一、應(yīng)用背景

在建筑能耗中，集中空調(diào)系統(tǒng)能耗占比高達(dá) 40%-60%，是能源消耗的核心環(huán)節(jié)。當(dāng)前傳統(tǒng)集中空調(diào)控制系統(tǒng)普遍存在諸多痛點(diǎn)：控制方式粗放，多依賴人工巡檢調(diào)節(jié)，難以根據(jù)環(huán)境變化實時響應(yīng);設(shè)備分散管理，缺乏統(tǒng)一監(jiān)控平臺，故障預(yù)警滯后，維護(hù)成本高;能源利用效率低，冷熱負(fù)荷分配不均，存在大量無效能耗;數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重，各區(qū)域空調(diào)運(yùn)行數(shù)據(jù)無法互聯(lián)互通，無法進(jìn)行全局優(yōu)化調(diào)度。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)集中空調(diào)控制系統(tǒng)的升級改造已成為必然趨勢。物聯(lián)網(wǎng)集中空調(diào)控制系統(tǒng)通過對空調(diào)設(shè)備、環(huán)境參數(shù)、能耗數(shù)據(jù)的全面感知、互聯(lián)傳輸與智能分析，實現(xiàn)集中管控、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)、節(jié)能降耗與高效運(yùn)維，為商業(yè)建筑、工業(yè)廠房、公共設(shè)施等場景提供全生命周期的智能空調(diào)管理服務(wù)。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

本方案采用 “感知層 - 網(wǎng)絡(luò)層 - 平臺層 - 應(yīng)用層” 的四層架構(gòu)，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到智能應(yīng)用的全流程閉環(huán)管理。

1、感知層：數(shù)據(jù)采集核心

感知層是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)采集空調(diào)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)及能耗數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的第一步?？?4小時采集電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速、振動、溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)，建筑各區(qū)域的溫濕度、CO?濃度等室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，配置智能電表、水表、冷熱量表，實時計量空調(diào)系統(tǒng)的電力消耗、水資源消耗及冷熱能量消耗，實時監(jiān)測。

2、網(wǎng)絡(luò)層：數(shù)據(jù)傳輸通道

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將感知層采集的數(shù)據(jù)傳輸至平臺層，同時將平臺層的控制指令下發(fā)至感知層，要求具備穩(wěn)定可靠、低延遲、廣覆蓋的特點(diǎn)。系統(tǒng)支持采用以太網(wǎng)、RS485 總線等有線通信方式，可結(jié)合 LoRa、NB-IoT、Wi-Fi 等無線通信技術(shù)，部署邊緣網(wǎng)關(guān)，保障數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性與完整性，防止惡意攻擊與數(shù)據(jù)泄露。

3、平臺層：數(shù)據(jù)處理與智能中樞

平臺層是整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲、分析、建模與智能決策，為應(yīng)用層提供技術(shù)支撐。具備設(shè)備接入、組態(tài)服務(wù)、運(yùn)維管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、應(yīng)用開發(fā)等功能。

4、應(yīng)用層：功能呈現(xiàn)與用戶交互

應(yīng)用層面向不同用戶(運(yùn)維人員、管理人員、終端用戶)提供個性化的功能服務(wù)，通過 Web 端、移動端 APP、大屏監(jiān)控中心等多種形式呈現(xiàn)。

三、核心功能

1、智能控制

①分區(qū)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)

支持按建筑功能分區(qū)(辦公區(qū)、車間、客房、機(jī)房等)、物理區(qū)域(樓層、樓棟)劃分控制單元，每個單元獨(dú)立配置傳感器與執(zhí)行模塊，實現(xiàn)一區(qū)一策精準(zhǔn)控制;

適配差異需求：商業(yè)建筑的商鋪 / 會議室分時調(diào)節(jié)、工業(yè)廠房的工藝區(qū) / 輔助區(qū)差異化控溫、住宅社區(qū)的分戶自主調(diào)節(jié)。

②多模式自動控制

預(yù)設(shè)舒適模式、節(jié)能模式、睡眠模式、應(yīng)急模式等，支持手動切換或自動觸發(fā)(如夜間自動切換睡眠模式、電網(wǎng)峰段自動切換節(jié)能模式);

核心邏輯：基于環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、CO?濃度)、人員狀態(tài)( presence 感應(yīng)、預(yù)約信息)、設(shè)備負(fù)載動態(tài)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，無需人工干預(yù)。

