時間:2023-08-20 14:39:23
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1智能化建筑的概念及其特點
1.1智能化建筑的概念
智能化建筑指的是以建筑物為平臺,利用計算機和現代建筑等先進的技術手段,對包括信息化、公共安全、建筑管理和信息系統等在內的整個系統進行整合,達到最優的效果,為人們提供安全、健康的生活環境。智能建筑將被用來控制技術、計算機網絡技術和數據庫技術等高科技手段來處理相關信息,這些高科技手段構成了智能系統。通過智能化系統,可以對建筑物進行實時監控,從而提高對整個建筑物的有效管理和監控。
1.2智能化建筑的特點
由于建筑行業對能源運用在資源利用中占有很大比例,隨著社會發展和人民生活水平的不斷提高,如何有效節約資源已引起社會各界的廣泛關注。同時,隨著社會不斷發展,資源節約已成為時代的必然趨勢。而智能建筑的出現,主要目的是為人們提供既安全又方便的生活環境,同時節約能源,減少資源損失。因此,智能化建筑中節能建筑倍受歡迎。
2智能化建筑中節能技術應用的意義
2.1緩解能源緊缺的局勢
隨著全球經濟的發展和能源資源的不斷開發,能源短缺已成為全球性的問題。因此,發展節能減排措施對緩解能源短缺十分重要。建筑業的發展也是如此,在建筑設計中要充分考慮節約能源的概念。而節能建筑在智能建筑中的應用正好緩解了當前的能源短缺形勢,促進了建筑事業的發展,使我國經濟穩步發展。
2.2減輕了環境的壓力
近年來,我國生態環境問題的日益嚴重,和建筑業一直是主要的產業,能源消耗和污染。因此,如何做好環境保護的建設過程,成為人們共同關心的熱點問題。一般來說,智能建筑節能建筑在選材上會選擇節能環保材料,從而大大減少施工過程中對生態環境的壓力。因此,將節能技術應用于智能建筑中,可以有效緩解環境壓力,保證環境的可持續發展。
2.3促進建筑事業發展
隨著現代社會的不斷發展和進步,節能問題越來越受到人們的關注。這使得建筑節能智能化建設對于今后建筑事業的發展起到了良好的引領作用。同時,節能建筑節能理念的設計,可以不斷改善建筑,有效地改善建筑的整體環境,為建筑業的發展提供理論支持和發展條件。
3現代智能化建筑的節能技術應用分析
3.1外墻保溫節能型技術
傳統建筑施工中,利用夏天變冷、冬天變熱能源時,依然有部分能源經由墻體、窗戶、門等區域流失,造成能源損耗。同時,在圍護結構中也存在著墻體能量的過度損耗。因此,采取節能墻體保溫技術可提高建筑智能化和整體能源效率,為保證建筑物的能源效率,應做好圍護墻和外墻外保溫設計和施工,應選擇隔熱效果好,保溫時間長,耐用的墻體材料,保證較低的房屋建筑外部結構的能量消耗。建筑結構是無法改變的,可以采用節能外墻外保溫的設計技術,該技術主要是指主體結構的智能大廈之間的溫度差減少,降低墻體的溫度,室內溫度的影響,從而最大限度地提高墻體結構本身的隔熱效果,降低建筑運行的能量消耗。
3.2屋面隔熱保溫節能型技術
屋面作為智能化建筑中重要結構之一,對溫度反應較為靈敏,同時也是和室外的接觸面積最大的部位,因此,在屋面結構建設中采用屋面隔熱保溫技術十分重要。目前,我國在建筑的屋頂,主要由吸水率低,導熱系數比較小,低密度式的設計方法,并采用高效保溫材料,該方法擴展,原料置于屋頂和防水層之間,提高屋面節能。在實際施工中,應結合實際情況,選擇最合適的原材料,可采用高強度、輕量化、擠塑聚苯板的吸水率強,防火隔熱材料,把鋪法的方式鋪設保溫材料,屋面防水材料。
3.3照明控制節能型技術
照明系統是智能化建筑中重要的電氣系統,也是主要的耗能系統,因此合理的運用照明控制節能型技術來控制系統。采用智能照明控制系統,照明系統可以在自動工作狀態,系統會根據預先設定的一些基本條件的工作,將根據預先設定的時間自動切換,還可通過光開關規劃面積以適應各種要求不同的場景。此外,智能照明管理系統采用可視化控制等方式,通過智能管理實現節能。智能照明控制系統將普通照明轉為智能管理。它不僅給用戶帶來了極大的方便,而且降低了能耗。
3.4中央空調節能技術
中央空調是整個建筑工程中耗能最多的系統之一。因此,中央空調系統的智能節能改造可以創造更大的效益。在現代智能大廈中,應該廣泛應用具有節能環保功能的空調,對于現階段已經大量投入使用的傳統中央空調,也可以通過下述節能措施進行技術改造:1)合理設計。在中央空調的設計、室外環境和室內環境的綜合測定,根據用戶的不同需求,室內和室外的環境條件,選擇合適的設備,降低中央空調系統的能耗;2)循環利用中央空調排放的熱量。在空調運行會產生大量的熱量,這是空調吸收的熱量和發動機發出的熱量之和。對空調系統產生的余熱進行回收利用,并應用熱交換的物理原理。3)定期清潔中央空調。中央空調在運行過程中會產生大量污垢和污垢,會妨礙設備正常運行,增加電耗。因此,在中央空調安裝相應的自動電子除垢儀時,還可以采用常規的熱交換器、管道等人工手段;4)冷水機組群控。考慮到機組運行的有效負荷,根據空調機組有效負荷的變化對冷水機組的運行進行調整,以提高能源利用效率,減少能源浪費。
3.5新能源的利用
1)太陽能的利用。太陽能是一種自然清潔能源,是住宅建筑設計中廣泛推廣的節能設計之一。從能源利用和發展的角度看,近年來太陽能從互補能源發展到“替代能源”。太陽能熱水器是太陽能熱利用的代表性設備。2)低熱利用。地熱能是一種可靠的可再生能源,使人們相信低熱可以作為煤、天然氣和核能的最佳替代能源。另一方面,地熱能是一種理想的清潔能源,能源豐富,在使用中不產生溫室氣體,對地球環境造成的危害不能,可作為冬季供暖的熱泵,夏季可作為冷源的空調。
4結束語
關鍵詞:智能化建筑;節能技術;技術應用
中圖分類號:TU201.5文獻標識碼:A
目前,我國正處于經濟快速發展的關鍵時期,隨著城市化進程的不斷加快,預計未來城市人口將以一千四百萬的速度遞增。這將為城市的建筑行業帶來巨大的壓力。并且,隨著人們節能環保意識的增強,更加注重建筑工程中節能環保技術的應用。在這一發展趨勢的促動下,國內的建筑行業在節能技術應用方面也取得了重大成果。本文對節能技術進行介紹,并探索當前節能技術的應用現狀。
一、現代化智能建筑
現代化智能建筑就是指綜合利用現代化的通信、自動控制以及計算機等現代化的技術手段,將建筑物建設成為現代化的智能建筑。其主要的建筑功能包括:建筑自動化、通信自動化以及辦公自動化。
二、現代智能化建筑節能技術及其應用
(一) 智能照明控制系統
智能照明控制系統的主要功能包括:燈光控制、安全防范以及HVAC設備控制等。可以對室內燈光進行開關控制、亮度控制、延時控制、遠程控制、定時控制以及紅外線遙感控制等。操作簡便,維護方便。
(二) 空調系統、衛生設備等的控制技術
包括實現最佳啟動控制,最小負荷控制; 外氣吸入控制,期間設定切換控制; 節電運轉控制,節水運轉控制等。智能建筑的智能核心一般而言指的是對空調系統的節能控制,通過合理有效的算法所進行的節能控制,可以在有效節能的同時,實現空間環境溫度的自動控制,保證室內環境舒適性。
(三) 熱源設備進行智能控制
