報警監控模式被動,容易誤報、漏報
現有的輔助系統缺乏智能化、主動化的管理手段,變電站多采用人為主觀判斷的被動監控模式,這很容易由于人員的主觀因素而產生誤報、漏報現象,甚至是報警信息無人處置。同時報警信息的多頭管理,無專人監控,容易造成問題不能閉環處理。
(4)各輔助設施的控制局限性
目前變電站輔助系統的自動化程度較低,部分設施需要不同人員的人工手動直接控制,遠遠不能滿足變電站的智能化自動控制需求。
(5)設備資源浪費,運行維護成本高
各種獨立的輔助設備各自為陣、分散管理,造成人力和設備的嚴重浪費,不僅運維成本高,而且影響工作效率。其中部分設備長期運行不正常,日常實用和專業維保脫節,對變電站的安全穩定運行帶來了很大的隱患。
基于以上情況,為滿足變電站長期安全穩定運行的需要,必須妥善解決目前變電站輔助系統存在的問題,實現整個變電站所有輔助系統聯網集中監控、統一管理、有機配合、信息共享。
三、課題研究內容
基于對目前國內外變電站輔助系統分析總結,本課題將研究設計一種智能化的安全生產在線監控系統,將變電站各種需要的輔助功能通過先進的數字遠程監測、遠程控制技術和IT網絡傳輸技術搭建在一套集監控、門控、環境、設備監測、遠程控制為一體的智能化安防統一平臺之上,實現監測變電站的實時運行環境,對變電站各種設備的運行狀況及影響變電站安全運行的因素實現在線全方位監控,為變電站的安全生產提供可靠的保障,并有效降低實際運行維護成本。相對于目前變電站內各種輔助系統,本課題研究設計的統一平臺主要在以下幾個方面進行著重提升和改進:
1. 對所有子系統進行統一管理、集中監控;
2. 所有子系統實現信號的統一上傳、統一聯動、統一控制;
3. 重點考慮各子系統之間的聯動關系,對數據進行充分的二次利用;
4. 采用模塊式管理,變電站可以根據自身需要任意選擇所需的子系統;
5. 數據庫格式和數據接口實現統一,使設備運行維護擴展更加便捷。
6. 各子系統可以獨立運行,最大限度保證整個平臺的穩定性。
研究方案及難點
研究方案:
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景
1.2 國內外研究現狀
1.3 論文的主要工作
第二章 變電站智能化安防統一平臺概述
2.1 變電站安防需求分析
2.2 統一平臺的組成及概述
2.3設計思想和原則
第三章 變電站智能化統一平臺的設計
3.1 統一平臺的體系結構
3.2 子系統方案設計
3.3 統一平臺軟件設計
第四章 變電站智能化統一平臺的應用論證
第五章 總結
研究難點:
1、各子系統的統一聯動、控制
平臺的各個子系統都應可靠聯動,其相互作用的策略應基于實際運行經驗,并考慮到預想事件的發生。
2、數據的二次利用
實現各個子系統產生數據的二次共享利用,必須要統一各個子系統數據發生格式、傳輸格式和存儲格式,而目前運用中的各安防系統均沒有統一的數據標準。
3、模塊式管理
實現模塊式管理必須采用分層共享的系統體系結構。
預期成果和可能的創新點
預期成果:
研究設計一種智能化的安全生產在線監控系統,將變電站各種需要的輔助功能通過先進的數字遠程監測、遠程控制技術和IT網絡傳輸技術搭建在一套集監控、門控、環境、設備監測、遠程控制為一體的智能化安防統一平臺之上,實現監測變電站的實時運行環境,對變電站各種設備的運行狀況及影響變電站安全運行的因素實現在線全方位監控,為變電站的安全生產提供可靠的保障,有效降低實際運行維護成本。并在實際變電站中得到初步應用。
可能的創新點:
1、先進的平臺體系結構
統一平臺將采用分層分布的體系結構,分別是源數據采集層、數據持久層、業務邏輯層、表示層,保證平臺的先進、安全、可靠等設計原則。
2、先進的模塊式架構
統一平臺將采用模塊式架構,可以根據不同的變電站需求,選擇任意功能的模塊。降低了變電站輔助系統改造的成本,并且實現了運行過程中易擴展、易操作、易維護等要求。
3、完善的系統報警上傳邏輯和聯動技術
統一平臺將采用完善的系統報警上傳邏輯,實現從現場各子系統前端信號到各處理終端的實時聯動機制。
4、在線檢測前端設備故障及網絡通訊自恢復機制
通過使用網絡及設備工作狀態智能檢測與捕獲技術,使得當網絡發生故障或設備發生故障并恢復后,在不需要人工重新啟動軟件的情況下,可立即恢復使用,保證整個統一平臺的可靠運行。
六、主要參考文獻
[1] 國家電網公司. 變電站智能化改造技術規范[S]. 2011:5-6.
