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基于BACNet的中央空调控制系统设计与实现

魏文峰  
【摘要】:近些年,中央空调在国内越来越有市场,其系统设计以中央空调最大负荷为参考标准,并采用了较成熟的负荷估算法,但由于其水系统和风机系统的管理系统运行方式相同,且均采用定流量和定风量的运行方式,导致中央系统电能消耗量和建筑运行成本非常高。通过非中央空调机组运行状态的数据分析,目前中央空调系统90%的运行时间内其输出功率远远大于环境实际负荷,造成极大能源损耗,据我国建筑能耗调查,现有中央空调能耗通常占大型公共建筑总能耗的40%—60%,因此对中央空调进行按需供冷、制暖、换气节能化改良非常有必要。 针对空调系统耗能大的问题,本文介绍了一种基于BACnet(楼宇自动控制网络数据通讯协议)的恒温中央空调节能控制系统。该系统结合WSN网络分布检测技术,各个执行节点实时采集人流量、温湿度、空气质量等环境变量数据。控制主机进行数据汇总和分析、构建温度分布场,结合该分布场的参数,利用协调变频技术调整压缩机功率、风机转速和转向,并控制各个风机盘管协同工作,达到变风量、变频、按需定点定向制冷、供暖的效果,实现中央空调输出功率与实际负荷匹配。另外为了更好的控制温度,本文还用到了模糊PID算法,调用模糊算法,得到输出量脉宽调制的精确值,再通过脉宽的调节控制占空比,进一步控制风机电机的转速,从而实现了温度调节。 此外,以BACnet协议定义的新型接口标准,可进一步实现空调系统与楼宇其他控制设备电气接口无缝连接,达到各楼宇设备联动控制,整体节能的目的。系统通过网关节点接入互联网,实时地向控制中心发送各节点状况信息,并接受来自远程控制中心的控制信息。 本文首先介绍了基于BACnet的中央空调控制系统的关键技术,对BACnet协议、WSN网络分布检测技术以及模糊PID控制算法进行了阐述,接着介绍了本控制系统的整体方案以及工作流程,然后分别从硬件设计和软件设计上分模块进行了描述,最后通过搭建实验平台模拟实验环境对系统进行了测试,对测试结果进行了分析验证。


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