包括送水溫度控制,熱源臺數控制; 冷凍機最佳運轉控制,蓄熱運轉控制。目前,包括 GB50019-2003 采暖通風與空氣調節設計規范在內,我國大部分建筑的暖通空調系統在設計中所采取的負荷計算方法均為靜態方法,同時,在計算中還會考慮較大的安全系數,這就導致在實際的設備選型( 包括風機、冷凍水泵、制冷機組) 等的選型方面偏大。而實際上暖通空調系統是一個典型的動態系統,在其運行過程中,即使是一天當中的負荷也不是均勻分布,是隨時間的變化而變化的,而靜態的設計方法所造成的不恰當冗余將會造成極大的能源浪費。智能建筑技術所采用的樓宇自控系統則可以通過節能控制模式和算法,對設備運行過程進行動態調節,從而有效減少靜態設計方法所導致的能源浪費。
三、智能建筑改革建議
盡管當前智能建筑的節能技術發展的非常迅速,但是,在實際的建筑工程當中,卻存在很多的現實問題。并且,同智能建筑相配套的市場管理以及技術管理卻未能實現完全的同步,這也就導致了智能建筑節能產品的質量以及種類無法滿足智能建筑的設計需求。對這些問題,下面提出相應的應多措施。
(一) 強化智能建筑節能設計前期規劃
系統的前期規劃是智能建筑節能技術良好發揮效用的前提和必要條件。在智能化建筑的前期規劃設計階段就需要以效果為導向,根據建筑節能需求來進行節能技術規劃工作,建筑節能運行管理模式需在初期的系統設計中體現出來,這也是智能建筑節能設計的關鍵。以建筑設備監控體系為基礎,管理和節能兩個功能并行,以此來保障系統的監控范圍、監控內容、監控要求實現其應用效能,使系統完成后真正實現管理和節能兩者兼備的功能。
(二) 加強智能建筑運營管理規范性
對智能建筑的最終節能性能而言,其運行階段的管理水平起著至關重要的作用。在建筑實際運行過程中,由于專業技術人員缺乏、技術水平落后、管理效率低下等原因導致的智能建筑能耗過高、設備損耗過大、系統管理水平低等問題層出不窮。這些問題的解決有賴于建筑運行管理單位加強對現有工程技術人員的大力培訓和后續人才的培養。首先,對現有工程技術人員的培訓需要設備制造單位相關專業技術人員的合作和指導,將理論知識灌輸到現場操作人員的實際工作中,培養出技術能力可以勝任的工程技術人員,同時,還需要建立起具有一定專業水平的管理團隊,從上到下對智能建筑的運行管理水平進行整體提升; 其次,需要從長期發展的角度考量,通過與專業院校等單位對接,實現專業技術人員和管理人才的梯
隊培養,提高智能建筑的綜合節能水平
(三) 加強建筑節能參與主體意識
智能建筑節能的參與主體包括多個層面,政府、業主、建筑設計師、設備工程師、物業管理人員、建筑實際使用者等。在立項階段,業主和政府部門作為項目的指導者,其政策的執行和投資決策將會是節能技術在智能建筑中應用的前提; 在設計階段,建筑設計師是對建筑整體性能進行控制和把握的,建筑師對節能性能的控制將會影響建筑未來實際運行中的節能效果; 到了使用階段,物業管理人員和建筑使用者的節能意識和實際的節能效益,將最終決定建筑節能技術應用和節能改造的最終實施。
四、結論
要想真正實現人與自然的和諧以及經濟的可持續發展,就應該將節能環保理念運用到各個發展領域。建筑領域在能源消耗以及環境污染方面的“貢獻”巨大,更是應該注重節能環保。智能建筑的節能環保工作并不是一朝一夕就能完成的,其不僅是一個長期的系統工程,更是需要多行業的共同協作。本文首先對當前智能建筑節能技術及其應用進行介紹,然后,對當前存在的問題進行分析,并提出相應的應對措施,希望能夠為實現智能建筑的節能環保水平提升提供一些幫助。
參考文獻:
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關鍵詞:能源短缺;空調節能技術;云計算與智能化
中圖分類號:TU831.7
文獻標識碼:B文章編號:1674-9944(2016)22-0081-05
1引言
自工業革命以來,隨著人類科技水平的不斷發展進步,世界對能源的需求與日俱增。根據國際能源署數據:1990~2008年,人均能源消耗增加10%,世界人口增長了27%,這意味著世界能源消費總量增長了39%[1]。中國自改革開放以來,對能源的需求不斷增加,據國際能源署預測,至2035年,中國將超過歐洲,成為世界上最大的能源購買國[2]。
目前主要使用的能源物質是煤炭、石油和天然氣等化石能源。例如,據2008年統計,供應能源分別是:石油占33.5%,煤占26.8%,天然氣占20.8%(化石能源共占81%)和“其他能源”(包括水電、太陽能、風能、地熱能、生物燃料和核能等)占19%[3]。化石能源的使用將導致大量溫室氣體排放,尤其是二氧化碳,將會加劇溫室效應帶來環境問題。并且這些化石能源都屬于不可再生資源,一旦消耗完畢短期內不可再生,全球已探明的能源儲量是有限的:石油將在50年左右枯竭,天然氣能用7年左右,煤炭能夠支持200年[4]。隨著能源資源的捉襟見肘,能源的價格也直線上升,如美國普通零售汽油價格增長了3倍,從1990年的每加侖1.2美元到2014年的每加侖3.6美元,這一趨勢仍在增加[5]。能源資源的有限性使得開發新能源和發展新的節能技術成為人類解決能源短缺問題的最有效途徑。
建筑的能量轉換系統,特別是加熱、通風和空調系統,是今天主要的能源消費單位。僅在美國,住宅和商業建筑的能源消耗占總能量的39.6%[6]。建筑能耗占我國能源消耗的比例如圖1所示。
在歐美國家,大約一半的總能量用于建筑,國家能源總量的20%被用于加熱、通風、空調和制冷系統[7]。一般在工業發達的國家,建筑能耗占總能耗的30%~50%,而空調能耗又能占建筑能耗的50%[8],大約全球15%的電力是被用于各種制冷和空調的使用方面[9,10]。
因為空調的普及率與日俱增,各個國家也逐漸意識到了空調使用對節能減排的重要性,大多數國家高層決策委員會也設置了相關的政策降低空調能耗[11~13]。我國人口眾多,地域遼闊,空調使用數量巨大。因此,大力研發和發展空調節能技術對貫徹我國可持續發展戰略有著十分重要的意義。目前,我國空調節能領域正處于穩健發展的狀態,但受到了技術障礙、政策障礙、市場障礙和其他諸多因素的制約[14~18]。在諸多障礙中,如何尋找到真正有效并切合中國基本國情的節能方式,是促進中國空調節能領域發展的工作重點。
通過調查發現,在酒店、賓館和KTV等場所多采用分體式空調與中央空調結合的模式。這些場所通常需要保持著空調整天工作,有時還要滿足個別顧客對空調過低溫度或者過高囟鵲囊求。而制冷溫度每降低或者制熱溫度每增高1℃,電功率就會增加5%~10%[19~21]。不合理地使用空調不僅增加了空調的能耗,還減少了空調的使用壽命,直接增加了城市的能源消耗,不利于貫徹我國的可持續發展戰略。引進分體空調智能節能控制器和中央空調控制器,并將其與現代云計算技術結合起來,將能夠通過互聯網在手機、平板電腦等移動設備上實現遠程控制空調運行狀況,達到智能控制的目的,可以直接降低空調使用中不必要的能耗,對我國空調節能產業的發展有重大意義。
2中國空調產業現狀
2.1空調的歷史
在1902年,美國人威利斯?開利為了保持印刷機工作時穩定的濕度和溫度,最先成功設計了第一個空調系統。最初的空調系統被廣泛應用于調節化工業、制藥業和軍火業等各個工業生產中的溫度和濕度。1922年開利工程公司研制成功了空調史上具有里程碑地位的產品―離心式空調機,大大提高了空調系統的效率,從此人開始成為空調服務的對象[22]。
2.2空調產業在中國的發展