③聯(lián)動控制

跨系統(tǒng)聯(lián)動：與樓宇自控系統(tǒng)(BMS)、消防系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)對接，實現(xiàn)火災(zāi)時斷電、生產(chǎn)設(shè)備啟停時空調(diào)聯(lián)動、空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時新風(fēng) + 空調(diào)協(xié)同運(yùn)行;

跨設(shè)備聯(lián)動：空調(diào)主機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、冷卻塔等核心設(shè)備協(xié)同啟停與參數(shù)匹配，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行效率最優(yōu)。

動態(tài)調(diào)整策略：提前啟停設(shè)備、優(yōu)化冷熱媒流量分配、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī) / 水泵轉(zhuǎn)速，避免負(fù)荷突變導(dǎo)致的溫度波動與能源浪費(fèi)，適配數(shù)據(jù)中心算力高峰、商場人流高峰等場景。

2、節(jié)能優(yōu)化

①變頻調(diào)速控制

對水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等核心能耗設(shè)備配置智能變頻模塊，根據(jù)負(fù)荷需求動態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，避免 “大馬拉小車” 現(xiàn)象;

②峰谷電價適配

自動識別電網(wǎng)峰、平、谷時段，峰段采用 “限負(fù)荷運(yùn)行 + 溫度閾值放寬” 策略，谷段采用 “儲能蓄冷 / 蓄熱 + 滿負(fù)荷高效運(yùn)行” 策略;

③自然能源利用

聯(lián)動室外溫度傳感器，當(dāng)室外溫度低于設(shè)定閾值(如冬季低于 10℃)時，自動切換 “自然冷卻 / 加熱” 模式，通過熱交換系統(tǒng)替代壓縮機(jī)運(yùn)行;

④能耗監(jiān)測與優(yōu)化建議

實時計量電力、冷熱量、水資源消耗，按區(qū)域、時段、設(shè)備生成能耗報表與趨勢曲線，識別能耗異常(如某區(qū)域能耗突增)，結(jié)合運(yùn)行數(shù)據(jù)給出優(yōu)化建議(如調(diào)整溫度閾值、檢修泄漏管路)，助力精細(xì)化節(jié)能管理。

3、運(yùn)維管理

①實時監(jiān)控與異常告警

可視化監(jiān)控：通過 3D 拓?fù)鋱D、數(shù)據(jù)儀表盤實時展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)(轉(zhuǎn)速、壓力、振動等)、環(huán)境參數(shù)、能耗數(shù)據(jù);

多維度告警：設(shè)備故障(如壓縮機(jī)過載、傳感器失靈)、參數(shù)超標(biāo)(如溫度超限、能耗異常)、安全風(fēng)險(如化工廠房有害氣體超標(biāo))時，通過彈窗、短信、APP 推送等方式自動告警。

②故障預(yù)警與遠(yuǎn)程診斷

基于設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)趨勢分析(如振動值持續(xù)升高、電流波動異常)，提前預(yù)測潛在故障(如軸承磨損、管路堵塞)，實現(xiàn) “預(yù)防性維護(hù)”;

遠(yuǎn)程診斷：運(yùn)維人員通過平臺查看設(shè)備運(yùn)行日志、參數(shù)曲線，遠(yuǎn)程定位故障原因，無需現(xiàn)場排查，縮短維修時間。

③設(shè)備全生命周期管理

建立設(shè)備檔案：記錄設(shè)備型號、安裝日期、維護(hù)記錄、質(zhì)保期限等信息;

維護(hù)計劃自動生成：根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時長、廠家建議、故障預(yù)警數(shù)據(jù)，自動生成定期維護(hù)計劃(如濾網(wǎng)更換、潤滑油添加)，并提醒運(yùn)維人員執(zhí)行。

4、用戶交互與管理

①多終端控制

支持 Web 端(電腦)、移動端(APP / 小程序)、本地溫控面板、大屏監(jiān)控中心等多終端操作;

核心操作：遠(yuǎn)程啟停、溫度調(diào)節(jié)、模式切換、定時任務(wù)設(shè)置，適配住宅社區(qū)住戶遠(yuǎn)程控制、運(yùn)維人員移動巡檢等場景。

②分級權(quán)限管理

按角色分配權(quán)限：管理員(全局控制 + 參數(shù)配置)、運(yùn)維人員(設(shè)備維護(hù) + 故障處理)、普通用戶(區(qū)域調(diào)節(jié) + 模式切換);

適配場景：公共設(shè)施(如學(xué)校、醫(yī)院)、商業(yè)建筑等多角色管理場景，保障操作安全。

③數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表導(dǎo)出

支持自定義報表生成：運(yùn)行報表、日 / 周 / 月能耗統(tǒng)計報表、運(yùn)維報表;