[2] 康健民, 袁敬中等. 變電站智能輔助控制系統綜述[J]. 華北電力技術,2012(5).
目前的智能家居系統主要基于互聯網,針對目前中國廣大農村互聯網缺乏而移動通信網絡普遍存在等現狀,本文設計了基于移動通信的家居控制與安全系統。系統利用GSM網絡與TC35模塊實現遠程控制通信,利用學習型紅外遙控模塊實現對家電的萬能遙控,利用315M超再生無線通信及人體紅外感應實現防盜報警,是農村普及智能家居系統的良好設計方案。
【關鍵詞】智能家居 GSM 學習型紅外遙控 人體紅外感應
1 前言
21世紀是信息化的世紀,人類對計算機和互聯網的依賴程度越來越高。智能家居是通過物聯網技術將居室內的各種設備(如家電、照明、窗簾、安防等)連接到一起,實現遠程家電控制、照明控制、窗簾控制、防盜報警、環境監測等功能。但目前這些先進的智能家居技術大都是應用在城市高檔小區中,而在廣大農村和偏遠山區卻因為各種限制而難以推廣。但是隨著家電和手機在農村的普及,利用GSM網絡可構建簡單的智能家居系統,讓廣大農民享受信息技術所帶來的生活便捷。本文的主要內容就是利用移動通信網絡為農村等互聯網不發達地區設計符合最基本要求、便捷實用的智能家居系統,作為推廣智能家居系統的一種過渡性設計。
2 系統硬件設計
系統的基本功能:正常情況下,用戶通過手機遠程向系統發短信,系統根據短信編碼,遙控家中電器(如空調、窗簾等)的啟停,也可撥打系統電話進行環境監聽,當有盜賊闖入室內或其它異常狀況出現時,啟動大功率聲光報警器,自動撥打報警電話和戶主電話并短信通知。
2.1 硬件結構
系統硬件結構如圖1所示,主要包括STC89系列單片機作為控制模塊,西門子TC35模塊作為GSM遠程通訊,315M超再生無線收發模塊作為室內中短程通訊,紅外釋熱防盜模塊,HX1838紅外一體化接收及紅外發射二極管作為紅外學習及家電遙控模塊,其它傳感器電路(如溫度、濕度、煙霧等),聲光報警器電路,鍵盤輸入及1602LCD顯示電路。
2.2 遠程控制通信模塊
全球移動通信系統GSM是當前應用最為廣泛的移動電話標準,具有普及度高,幾乎無網絡盲點,只要會打電話、發短信就能操作,在使用飛信、微信等工具發短信控制的情況下更是無需任何額外開支。
TC35 GSM模塊具有成本低、技術成熟穩定等特點,由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等組成。其核心基帶處理器主要處理GSM終端內的語音和數據信號,并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。引腳16~23為數據輸入/輸出,其接口是一個串行異步收發器,符合RS232接口標準,硬件握手信號用RTS0/CTS0,軟件流量控制用XON/XOFF,支持標準的AT命令集,與單片機通過串口進行通訊,引腳24~29連接SIM卡,引腳35~38為語音輸入/輸出接口,連接話筒和揚聲器。單片機通過AT指令對TC35模塊進行初始化和短消息的接收/發送及撥打電話等操作。常用的AT指令如表1所示。
2.3 學習型紅外遙控電路
家用電器的遙控器絕大多數屬于紅外遙控器,為了避免遙控器間互相的干擾,每個廠商的紅外遙控器都具有其特定的編碼,包含廠商固定編碼和面板按鍵編碼。本系統中的紅外遙控部分要求能對居室內所有家電進行遙控,故必須預先對所有家電紅外遙控編碼進行學習,然后存儲、回放。雖然市面上的遙控器的編碼格式各不相同,但是最終都是高低電平組成,所以只要利用單片機對遙控器的發射信號的波形進行測量,然后將測量的數據回放即可,由于只關心發射信號波形中的高低電平的寬度,不管其如何編碼,因此做到了真正的萬能。
本系統使用HX1838紅外模塊,設置按鍵啟動一個學習過程,設置LED指示學習型紅外模塊狀態,紅外接收頭在與單片機連接時,將接收來的紅外遙控信號反相,其正向信號接外部中斷0,反相信號接外部中斷1,通過記錄2個中斷間的間隔時間來測量紅外遙控信號高低電平的脈寬值。
2.4 紅外防盜及近程無線通信模塊
人體體溫恒定37度,會發出特定波長為10微米左右的紅外線,使用HC-SR501探測人體發射的紅外線,內部的熱釋電元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時會失去電荷平衡,向外釋放電荷,后續電路經檢測處理后就能產生報警信號。