自改革開放以來,中國經濟走上了飛速發展的道路。隨著人們生活水平的不斷提高,空調的使用變得普遍起來。全國各大城市興建的公共建筑,大多都配備了空調設備來提高環境的舒適度[23,24]。目前,空調在我國建筑物中普及率仍在不斷提高,使得我國已經成為繼美國、日本之后世界第三大空調市場,占全世界空調市場利用率的12%[25]。
空調的使用在中國發展到今天已經形成了一個規模巨大的產業。隨著科技水平的不斷提高和節能環保意識的不斷增強,國家也迫切希望能夠通過提高空調能耗的質量等級來實現節能減排的目的。希望能夠在滿足人民日益增長的物質需要的同時,減少能源消耗和碳排放,建立環境友好型和資源節約型社會,堅持貫徹我國可持續發展戰略。因此,國家相關政策的制定與實施也在向著更為節能環保的方面傾斜。隨著能源的短缺,節能逐步受到更為廣泛的注意和重視[26]。
節能空調,通俗地說就是用更少的電達到居室的溫度、濕度環境要求而且是達到消費者希望的居室內的條件要求[27]。節能空調能否實現節電的目的,不僅取決于產品本身的設計和制造,同時也取決于用戶的使用方式。
但是,目前我國節能空調還存在著生產技術、產品質量以及宣傳推廣等方面的不足。例如缺乏足夠的高效節能空調的技術研發和產業化支持政策,缺乏高效變頻壓縮機制造核心技術等高端技術,這些是需要我們克服的在技術層面的不足。而許多空調購買者不選擇節能空調的原因主要有以下幾點:價格相對普通空調偏高;節能效果不明顯,短期收益低;需要維護保養,容易出故障,節能不節錢;對節能產品缺乏足夠的了解等。這些則是我們要克服的在產品質量、宣傳推廣等方面的不足。
當前,我國已經出臺的空調節能標準有:2010年6月1日實施的《空調強制性國家標準》、2011年11月1日實施的《中央空調水系統節能控制裝置技術規范》等[28,29]。雖然國家已經制定了相關的規范政策,但受到政府監督困難、企業違規操作等問題影響,一些建筑工程在選用主機以及末端空調設備時,仍然沒有按照規定設計的要求進行選型。此外,一些數據也表明,在一些大型超市或者公共場合當中,冬季的供暖熱量和夏季的制冷量超過了標準。這些存在的問題都造成空調制冷取暖浪費了大量的能源[30]。
與國際相關標準相比,我國空調能效比還有很大發展空間,所以我國也在不斷改進并提高空調能效相關標準。因為能效等級越高的產品,生產成本往往高于能效較低的產品。投資者往往忽略了能耗指標的計算,而只重視投資成本,投資成本高的高效節能空調反而不受生產企業青睞[31]。相對應的高效節能空調的市場銷售價格也比較高,再加上人們對高效節能空調所得的節電長遠效益認識不清楚,往往只比較了購買時的價格差異,導致高效節能空調在整個空調市場的占有份額并不高[32]。為了提高高效節能的推廣,我國也對企業所生產高能效等級空調進行了相應的補貼,直接降低了高能效等級空調的市場銷售價格,在一定程度上提高了節能空調的普及率[33]。
在中國社會主義市場經濟條件下,作為消費者,首先關注的肯定是產品的價格和質量,優先選擇性價比高的商品。而作為生產企業,則是追求最大的利潤。國家作為管理者,有正確引導產業發展方向的義務。在最開始很長的一段時間里,我國對節能空調的推廣只是處于教育道德層面的宣傳,并沒有充分使用社會主義市場經濟中的價格杠桿來調節,結果是大家在意識層面認同節能空調的情況下繼續選擇了較高能耗、較低價格的空調。而在社會主義市場經濟下,價格杠桿往往比行政宣傳的效果更為直接和明顯。目前,我國直接按照生產空調能級相關標準給予企業相應補貼,使得企業在不漲價的前提下也能有錢賺,有效提高了企業生產節能空調的積極性。消費者間接享受到一定程度的優惠,其購買節能空調的積極性也得到了的提升。國家實現了節能減排的期望,企業的銷售量和盈利水平也沒有下降,消費者節約了金錢和電費,實現了多方共贏,促進了我國的可持續發展[34]。
在政府的大力支持下,2009年開始,國家對高效定頻空調器進行了補貼,2010年家發改委、財政部印發了關于調整高效節能空調,推廣財政部補貼政策的通知[35]。這說明了國家政策支持的體現無處不在,近幾年來“家電下鄉”、“以舊換新”等財政補貼政策相繼推出,在各大家電銷售地點均有出現。在主要針對推廣空調能效1、2級產品的“節能惠民工程”啟動后,為縮小節能與非節能產品的價格差距,106款1級產品扣除補貼后價格從1230~3500元不等,提高了群眾的消費積極性。有調查顯示,在湖南省節能空調的推廣使用中,共有20家空調生產企業參與,其中銷售數量最多的品牌是格力,購買節能空調的用戶中,機關及企事業單位所占的比例較大,為37.52%,其次為個人用戶,占10.23%,在一定程度上也可以反映出中國絕大多數城市的空調用戶分配狀況[36]。
3空調節能技術在中國的發展
在空調普及率大幅上升的情況下,空調用電量占我國總用電量的20%左右,占大中型城市夏季用電高峰負荷的40%左右。隨著能源問題日益凸顯和社會節能環保意識的不斷提高,我國也越來越重視發展空調節能技術。
空調節能技術,相對于其他較早引入空調并率先萌生節能意識的發達國家來說,我國發展比較晚,所以我國的節能空調技術相對于其他的國家來說經驗、技術方面略有不足。再加上我國的節能空調的市場份額不高,所以導致我國的空調節能技術相對于其他的國家來說還是有差距。但是隨著能源問題凸顯,國家愈來愈重視發展節能技術,不斷借鑒國外先進科技,加大促進了對空調節能技術的研究,我國的節能空調技術得到了蓬勃的發展[37]。雖然與發達國家還有一定的差距,但是我國空調節能技術已經取得了一定的成果,并得到相應的應用。
隨著時代的發展與進步,我國的空調生產企業也逐漸意識到了發展空調節能技術的重要性和趨勢性,在產品節能技術研發和整體質量水平提高方面更加重視,企業在產品開發和節能技術研究方面的投入正在逐漸加大,圍繞產品生產的基礎技術、系統開發設計、測試分析、專業配套、節能減排和制冷劑替代技術等方面開展了全方位、深層次的長期性開發研究,不斷提高自主研發和創新能力。在眾多企業的共同努力下,一項項具備世界級技術水平的新技術、新產品在行業內接連推出并直接服務于市場,實現了空調行業整體節能技術水平的穩步提高[38]。
但是,總體來看我國空調能效等級整體水平依然較低,缺少前瞻性的未來空調技術方式。例如獨立除濕空調技術(包括除濕部分和新型的顯熱空調技術)、局部空調供冷技術、變頻空調技術、蓄冷空調技術、綠色數據中心空調節能技術、合理的熱電冷聯供技術、太陽能空調技術、熱聲制冷技術、熱泵技術、降低空調負荷等相關技術等[39~49]。這些技術雖然獲得了一定的研究成果,但尚不成熟且使用范圍較小,無法投入大大規模的工業生產中。
由于空調生產廠家的多元化,企業出于商業原因往往不會共享節能空調的規格參數和生產技術,這直接影響了空調市場整體能效的提高。不同空調生產企業所生產的空調往往具有不同的規格參數,難以統一標準。如果能夠結合現代智能技術和云計算功能,通過手機、平板電腦等移動設備在特定的APP實現便捷的智能化控制,就能直接實現降低空調能耗的目的。
4智能化與云計算結合技術