導(dǎo)出格式：Excel格式，適配管理人員數(shù)據(jù)匯總、節(jié)能審計等需求。

④系統(tǒng)擴(kuò)展與兼容

設(shè)備兼容：支持多品牌、Modbus、MQTT等多協(xié)議，空調(diào)設(shè)備接入，無需更換現(xiàn)有設(shè)備即可升級;

功能擴(kuò)展：預(yù)留接口支持新增空氣質(zhì)量監(jiān)測、紫外線消毒控制等功能模塊，適配場景延伸。

API 接口管理：提供標(biāo)準(zhǔn)化的 API 接口，支持與樓宇自控系統(tǒng)(BMS)、能源管理平臺、物業(yè)管理系統(tǒng)等第三方系統(tǒng)對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與協(xié)同聯(lián)動。

四、應(yīng)用場景

1、商業(yè)建筑場景

包括城市綜合體、寫字樓、購物中心、酒店等，具有建筑面積大、功能分區(qū)復(fù)雜(辦公區(qū)、商鋪、餐飲區(qū)、客房等)、人員流動頻繁、使用時段差異化明顯等特點(diǎn)。

分區(qū)精準(zhǔn)控制：按功能分區(qū)部署獨(dú)立傳感器與控制單元，辦公區(qū)采用 “人來啟動、人走降頻” 模式，商鋪根據(jù)營業(yè)時間定制定時控制策略，酒店客房聯(lián)動房態(tài)系統(tǒng)(入住 / 空置)自動調(diào)節(jié);

負(fù)荷動態(tài)優(yōu)化：結(jié)合商場人流密度、寫字樓辦公時段、酒店入住率等數(shù)據(jù)，通過 AI 算法預(yù)測負(fù)荷變化，動態(tài)分配冷熱媒流量，避免局部過冷 / 過熱;

峰谷電價適配：在電網(wǎng)峰段自動切換節(jié)能模式(如調(diào)高 / 調(diào)低溫度閾值、降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速)，谷段儲備冷量 / 熱量，降低電費(fèi)支出;

多系統(tǒng)聯(lián)動：與樓宇自控系統(tǒng)(BMS)、消防系統(tǒng)對接，火災(zāi)時自動切斷非必要區(qū)域空調(diào)電源，保障安全。

2、工業(yè)廠房場景

涵蓋電子廠房、機(jī)械加工廠房、化工廠房、食品加工廠房等，具有生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格、設(shè)備發(fā)熱量大、部分區(qū)域有潔凈 / 恒溫恒濕需求、運(yùn)行時間長等特點(diǎn)。

工藝參數(shù)精準(zhǔn)控制：針對電子廠房(溫度 ±0.5℃、濕度 ±5%)、食品加工廠房(低溫保鮮)等場景，部署高精度傳感器，采用 PID 閉環(huán)控制算法，確保環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定;

發(fā)熱源定向降溫：在機(jī)械加工機(jī)床、化工反應(yīng)釜等發(fā)熱設(shè)備周邊，部署局部空調(diào)與溫度傳感器，動態(tài)調(diào)節(jié)制冷量，避免整體降溫造成的能源浪費(fèi);

設(shè)備聯(lián)動保護(hù)：與生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)對接，當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備啟停時，自動調(diào)整空調(diào)運(yùn)行狀態(tài);若空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，及時觸發(fā)告警并聯(lián)動備用設(shè)備啟動，保障生產(chǎn)連續(xù)性;

防爆與防腐設(shè)計：化工、粉塵等特殊廠房，選用防爆型傳感器與執(zhí)行單元，采用耐腐蝕材質(zhì)，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3、公共設(shè)施場景

包括醫(yī)院、學(xué)校、圖書館、體育館、交通樞紐(機(jī)場、高鐵站、地鐵站)等，具有人流量大、使用時段集中(如學(xué)校上下課、醫(yī)院就診高峰)、公益屬性強(qiáng)、對可靠性要求高等特點(diǎn)。

空氣質(zhì)量優(yōu)先控制：醫(yī)院病房、手術(shù)室、學(xué)校教室等場景，增加 CO?、甲醛、病菌濃度傳感器，聯(lián)動新風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)，自動提升新風(fēng)量，保持空氣流通;交通樞紐在人流高峰時段，自動加大制冷量與空氣循環(huán)速率;

不間斷運(yùn)行保障：采用雙機(jī)備份、冗余設(shè)計，醫(yī)院手術(shù)室、ICU 等關(guān)鍵區(qū)域配置獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)與備用電源，確保突發(fā)故障時不中斷服務(wù);