室內無線通信選擇315M超再生無線收發模塊,具有功耗低、傳輸距離長、可靠性高等特點,利用PT2262編碼芯片對HC-SR501產生的電信號進行編碼,送給315M超再生無線發送模塊,控制端的315M超再生無線接收模塊負責接收數據,利用PT2272解碼芯片對信號進行解碼,然后送單片機處理,控制聲光報警器工作,并啟動TC35 GSM模塊撥打報警電話、向戶主發送短信等操作。
3 系統軟件設計
3.1 主程序流程
系統首先對設備初始化,然后檢測TC35工作是否正常,接著判斷是否進行家電紅外編碼學習,然后通過按鍵掃描方式查詢是否打開防盜模式,進而查詢是否觸發紅外人體感應模塊,條件滿足時,單片機啟動聲光報警器并通過AT指令控制TC35模塊撥打設定的手機號碼(或報警電話),同時向戶主發短信提示有盜賊闖入。
因為TC35模塊收到的短信文本格式是固定的,在收到短信時只要檢測特定位置的串口數據,與預設數值對比,就可實現對短信指令的判斷,從而執行相應的動作。當判斷收到短信為預設的指令時,單片機通過拉低P2.2的電平控制學習型紅外遙控模塊發射已學習的相應紅外編碼,從而實現遙控家電的目的。圖2為主控單片機程序流程圖。
3.2 學習型紅外模塊程序設計
利用單片機的兩個外部中斷可以測量出紅外遙控編碼的脈沖寬度,將發射信號中高、低電平的時間寬度進行存儲。當要發射紅外信號時,從存儲區中還原出相應的紅外遙控編碼,并調制到38KHz的載波信號上,從而實現學習型紅外遙控的功能。其流程圖如圖3。
4 結束語
本智能家居系統經過實物測試,具有結構簡單、功能完善、運行可靠、成本低廉、易于擴展等特點,特別適合于互聯網普及率較低的廣大農村和偏遠山區,是廣大農村地區城鎮化建設進程中非常合適的智能家居系統的過渡替代品,具有廣闊的發展前景。
參考文獻
[1]卓承軍.家庭自動報警系統設計與實現[J].電子科技大學碩士學位論文,2011(04).
[2]周濤.基于無線傳感器網絡的智能家居安防系統[J].太原理工大學碩士學位論文,2010(05).
[3]張俊.SMS短消息傳輸的遠端控制技術及其實現[J].儀器儀表學報,2003,24(4).
[4]張玉蓮.傳感器與自動檢測技術[M].機械工業出版社,2011(6).
[5]鄧凱.智能化住宅安防系統的應用[J].冶金礦山設計與建設,2000(3).
作者簡介
張景虎(1975-),男,漢族,山東省茌平縣人,碩士,講師,研究方向為信號與信息處理。
孔芳(1976-),女,山東省曲阜人,現供職于曲阜少年兒童競技體育運動學校。
作者單位
Abstract: The fan coil system is currently the most widely used form of an air conditioner. Some domestic and international study conducted by researchers is often the case for a number of projects, from an analysis perspective, does not have universal significance. Energy saving is the theme of this era, air-conditioning systems in hospitals spent a lot of power. In this paper, fan coil air conditioning system controller status of a comprehensive energy analysis, put forward some energy through and methods. The proposed energy-saving methods and measures for new public buildings and old buildings energy-efficient air conditioning system design, transformation and operational management and promotion of a certain reference value.