云計算是一種利用互聯網實現隨時隨地、按需求、便捷地訪問共享資源池(如計算設施、儲存設備、應用程序等)。云計算的基本原理是,通過計算分布在大量的分布式計算機上,而非本地計算機或遠程服務器中,企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上,根據需求訪這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上,根據需求訪問計算機和存儲系統[50,51]。
鑒于難以統一不同企業生產規格參數相一致的空調,結合現代智能技術和云計算功能引入智能空調節能控制器。智能空調節能控制器為一獨立輔助控制器,適用于市場上絕大多數類型的空調。通過智能空調節能控制器,可以實時監測空調的工作狀態,然后使用者或管理者可以在手機、平板電腦等移動設備上通過互聯網在特定APP上遠程調控空調的運行狀態。實現合理的使用空調,避免不必要的能耗,這樣不僅可以增加空調壽命,還可以有效的實現節能減排的目的。
4.1智能空調節能控制器功能參數
通過智能空調節能控制器,可實時監控并調整空調的運行狀態。主要功能參數包括定時開關機、智能溫度鎖定、智能感應溫度開關機、智能人體感應開關和空調狀態查詢與設置。
4.1.1定時開關機
控制參數:空調狀態(開關機)、空調模式(制冷或制熱)、空調溫度、風門狀態(擺風或不擺風)、執行時段、執行日期。
通過此功能可以減少空調人工管理成本,并便捷有效達到合理控制的目的。
4.1.2智能溫度鎖定
將鎖定溫度打開狀態,在空調開機的狀態下,分體節能模塊在5min內若檢測到空調的設置溫度比制冷標準溫度低,或者空調的設置溫度比制熱標準溫度要高,那么分體節能控制器會將空調鎖定到標準溫度(若空調是制冷的情況下,鎖定到制冷標準溫度。若空調是制熱的情況下,鎖定到制熱標準溫度)。在打開鎖定溫度的情況下,需要查看一下節能器的節能參數中制冷標準溫度、制熱標準溫度是否是符合鎖定溫度要求。
通過此功能可以根據智能感應溫度變化調整空調設定溫度,減少了空調額外的能耗。
4.1.3智能感應溫度開關機
將空調打開時,分體節能模塊檢測到的室溫在禁止開機溫度區間內,分體節能模塊將禁止開機,會將空調關機。
通過此功能可以根據智能感應溫度判斷空調的是否需要工作,智能化的實現了空調開啟與關閉,減少了空調不必要的能耗。
4.1.4智能人體感應開關設置
(1)智能人體感應開設置:當人體感應開功能打開后,如果分體節能模塊接入智能人體感應裝置,連續5min均有檢測到人體后執行開機命令。
(2)智能人體感應關設置:當人體感應關功能打開后,如果分體節能模K接入智能人體感應裝置,連續30min未檢測到有人后執行關機命令。
通過此功能可以根據監測環境內是否有人而智能選擇空調工作狀態,有效避免了人離開而忘記關閉空調所造成的能耗。
4.1.5空調狀態查詢與設置
可以查詢并設置空調狀態、空調模式、風門狀態、室內溫度、設置溫度、出風溫度、傳感器的狀態、節能器狀態等。
通過此功能可實時在線了解空調工作狀態,并可根據個人需要和環境變化作出相應的調整,實現了便捷合理控制空調工作狀態。
4.2技術應用實例
與某環保公司合作,在某企業員工宿舍實踐所得數據見表1。
僅員工宿舍樓一間宿舍一天理論可節電量平均為:160330÷6÷30÷189=4.7(kW?h);公司宿舍樓A,B,C,D棟實際入住189間宿舍,5~10月份預計可節電量160330kW?h,節能效果顯著。如果能夠大范圍廣泛推廣到城市,節能潛力巨大。
5討論與結論
面對中國空調市場企業品牌繁多、產品生產參數規格不一的局面,結合現代智能化和云計算結合的功能,在手機、平板電腦等移動設備上通過互聯網實現實時監控、遠程操作和智能控制的目的。有效地降低了因不合理使用空調所產生的額外能源消耗,并且適用于市場上絕大多數空調,有利于提高我國空調節能領域整體的節能水平。
與傳統空調節能技術相比,最大的創新就是改變了過去“遙控器是唯一控制空調運行的工具”的觀念,實現了手機、平板電腦等多種互聯網端口控制的功能。智能空調產品正是通過把空調運行控制系統鏈接到互聯網操作平臺上來實現的。未來生活中實現對家中所有設備的控制定是朝著無線化、可移動化的方向發展。如今,隨著移動互聯網的飛速發展,讓我們的無線傳輸及控制變得無比簡單。基于無線網絡系統開發出的適用于用戶控制的智能家居就變得相對簡單起來。這也就意味著用戶只需通過手機、平板電腦等智能移動設備,甚至是當前比較流行的可穿戴設備等就可輕松實現對家里的一切控制,不僅為人們的日常生活提供了極大的便利,還有效地減少了能源的消耗。
隨著生活水平的不斷提高,空調已經成為高普及率的高能耗設備。現今,能源問題凸顯,節能減排已經成為21世紀發展的重要主題之一。國家和企業為了提高節能空調的市場占有率,也紛紛都加大了對空調節能技術的投入和相應的政策補貼與推廣。由此,發展空調節能技術對我國實施可持續發展戰略和提升我國企業競爭力有著深遠意義。
考慮到目前缺乏統一的、前沿性的、易于推廣實施的空調節能技術。結合當今正廣泛使用并快速向前發展的智能化與云計算結合的技術,確定了該技術的的功能特性及可行性,并通過實例一定程度上反映了該技術應用所產生的顯著節能效果。若能將此空調節能技術在全國范圍內大規模推廣,必將有效地降低我國城市能耗總量和減少碳排放,達到節能減排的目的,有利于實施我國可持續發展戰略。
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關鍵詞:樓宇自動化; 分散控制; 照明系統; 智能
Abstract: at present, global climate change, energy shortage, frequent environmental problems. Low carbon, environmental protection, energy saving and other words become the focus of attention. Energy saving is the route one must take to realize the sustainable development of enterprise building, is the key to enhance the comprehensive competitiveness of enterprises. Building automation control technology is the mechanical and electrical equipment management and maintenance is an important control technology, can promote the improvement of the performance of construction equipment, give full play to the maximum efficiency of each piece of equipment, prolong the service life of equipment, reduce operating costs, energy saving technology of intelligent building in the most depth and potential.