分時分區(qū)控制：學(xué)校根據(jù)上下課、寒暑假時段，體育館根據(jù)賽事 / 活動安排，交通樞紐根據(jù)航班 / 列車時刻表，定制差異化運(yùn)行策略，非使用時段自動調(diào)低運(yùn)行功率;

分級管理權(quán)限：為公共設(shè)施管理部門(如教育局、衛(wèi)健委)分配全局監(jiān)控權(quán)限，為單所學(xué)校、醫(yī)院分配區(qū)域管理權(quán)限，實現(xiàn) “全局統(tǒng)籌 + 局部自主調(diào)節(jié)”。

4、數(shù)據(jù)中心場景

包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)、企業(yè)機(jī)房、云計算中心等，具有服務(wù)器密度高、發(fā)熱量大(每平方米散熱功率可達(dá)數(shù)千瓦)、全年 24 小時運(yùn)行、對溫度濕度要求極高(溫度 18-27℃、濕度 40%-60%)等特點(diǎn)。

熱點(diǎn)定向制冷：采用 “機(jī)柜級空調(diào) + 地板送風(fēng)” 模式，在服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)部署溫度傳感器，根據(jù)各機(jī)柜負(fù)載熱度，動態(tài)調(diào)節(jié)空調(diào)送風(fēng)風(fēng)速與制冷量，消除局部熱點(diǎn);

節(jié)能優(yōu)化策略：結(jié)合室外溫度，采用 “自然冷卻 + 機(jī)械制冷” 聯(lián)動模式，冬季 / 夜間利用室外低溫通過熱交換為機(jī)房降溫，減少壓縮機(jī)運(yùn)行時間;根據(jù)服務(wù)器負(fù)載預(yù)測，提前調(diào)整空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，避免負(fù)載突變導(dǎo)致的溫度波動;

高密度部署適配：選用緊湊型、低噪音傳感器與執(zhí)行單元，適應(yīng)機(jī)房高密度服務(wù)器布局;采用工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定無延遲;

故障應(yīng)急處理：實時監(jiān)測空調(diào)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)警潛在故障;配置備用空調(diào)系統(tǒng)，故障時自動切換，保障機(jī)房環(huán)境穩(wěn)定。

5、住宅社區(qū)場景

高層住宅、別墅小區(qū)、保障性住房等，具有住戶分散、使用習(xí)慣差異化大(如老人居家、年輕人通勤)、公共區(qū)域(樓道、大堂、地下車庫)需持續(xù)供冷 / 供熱等特點(diǎn)。

分戶智能控制：為每戶配置智能溫控面板與手機(jī) APP，支持定時控制、遠(yuǎn)程啟停、模式切換(節(jié)能 / 舒適 / 睡眠)，滿足個性化需求;

分戶能耗計量：在每戶空調(diào)入戶端安裝智能冷熱量表與電表，實時統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)，生成分戶能耗報表，支持線上繳費(fèi);

公共區(qū)域智能調(diào)節(jié)：樓道、地下車庫部署人體感應(yīng)傳感器，有人時自動提升空調(diào)運(yùn)行功率，無人時切換至節(jié)能模式(如溫度調(diào)高 / 調(diào)低 3℃);大堂根據(jù)人流量動態(tài)調(diào)節(jié);

社區(qū)集中運(yùn)維：搭建小區(qū)級監(jiān)控平臺，實時監(jiān)測公共區(qū)域空調(diào)設(shè)備與分戶空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，故障時自動告警并推送至物業(yè)運(yùn)維人員，實現(xiàn)快速上門維修。

五、應(yīng)用價值

智能精準(zhǔn)控制：基于環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、CO?濃度)、人員密度等實時數(shù)據(jù)，自動調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)按需供能，提升室內(nèi)舒適度。

顯著節(jié)能降耗：通過負(fù)荷預(yù)測、智能調(diào)度、變頻控制等技術(shù)，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低整體能耗 15%-30%。

高效運(yùn)維管理：實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)控、故障自動預(yù)警、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)，減少人工巡檢成本，延長設(shè)備使用壽命。

數(shù)據(jù)可視化與決策支持：構(gòu)建統(tǒng)一監(jiān)控平臺，整合運(yùn)行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析提供優(yōu)化決策建議。

靈活擴(kuò)展與兼容：支持多品牌、多類型空調(diào)設(shè)備接入，預(yù)留接口滿足未來功能擴(kuò)展與場景延伸需求。

審核編輯 黃宇