Keywords: networking; fan coil; energy saving; control; management
中圖分類號:S210.4 文獻標識碼:A文章編號:
一、空調的使用分析和管理模式
在中央空調的日常使用中存在著很多問題。在醫院中,因為想以最快的速度使室內溫度達到最合適,一般會把空調溫度調整到最高或最低,且把風速調整到最大。可是溫度一般是不會達到所設溫度。比如在夏季最熱的時候,把溫度設置為攝氏18度,但實際溫度根本不可能達到。設置完溫度,一般醫務工作人員或者住院患者及家屬,是不會再去設置溫度的。或冷或熱,通常使用人員是會去開窗戶和門的,卻不是再次調整溫度或風機的設置。離開辦公室或者病房時,通常也會不關閉空調的風機盤管系統。若是在這樣的情況下,造成中央空調主機不間斷的工作,給各個風機盤管不間斷輸出冷或熱能,形成人走空調開的現象,這樣造成了極大的能源浪費。
還有,中央空調的使用計量大多是按照面積進行分化,但是在實際當中,占用面積大的中央空調使用量卻不一定是最多。有的科室或病房雖然面積大,但使用人員少或者經常出門。這種會造成大面積的屋子會比面積小而人員多的屋子空調的使用率高。結果,有些使用空調少的屋子的使用人員也沒有節能意識,將空調設置在不合理的使用狀態,并且離開屋內時也不關閉空調,這樣造成了能耗的浪費。
就此可以看出,通過對風機盤管的有效管理和控制,對于中央空調的節能具有重要的意義。
管理模式和方法:
通過對醫院內中央空調的管理和控制,可以大大降低盤管系統的冷能或熱能的輸出,最終降低給空調主機帶來的過大負荷。
通過對醫院內中央空調的風機盤管的聯網控制,運用網絡實現中央空調風機盤管的管理和控制,從根本上消除人走空調卻開的現象、溫度設置不合理等等使用不合理情況
通過醫院風機盤管的聯網管理和控制,對各個室內中央空調的實際使用情況進行有效合理的計量,可為能耗的合理分化提供有效的管理手段,從而為醫院的空調的節能環保提供輔作用。
其他,聯網風機盤管系統還可設置傳感器和自動控制技術,可以通過測量監測屋內的溫度、使用人員數量等情況分析,使中央空調自動管理和控制,從而使整個醫院的中央空調系統實現節能環保。
二、中央空調風機盤管耗能和節能分析
醫院內的中央空調運行大多都使用室內電動閥和控制面板電動閥進行控制,目的是為了使建筑物內溫度平衡、節約能耗。但這種控制方法的使用效果卻不佳。究其原因,在于控制的方式由于使用人員對控制方式的不了解和沒有節能意識,使控制器的使用達不到預期的效果。
中央空調風機盤管的能耗損失:
設定值過低或過高
風機速度過高
使用人員開門窗散熱。
風機盤管的控制器大多是根據設定的溫度值對水管上的閥門進行控制,風機的風速是也是使用人員設定的,而不是隨室內溫度變化進行自動調速的,這就造成了中央空調風機電能損耗。還有就是,使用者為了快速使屋內溫度降低或提高,通常將控制器的溫度值設定極高或極低。但是當屋內的溫度達到適宜溫度時,卻又不將控制器的溫度調回正常值,這就造成了大量能源消耗。加上有些使用人員沒有節能環保意識,在感覺冷或熱時開窗開門,做造成的能源消耗會更大。
經調查計算,在制冷模式下,當控制器的設定值升高1℃能耗會降低8%;在制熱模式下,當控制器的設定減低1℃能耗會減少12%。當改進問題的控制器和使用人員的合理的控制,一臺風機盤管一天可以減少能源消耗的費用是一到兩元人民幣,如果醫院的一幢有五百臺風機盤管,一天可以省五百到一千元人民幣,全年節省180000 元~360000元。
三、 中央空調風機盤管聯網控制系統設計
1、系統結構與功能
⑴系統結構:空調區域內的繼電器輸出模塊和通訊顯示溫控器輸出模塊,經雙絞線將全部的輸出模塊和溫控器一起鏈接,再通過程序組態,最后將數據發到護士站,護士站的電腦再通過瀏覽器進行控制、訪問。
⑵中央空調風機盤管的節能技術