Keywords: building automation; distributed control; intelligent lighting system;
中圖分類號:TB494文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
引言
樓宇自動化系統(BAS)又稱建筑設備自動化系統,主要是用以對建筑物內的空調系統、給排水系統、照明系統、變配電系統以及電梯等系統設備進行集中監視、控制與管理的綜合系統,一般為集散結構,即分散控制、集中管理;它是能否為人們提供一健康、舒適、高效的建筑環境的關鍵,故該系統的設計對一智能化大廈而言舉足輕重。
1、是否采用BAS系統
是否采用BAS系統,是建筑發展商和設計工程師首先要面對的問題,一般可以從以下幾個方面考慮:
(1)特別重要的,且具有―定規模的建筑,為保證其所屬設備及安全系統具有較高的可靠性要求可以考慮采用BAS系統;
(2)BAS系統的一次性投資能控制在項目總投資2%以下時可以考慮采用BAS系統;
(3)能耗較大的建筑(如上萬平方米,采用全空調系統的建筑),BAS系統的初投資可以在五年內收回時可以考慮采用BAS系統;
(4)多功能的大型租賃性建筑可以考慮采用BAS系統;
(5)當設備的控制與管理比較復雜,人工手動方式難以完成,必須依靠汁算機控制時,可以考慮采用BAS系統;
(6)當采用BAS系統時,其投資與可靠性綜合指標優于其他可采用的系統時,可以考慮采用BAS系統BAS系統的優點與目前工程中存在的問題
2、樓宇自控系統節能的主要技術實施要點
(1)大量新技術、新設備和實驗系統的應用
采用熱、濕負荷獨立控制新型空調系統,利用了熱泵的冷、熱量,并且排風采用全熱回收等技術,可以使空調能耗降低 20%左右。 配置輻射吊頂,利用毛細管現象構成循環系統的塑料細網柵方式,提高空調供熱、制冷輻射能力。 綜合運用節能系統、節能照明及智能監控技術,通過統一的智能監控技術,對空調、照明、安防、一卡通等系統實現智能監控,在確保正常運行的前提下,盡可能節約能源能耗。
(2)多種技術的綜合應用
綜合運用節能系統、節能照明及智能監控技術,通過統一的智能監控技術,對空調、照明、安防、一卡通等系統實現智能監控,在確保正常運行的前提下,盡可能節約能源能耗。
(3)節能方案的應用分析和優化
以數據采集、通信、計算、控制等信息技術為手段,運用成套先進的智能集成控制系統,包括室內環境綜合調控系統及軟件,照明及空調節能監控系統,安全保障及辦公設備控制系統的集成平臺和應用軟件等,實現大型遮陽百頁的轉動控制,空調等設備的節能監控,照明采光監控,室內空氣質量等室內環境動態調節,確保建筑運行的節能、舒適和高效。
3、樓宇照明節能減排是未來發展的必然趨勢
在能源危機時代,推廣節能產品自然也是必然。綠色照明更是全世界都在呼吁,這就需要智能化和照明領域結合,目前,已經有部分智能家居企業拿出了解決方案,推出智能照明系統。
對于一個普通的家庭住宅來說,很少有人注意到,每個月的電費賬單上,真正占了大頭的并非那些家用電器,家庭照明消耗的電量在其中占據了一個很大的比重。這里面,浪費掉的電量也是一個極為可觀的數字,這還僅僅只是一戶人家的用電,中國乃至全世界億萬個家庭,長年累月下來,浪費掉的電量可以說是一個足以讓人瞠目結舌的數字。
對于住宅來說,想要節約家庭照明用電,對儲藏室、衛生間之類的不經常照明區域,就要做到“人來燈亮,人走燈滅”,同時,也要能夠配合自然光光照調整電燈光照強度,使其在滿足家庭光照需要的同時,盡可能節約能源。物聯傳感推出的智能照明系統能夠很好地滿足這些條件,并且,可以根據你的心情和具體需要提供不同的燈光環境,而在你不需要的時候,你可以關閉家中所有應該關閉的燈光和電器,達到節能減排的目的。
而對于樓宇而言,綠色照明更是具有極大的意義。根據筆者的親身經歷,很多樓宇中,哪怕是無人辦公的區域,或者是過了下班時間之后,都依然保持著燈光明亮,而辦公區域中,無論白天黑夜,天氣是晴朗還是陰雨連綿,室內的燈光永遠都是開著的。
很多樓宇并非不想解決照明問題,只是以樓宇的建筑面積,想要全面改造照明系統就有頗多顧忌,擔心會增加運營成本。而物聯傳感提供的智能照明系統完全不需要什么大規模的改造工程,無非是給樓宇各處增加一些調光開關以及無線網關和中繼器罷了,壓根不要大動干戈地裝修改造,無需布線,就可以讓大樓物業對樓宇內的各處照明了如指掌。一些少有人經過或者無人使用的區域,就可以自動關閉其范圍內的燈光,一些特殊的區域,比如說會議室之類的地方,同樣可以通過程序設定,改變光照模式,以滿足室內的光照需要。至于辦公區域,系統會自動根據自然光照強度調整燈光強度,在采光比較好的窗口,便可以關閉電源或者調暗燈光,若是天氣發生變化,也能自動調整室內的光照強度,總之,系統會讓室內的亮度維持在預先設定的水平。
①時間表控制模式
根據人員活動規律控制背景照明的定時關閉,每天下班 1 小時后自動關閉所有背景燈光,并采用智能傳感器檢測技術,在有人通過時打開相應區域的燈光,從而實現降低電能消耗的目的。 (照明系統采用背景照明與桌面臺燈相結合,用戶晚上使用桌面照明并根據需要自行調節亮度)。地下車庫的照明可按區域分為車道照明和車位照明,按時間程序進行控制。在白天開啟車道照明即可,入夜后可開啟全部的照明,隨著夜的深入,逐步關閉車位照明及車道一半的照明;在下半夜,僅留車道的一半照明即可,既方便管理,節能效果又好。
②按“需”提供照明的控制模式
在建筑的設備區域,如電梯機房、水泵房、地下配電間等,燈通常是關閉的。只有當管理人員進入時,探測器才會自動將燈點亮。當房內人員走后,探測器控制延時工作一段時間,將燈自動熄滅。
③維持光通量的控制模式
在建筑中,采用調光控制方式,調節燈具輸出,始終使燈具保持光通量最小維持水平,讓燈具在整個工作期間,既滿足了照明要求,又節約了電能。維持光通量的控制模式,可利用感光元件接收空間的光環境。引入自然光的控制模式。 由于人類天生對自然光的喜好,自然光通常可使人們心情舒暢,工作效率提高。同時,在某些智能建筑的中庭空間,利用光導管將自然光引入室內,能使室內空間更加活潑自然。
如此一來,既可以降低樓宇照明的能耗,也可以降低樓宇的管理成本,減少運行維護的費用,提高樓宇的投資回報率,可謂是一舉多得了。在能源問題成為主流問題的大環境下,提高能源的使用率,節能減排,綠色照明已經是勢在必行,智能照明系統也必然會成為更多人的選擇。
4、結語
隨著現代社會高新技術的發展,智能樓宇在計算機控制通信和設備自動化管理技術方面的要求也日益提高,這就要求不斷掌握新技術,不斷完善設計。
參考模式
史俊杰
江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院連云港分院 江蘇連云港 222000
【文章摘要】
電梯空調控制的很多系統都是由空調本身進行控制的,在運行當中, 無論是電梯還是電梯空調都是由單獨的控制系統控制的,之間基本上沒有聯系,這就導致在電梯運行中,空調的控制系統不能根據電梯的要求運行,只能按照溫度掌握蒸發風機、與檢測等系統的控制,無法保證電梯中需要的溫度和濕度控制等。本文主要闡述了電梯空調智能化控制的幾中技術分析。
【關鍵詞】
電梯空調;智能化控制;舒適性
隨著人們生活水平的提升,電梯已經取代樓梯成為人們的代步工具,而在電梯中空調的智能化控制也受到相關人員的關注,為了有效地提升電梯空調智能化控制,相關管理人員做好電梯空調智能化工作,要完善空調智能化技術,達到實現有效控制電梯空調智能化的目的。
1 電梯空調分析
近幾年,電梯空調的系統是完全出自本身控制的,空調的一切配置都屬于自身的控制范疇,當空調處于運行狀態時, 無論是電梯本身還是空調都有自己獨自的控制系統。電梯空調無法按照電梯的實際運行狀態進行控制,只能根據電梯內溫度智能化控制電梯溫度,但是蒸發機的送風情況要求長時間保持空調制冷的開啟狀態才能保持送風。在這樣的情況下,會導致在電梯內溫度符合人體適應溫度時, 空調還處于持續制冷的狀態,使人感覺不適。
1.1 技術方案
采用電梯控制器控制蒸發風機,利用電梯本身的程序對空調送風系統進行控制,電梯的操作狀態與蒸發風機成串聯的關系。為了有效的避免在正常溫度下開啟蒸發風機,我們將蒸發風機的控制系統與空調的系統分開的技術,這樣不但可以控制電梯內溫度,還能利用蒸發風機的動作來幫助空調控制調節制冷效果。當電梯內不需要開空調制冷、制熱時,蒸發風機系統還能對保持送風狀態,是電梯內空氣一直處于循環狀態,這樣空調系統就不會在電梯內溫度適度時再繼續作業。由此可見,將電梯內系統分開管理,可以有效的節約能源,是電梯溫度控制在合理范圍之內。
1.2 檢測技術
1.2.1 當電梯處于運行狀態時,利用連續NS 進行檢測。檢測到電梯為運行狀態的同時,溫度傳感器會檢測到電梯室內溫度,并將電梯的室內溫度傳達給空調控制器。空調的控制系統根據NS 和溫度傳感器檢測到的數據,將這些數據與預設的溫度值進行對比,根據比對值,來控制空調的制冷制熱系統狀態。當空調的工作狀態屬于電梯內溫度大于等于預設溫度加上加熱溫度的情況下,風門關閉,壓縮機和冷凝風機啟動運行,電梯內制冷;當預設溫度與加熱溫度差小于等于電梯內溫度的情況下,而此時的電梯溫度小于等于預設溫度加上加熱溫度時,停止壓縮機和冷凝風機的運行,將新風門與蒸發風機開啟;當電梯內溫度小于等于預設溫度與加熱溫度差時,停止壓縮機與冷凝風機的運行,將保持新的風門與蒸發風門開啟的狀態。
1.2.2 電梯運行過程中。如果蒸發風機風門未關閉狀態時,空調的控制器會關閉空調的制冷系統,此時,壓縮機與冷凝風機不運行,新風門保持開啟狀態。
2 新風機組調節技術
2.1 新風門調節
在新風機組調節技術中要注意對新風風門的調節,根據電梯內的溫濕度和新風的溫濕度,來達到對新風風門開度的有效控制,讓系統保持在新風風量最充足的情況下運行,實現節能的目的。
2.2 濕度控制
新風機組濕度調節是指把出風口濕度感應器得到的信號傳入DDC 控制器并與固定的數據進行比較,空調適度調節與新風機組濕度調節道理是一樣的,如果數據產生偏差,就要對加濕電動閥的開度進行調節,來實現電梯內的相對濕度。
3 節能技術
3.1 一般以電梯內溫度和出風口溫度作為被調參數來進行對新風機組的控制。DDC 控制器是根據電梯溫度傳感器和出風口溫度之間比值的偏差,并用PID 規律冷熱水調節閥來對系統擾動量的控制,來保持電梯內溫度。除此之外,對調節系統的擾動量是室外溫度的影響,可以采取前饋補償的手段來降低新風溫度變化對系統輸出帶來的影響。例如:在電梯外,新風溫度降低時,就會導致新風溫度測量時測量值的降低。在電梯內外溫度差距小時, 可以在設定值允許范圍區間進行溫度調節,或者停止對溫度的調節,實現節約能源的目的。
3.2 過濾器只要有堵塞或者凍裂的危險,因此,要對過濾器進行保護。判定過濾器是否堵塞,要采取對過濾器兩端差壓的測量,如果堵塞,差壓會超出限額,就要對其清理。當防霜凍開關測出的溫度低于5 攝氏度時,要及時關閉風門、風機,杜絕換熱器溫度越來越低。風門一般氣密性和保溫性都比較好,能夠有效阻止與電梯外空氣的傳遞,但也有一些風門氣密性以及保溫性不是很好,沒有保溫隔熱的效果。比較適用的方法是當機組停止工作以后,把熱水調節閥依舊保持打開狀態,能夠使系統水流速度穩定,杜絕過濾器凍裂現象。
4 凝結水消除技術
4.1 敏感電熱元件
在電梯空調中通常采用的電熱元件都是PCT 電熱元件,運用PCT 電熱元件可以幫助凝結水蒸發時對水位的控制。PCT 點電梯空調使用中,主要以熱門PCT 和高分了PTC 為主要的材料。熱敏PCT 的電阻溫度比較特殊,在溫度達到一定程度時, 阻溫會出現特別的曲線谷值,草果谷值后,電阻率會不斷上升。電阻率上升時產生的溫度被統稱為開關溫度。此溫度僅次于局里溫度。當電阻溫度達到最大值時, 溫度會持續上升,阻溫曲線功率變小,當溫度到達阻溫特性曲線溫度值時,曲線就會隨著斜率變小而逐漸減少。
4.2 使用散冷氣蒸發法
蒸發器與壓縮機所吸收的熱量都會通過轉化器將熱量輸入到冷凝器中,再由冷凝器中的散熱系統將熱氣排放到室外,但是,如果將這些熱量完全運用到凝結水蒸發中,完全可以使凝結水得到充分的蒸發。
4.3 通常電加熱蒸發
在進行電加熱蒸發時,必須要知道蒸發過程中需要處理的問題,如果利用軟管進行處理,就要將蒸發器中的凝結冰引入到水盤中,并在轎廂上方留有安裝水盤的空間;因為轎廂上方面積較小,不利于維修,所以通常情況下,都是將電加熱水盤放在空調內部。因為空調內的蒸發器與冷凝器是分開工作的,所以在蒸發時,空調產生的熱負荷會再次循環到室內,導致室內溫度不但沒有達到有效的控制,反而增加了電梯內溫度,所以應該將水盤設置在空調的冷凝器中。通過冷凝器蒸況控制氣流,減少空氣中的濕度。
5 結束語
綜上所述,要想對電梯空調智能化進行控制,就要將空調控制和蒸發風機控制分別進行控制,用電梯控制器控制蒸發風機運行狀態,使電梯只要運行,空調就會送風,電梯內空氣循環,來達到運行時電梯內一直處于清新空氣中。這樣,在電梯系統與空調智能化技術相結合,不僅可以優化電梯空調智能化控制,還可以提升電梯的舒適性,更能夠節約能耗,實現電梯對人們出行的便利性。
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2013年4月20日,國家863計劃“溫室節能工程關鍵技術及智能化裝備研究”項目啟動會在山東省壽光市舉行。項目承擔單位及各課題組代表共計20余人出席了啟動會。
啟動會上,中國農業科學院張義博士首先概要介紹了項目背景、總體目標、研究內容、課題設置和具體部署。隨后,項目設立的6 個課題負責人分別匯報了各自課題的具體內容與實施方案,啟動會取得了圓滿成功。
據悉,本項目由山東省蔬菜工程技術研究中心承擔,由中國農業科學院楊其長研究員擔任項目負責人。本項目下設6 個課題,其中,課題“溫室主動蓄放熱儲能技術與裝備研究”由中國農業科學院楊其長研究員主持,“太陽能土壤跨季度儲熱技術及智能化裝備研究”由北京理工大學鄭宏飛教授主持,“日光溫室構件集熱技術與智能控制系統研究”由中國農業大學馬承偉教授主持,“日光溫室結構輕簡化關鍵技術參數研究”由農業部規劃設計研究院周長吉研究員主持,“輕簡裝配式日光溫室墻體結構與新型材料研究”由沈陽農業大學佟國紅博士主持,“溫室相變蓄熱與集熱材料模塊化關鍵技術研究”由西北農林科技大學王宏麗博士主持。