①總線制風機盤管就地控制
將擁有溫度傳感器的區域控制器Evos301和Evos307通過M-BUS總線連接在一起,控制器Evos307的溫度傳感器,與設定值進過系統運算后,最后將結果輸出到繼電器模塊來控制電動二通閥和風機轉速。Evos307除了擁有原有控制器全部功能還具有定時關機和風速自動控制功能。在把設定控制器自動檔時,中央空調風機的轉速可以隨著設定溫度與溫度的差值自動調節,大大的降低了風機的能量消耗。
②風機盤管的遠程控制
風機盤管區域控制器可以支持RS485、Lonworks 、TCP/IP網絡三種通訊方式,可以經網絡進入中央的控制系統,能與大多的自控系統進行兼容。應用智能控制系統,可以便捷地控制整個醫院的中央空調。中央控制的主機電腦上圖可以顯示出醫院內每個屋子的風速、設定值、溫度等參數。當屋內的溫度值超過設定的標準值時自動發出報警,然后控制人員可以遠程控制,重新設定風速、溫度等。設置空調系統的運行時間表,在醫院的辦公室等屋內無人的時間段,將風機盤管關閉,從而杜絕無人空調卻開的現象。
③自動控制
在系統末端設置溫度傳感器、人體感應器等設備,然后根據屋內實際使用情況進行節能控制。在感知屋內的人員是,根據屋內溫度,無人的時間等實際情況,自動控制風機盤管,從而實現節能環保。
⑶中央空調風機盤管聯網控制系統主要功能
①自動控制
通過各種設備自動控制風機盤管的電磁閥等,還可加裝適用的傳感器,根據實際使用情況,經過系統的監測運算自動控制末端風機盤管。
② 計量功能
可以時刻計量每個屋子空調的運行時間及狀態,并通過區域控制器,測量風機面板的運行狀態。通過聯網的監控運算,時時能了解每個屋子的空調使用情況,杜絕各種空調不合理使用情況,為系統的管理提供精確有效的幫助,從而實現系統的節能。
③監控空調及風機面板
經網絡遠程查看中央空調時時運行狀態及各類信息溫度,設定溫度、風速等等,對風機面板遠程監控。
④遠程控制
對風控面板經網絡進行遠程控制,設置溫度、定時、模式等。如,下班后,工作人員可以關閉醫務人員沒有關閉的空調面板。上班時,工作人員可以遠程觀察各個醫院內的辦公室、病房等的溫度和空調的設置溫度,看是否符合空調節能使用標準,不符合的可以遠程對其進行控制,從而達到節能環保的目的。
⑤ 空調使用計量統計和分析
通過網絡和軟件對控制器和面板收集的空調數據進行統計和分析,實現計量和分析功能。這樣可以為管理、結算提供依據。
⑥空調面板控制遠程托管
空調面板擁有遠程托管功能,管理人員經網絡下達命令,進行遠程托管。在此狀態下,空天面板不能被本地操控,只由遠程計算機主機控制空調面板。此功能可以給醫院的管理提供有力的支持。如醫院規定夏季空調設定溫度不能低于24℃,運用遠程托管后,空調使用者不能直接操作,只接受遠程控制,從而實現有效的節能管理,減少能耗。
⒉聯網風機盤管控制系統的主要設備
聯網風機盤管控制系統主要由三種設備組成:風機盤管繼電器輸出控制器、風機盤管控制面板和智能控制器。
⒊ 聯網風機盤管節能分析
聯網風機盤管實現在不影響使用人員舒適度的情況下,通過聯網控制手段,降低中央空調主機的過大負荷,從而為中央空調主機的節能系統擴大了節能的空間。
中央空調主機節能空間主要由設計中央空調時的設計余量和現實使用與全負荷之差值決定。若風機盤管全部在最大值運行,則使中央空調的整個系統的節能空間變小。若是經中央空調風機盤管的聯網控制,可以對系統末端進行有效的管理控制,降低風機盤管系統的能耗,從而降低中央空調主機的負荷,進而擴大了中央空調主機的節能的空間。
四、結論
醫院的中央空調使用率非常高,且耗能也高。為了減少能源的損耗和浪費,醫院的開支。作為中央空調節能的重要一環,聯網風機盤管系統的節能控制顯得尤為重要。
參考文獻
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