本項目將立足自主開發和集成創新,以“溫室節能高效生產”為核心,從溫室保溫儲能、結構優化、太陽能跨季利用等三個方向入手,重點開展溫室主動蓄放熱技術、溫室相變蓄熱-集熱技術、溫室構件集熱技術、溫室淺層地能高效儲放熱關鍵技術、輕簡裝配式日光溫室墻體結構與材料優化技術、太陽能土壤跨季度儲熱智能化技術等相關節能技術研究,研制出相應的配套智能裝備與產品,并實現溫室節能工程關鍵技術及智能化裝備的集成。
當前,我國尚存在能源短缺、作物栽培設施裝備落后、抗逆性能差、數字化控制水平低、關鍵設備受制于國外等現實問題。希望通過本項目進行溫室主動蓄放熱及結構輕簡化關鍵技術研究、溫室土壤與構件儲能集熱技術及智能化控制裝備研究,以及綜合技術的集成;形成具有低能耗、高產出、環境智能可控型設施農業工程技術體系,大幅度降低設施能耗和生產運行成本,提高土地利用率和勞動生產率,為顯著提升我國設施農業現代化水平和綜合效益做出貢獻。
隨著我國科學技術的不斷更新和創新,各項先進的科學技術在節能改造中的應用范圍也逐漸擴大,路燈智能化監控技術是最近幾年興起的一項新技術,該技術在節能改造中的應用不僅能有效改善節能效果,同時還能實現路燈照明系統的開放性和互聯性,進一步提升照明智能化控制系統的可靠性。本文就針對路燈智能化監控技術在節能改造中的應用進行了分析。
【關鍵詞】
路燈;智能化監控技術;節能改造;應用
近幾年,我國城市化進程不斷加快,城市照明對各種能源的消耗量也呈現出逐漸上升的趨勢,這就進一步加劇了我國能源緊張的局面,為了改善這一問題,許多城市規劃者開始對城市路燈照明系統進行節能改造,將各種智能化監控技術應用其中,取得的效果也比較顯著,但是,由于一些節能改造者對路燈智能化監控技術的了解不夠深入,運用技術也不夠熟練,往往在節能改造過程中遇到各種各樣的問題。這就要求相關工作人員提高思想意識,加強對新技術的學習,從而達到更加的應用效果。
1路燈節能改造的意義
電能是我國社會生產、生活中必不可少的一種重要能源,由于城市化水平的提升以及工業生產規模的擴大,電能在社會生產生活中的消耗量也顯著增加,這就導致我國能源緊缺的狀況進一步加劇,許多城市都相繼陷入能源危機,顯然,這對我國社會經濟的長久健康發展來說是非常不利的,在城市電力網絡系統中,路燈照明系統對電能的消耗量占據較大比重,因此,對路燈進行節能改造有利于減少城市電力系統的總耗電量,進而改善我國的能源危機,促進社會經濟的平穩健康發展。此外,路燈節能改造對智能化監控技術的應用有利于建立一個信息化、數字化的服務平臺,將路燈照明系統運行過程中的各項相關數據信息傳遞到城市道路管理部門,提升管理人員對道路公共設施的管理效率,進而保證整個城市電網的安全性、可靠性及其運行的綜合效率。同時,路燈節能改造是國家節能政策的顯著體現,能在城市節能改造中樹立良好的榜樣,從而帶動城市全體人民參與到“節能減排、低碳生活”的活動中來,并積極為城市節能貢獻出自己的一份力量,促進能源利用率的提升,產生良好的經濟、社會效益。
2常見的路燈智能化監控系統類型
2.1無線網絡型無線網絡型控制系統是比較常見的一種路燈智能化監控系統類型,目前,在我國各大城市中應用比較多的無線網絡型控制系統主要是利用互聯網絡和無線局域網絡來進行工作的,對于物聯網絡來說,從性質上看,其屬于無線傳感網絡,利用該網絡進行工作的無線網絡路燈照明控制系統主要以Zig-Bee技術為基礎,這種技術是近幾年出現的一種新型無線網絡技術,它具有速率低的特點,適用于短距離的無線連接,在運行過程中,需要協調好各傳感器之間的關系,實現傳感器與傳感器之間的連續接力,通過ZigBee技術可完善智能照明控制系統的功能,實現多樣化的目的,例如自動調光、PWN調光等。實踐證明,利用ZigBee技術建立的無線網絡型路燈監控系統具有耗能低、成本低、安全性高、操作方便等優點,隨著該技術的不斷成熟,其應用范圍也將進一步擴大。
2.2電力線載波型電力線載波型路燈智能化控制系統多種多樣,其中應用范圍最廣的是基于X-10協議的智能控制系統,所謂X-10協議,指的就是利用電力線作為基本介質對電子系統進行遠程監控的通信協議。簡單來說,電力線載波型智能控制系統就是通過電力線傳輸語音和數據信號的一種智能照明控制系統,根據電壓等級的不同,主要可將電力線載波型智能控制系統分為低壓電力線載波通信、中壓電力線載波通信和高壓電力線載波通信三種基本類型。當前應用比較多的X-10智能系統結構如圖1所示。
3照明智能化監控系統設計
3.1概述城市路燈智能照明監控系統主要是利用智能控制技術、數字電子技術、移動通訊技術等先進技術設計出的一種智能化系統,對難于管理的路燈、公共照明設備等,可以根據實際需要,季節和天氣變化情況,事先設置區域、路段的控制策略,根據策略在計算機上事先設定時間,系統就可自動按時間段分區,分路進行定時開關控制,也可實時進行和人工開關控制。當夜晚(或光線較暗)來臨且處在交通高峰時,路燈按額定運行電壓全部開啟,交通高峰期后,按比例以經濟運行電壓開啟。還可對防范重點部位(區域)亮,安全地段(區域)不亮或少亮,有活動有需要的地方亮,一切只需操作員在計算機上輕松完成。不但節省了人力,更排除了人為因素產生的矛盾和失誤,有效節約了電能。
3.2系統構成城市路燈智能照明監控系統主要由監控中心、通信網絡、遠程控制終端三大部分組成,其中遠程控制終端由調控穩壓柜和遠程控制器構成。路燈智能調光監控系統總控制室設在路燈管理部門辦公室內,實行計算機聯網智能遙控,路燈智能調光監控系統構成圖如圖2所示。
3.3系統原理路燈智能化監控系統主要可分為通訊系統、控制中心主站、各點測控分站三部分組成,通訊一般采用有線與無線相結合或者無線的形式。主站主要可分為電腦和網絡兩部分,其主要功能在于控制和管理整個系統的運行,其具有較強的兼容性,各分站點主要通過各種新技術裝備構成其控制器,從而實現與主站通訊、執行開關、控制時間和反饋數據等功能,智能控制型路燈多種多樣,但是無外乎都是采用的“主站電腦控制中心+合適的通訊手段或方式+各分站集中智能控制器+路燈控制系統”的模式。
4路燈智能化監控技術在節能改造中的應用
4.1智能路燈監控裝置要求路燈智能化監控裝置對監控技術的應用效果具有直接影響,因此,必須嚴格按照智能化監控系統設計方案,對路燈監控裝置進行配備:①要求數據采集器必須及時搜集各路燈的數據信息,并將這些信息實時反饋到網絡系統平臺上,以便相關人員及時作出處理。除了對路燈信息進行監控之外,還必須監控相關智能網絡回路信息及計算機控制的指令和信息。②路燈智能化儀器的安裝必須符合標準要求,應將所有智能化儀器安裝到專用箱內,并配備專門的防盜鎖。智能路燈下應設置科學合理的控制線纜,線纜的位置應控制在支撐桿之內。③智能化路燈控制系統的電源線和網絡線、防護管應結合在一起進行配置。這樣才能確保三者功能的協調。④應對監控計算機進行合理布置,一般來說,監控計算機應布置在管理員的辦公室內,且必須設置備用計算機設備。
4.2智能化節能標準和措施路燈智能化監控技術在節能改造中的應用必須遵循相關的節能標準,一般來說,路燈智能化節能標準主要包括以下幾個方面的內容:①智能化控制系統應將節能性和可靠性綜合起來考慮,對小于半數的燈具進行自動控制關閉,但必須保證道路兩側縱向的燈具保持長亮狀態。②系統應滿足夜間自動間隔關閉電源的要求,這樣才能減少路燈在深夜消耗不必要的電能。③智能化系統裝置應在白天能看清100m以內的光線條件下自動切斷電源,而且在傍晚太陽光線逐漸減弱,直到不能看清100m以內的境況時自動開啟路燈電源。④智能化系統必須具備調控光照度的功能,根據一天中各時段光照程度的不同來自動調節路燈的光照強度,這樣才能起到較好的節能效果。⑤應配備降低光源功率的自動化裝置,以在深夜時分減少電能的消耗。
4.3本地監控系統中子站應用的分析在對本地智能化監控系統進行設計時,必須綜合考慮節能方式、路燈型號、三相電功率的分配等因素,路燈的開關控制是本地智能化監控子站中最為重要的控制模塊,該模塊的控制流程如下:①應根據不同程度的照明需求,建立完整的通信系統。②應針對周邊環境等因素,制定該區域路燈的控制時刻表。③子站應將各路段的開關燈時刻表信息存儲在一個專門的存儲器中,且該存儲器必須具備改寫功能,這樣才能使路燈開關燈時刻依據情況的變化而進行調整。
5結語
總之,隨著我國科學技術的不斷發展,路燈智能化監控技術水平也逐漸提升,這對我國城市節能改造質量的提升也將起到一定的促進作用,盡管我國路燈智能化監控技術應用水平正逐漸提升,但是在實際應用過程中仍然存在一些問題,只有強化智能化監控技術的科學研究并不斷總結實踐經驗,才能從根本上實現節能改造的目標。
參考文獻
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關鍵詞:智能化;焊接技術;焊接制造工程;動態過程
焊接工藝是在三千年以前發明的,但是將焊接工藝做為一種技術應用并開始發展的時期是在一九五零年左右,直至現在,焊接技術的發展時間已經超過了六十年,并且隨著科學技術的不斷發展,焊接技術也一直得到不斷地發展和創新,尤其是現階段的焊接工藝,更是物理、化學、冶金、電子、機械等不同學科、工藝交叉融合后的產物,而且目前的焊接工藝已有數十種接連問世,其材料、設備的領域更是稱為制造業不可缺少的基本制造技術之一。
1.焊接技術的國內外發展
在焊接材料領域,進入21世紀以來,國內的知名焊材企業對鋼材的發展迅速跟進,在提升傳統產品的品質和開發與高品質鋼種配套焊材品種方面做出了不少努力,但新型焊材的開發遠遠落后于鋼種的發展,一些新型鋼種的配套焊材尚需進口。高品質焊接材料附加值較高,目前約占我國焊接材料總量的20%左右,預計5年后能達到30%~40%。即使按20%計,其總量也可達60萬t左右。近年來國外各著名焊材企業紛紛進入中國搶奪高端焊材市場,我國民族焊材工業在這方面存在明顯差距。
例如國外已采用廠房密閉除塵換氣的方式生產熔煉焊劑,國內仍是敞開式生產,對環境的污染大;燒結焊劑國外均采用先進的自動化設備生產,我國大部分焊劑的成形欠佳和顆粒強度不好。除此之外,在無鉛焊接可靠性評價及壽命評估的機理研究上起步晚,只有少數科研院所在從事無鉛可靠性領域的研究及檢測工作。助焊劑和錫膏的研發與國際先進水平差距大。
2.智能化焊接技術的構成
基于計算機、控制等信息處理新技術,將人工智能與焊接工藝有機結合,實現焊接工藝制造的技術――稱之為“智能化焊接技術”(Intelligentized Welding Technology,IWT)。智能焊接技術的提法含義為:利用機器模擬和實現人的某些智能行為實施焊接工藝制造的技術。
智能化焊接的主要技術構成如圖1-1所示。包括采用智能化途徑進行焊接工藝規劃、焊接設備、傳感與檢測、信息處理、知識建模、焊接過程控制、機器人運動控制、復雜系統集成設計的實施。可見智能化焊接技術是多學科交叉綜合在焊接技術領域的集成與升華。
圖 1-1 智能化焊接技術的構成
3.焊接動態過程的視覺傳感技術
視覺是人類感覺外部信息的主要功能之一。焊工感官對焊接過程接受的主要是視覺信息。因此,模擬焊工行為的基礎技術之一是采用計算機將人類視覺的理解及其信息的處理有效地用于焊接過程傳感。近年來,隨著計算機視覺技術的發展,利用視覺正面直接觀察焊接熔池,以反映焊接過程熔化金屬的動態變化行為,通過圖象處理獲取熔池的幾何形狀信息實現焊接熔深、熔透以及成形的實時控制,已成為重要的研究方向。
脈沖GTAW的技術研究有以下幾方面:熔池正反面同時同幅視覺傳感系統,并獲得了堆焊熔池正反面圖象,對熔池圖象二維特征尺寸的實時提取進行了較為系統的研究,為控制正反面熔寬提供了傳感信息;對接填絲無間隙熔池圖象的三維特征提取進行了的研究,獲得了填充焊絲焊接過程中熔池表面凸出和下塌,部分熔透和全熔透狀態下的圖象。采用灰度分布的反射圖方程計算恢復熔池的三維尺寸信息取得了初步的成功,為基于單目圖象傳感控制焊縫的余高提供了預測傳感信息;多方位同時同幅熔池圖象,基于對熔池前端圖象處理實時提取間隙變化,為解決工程應用中變間隙焊接焊縫成形控制提供了傳感信息。成功地提取鋁合金熔池的動態特征并實現了對鋁合金熔池尺寸的實時控制,實現機器人焊接過程中的熔池特征視覺傳感與實時控制的結合技術。
4.焊接動態過程的實時智能控制方法
實現焊接動態過程的實時智能控制是智能化焊接制造過程的關鍵技術與難點所在。
由于焊接過程是一個多參數相互耦合的時變的非線性系統,影響焊縫成形質量的不確定因素眾多,這使得基于精確數學模型的經典和現性控制理論方法的有效應用受到限制和挑戰。而模擬焊工決策操作功能的智能控制則有可能在大范圍的不確定性條件下實現較為滿意焊接質量。因此,在焊接過程控制中引入智能控制,如模糊控制、人工神經網絡學習控制和專家系統及其相互結合的智能控制方法的研究已經興起。
如堆焊、無間隙對接焊、有間隙變化對接焊智能控制器設計的方法;無填絲和有填絲焊條件下正反面焊縫寬度、余高的實時智能控制的系列研究;對焊接速度與熔寬變化過程時滯不確定系統的預測補償自學習模糊神經控制方法;單個神經元自學習控制器實現了對脈沖GTAW堆焊熔池背面熔寬的智能控制;系統控制和自學習模糊神經網絡(焊接速度、電流)雙變量控制器實現了對脈沖GTAW對接熔池背面熔寬的智能控制;自適應模糊神經網絡控制器實現了對脈沖GTAW填絲熔池背面熔寬與正面余高的預測智能控制;前饋控制送絲速度和自學習模糊神經網絡控制器實現了對變間隙脈沖GTAW填絲熔池背面熔寬與焊縫成形質量的智能控制等。
5.智能化焊接技術的未來發展
焊接工藝智能化的未來發展就是能夠將焊接技術進行優化發展、智能識別工程制造操作環境、對焊接的質量自動進行檢測、對焊接過程智能的進行控制以及對焊接中的紕漏進行自我的診斷和檢查等。
目前的焊接制造由于不能感知焊接的操作環境、不能適應工藝條件的變化及波動的干擾,故而,還是以人員操作焊接為主,因此,焊接工藝近期的發展目標就是研發一種具有感知、具有判斷能力、具有反饋和決策能力的智能焊接機器人。而智能焊接制造的最終目標是研發一款以智能、協調控制系統為基礎,以柔性制造系統、敏捷制造系統為輔的智能化焊接生產線。
結束語:
綜合全文的敘述,可以得出以下結論,智能焊接技術主要是由十大技術構成的,其中動態視覺傳感以及智能控制過程是智能化焊接的主要研究對象,智能焊接的動態傳感技術主要用于焊接的動態成像以及監測技術,而焊接的智能控制則是智能化焊接制造工程中的研究難點,由此可見,智能化焊接工程不僅是信息與科學技術的結合,更是焊接技術發展的又一大突破。
焊接工藝從剛開始的手工作業逐漸發展為機械作業,再發展為半自動化焊接,現今又向智能化焊接技術邁進,并且隨著計算機的普及、人工智能技術的滲透,智能化的焊接制造工程將在不遠的未來得以實現。
參考文獻:
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