暖通空調(diào)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的幾點(diǎn)想法

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　摘要：本文就目前流行的樓宇自動化技術(shù)，談了幾點(diǎn)關(guān)于暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)際問題。RS-485技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；利用VC 技術(shù)自編監(jiān)控軟件；模糊控制與PID算法的結(jié)合應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：RS485 面向?qū)ο?PID 模糊控制

　　1、前言

　　21世紀(jì)信息化的時(shí)代已經(jīng)到來，以網(wǎng)絡(luò)通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)為背景的建筑智能化正是順應(yīng)這一時(shí)代潮流的必然趨勢。作為智能建筑3A系統(tǒng)之一的樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）對大樓的水電暖通等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中的監(jiān)控和管理已日益成為現(xiàn)代建筑中必不可少的配置。

　　下面就其中暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控談幾點(diǎn)看法。

　　2、RS485網(wǎng)絡(luò)中央空調(diào)系統(tǒng)管理復(fù)雜，運(yùn)行工況多變，是建筑物能耗大戶。

　　為此，實(shí)施BA系統(tǒng)一般將空調(diào)系統(tǒng)作為監(jiān)控的重點(diǎn)，往往投入60％以上的監(jiān)控點(diǎn)和超過水電監(jiān)控投資總和的投入。

　　但是不同廠商提供了不同功能的產(chǎn)品和系統(tǒng)，采用不同的通信協(xié)議，致使它們之間依靠網(wǎng)關(guān)和大量軟件的互聯(lián)成為高成本、低性能的解決方案。從資源的利用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試、擴(kuò)張、更新、維護(hù)等方面來看，都給業(yè)主帶來不利。

　　因此，目前BAS發(fā)展的技術(shù)趨勢是現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）。美國Echelon公司于1990年12月推出的Lonworks技術(shù)正是采用了FCS技術(shù)，這是一種開放系統(tǒng)的通用總線。它的技術(shù)核心是神經(jīng)元芯片（Neuron Chip）和LonTalk協(xié)議。但對于中小型的監(jiān)控系統(tǒng)，全面采用Lonworks技術(shù)，并不具有技術(shù)優(yōu)勢和完善的工程實(shí)現(xiàn)。部分采用或支持現(xiàn)場總線技術(shù)的產(chǎn)品在目前大量的中小型系統(tǒng)中更具有應(yīng)用性。

　　以控制網(wǎng)絡(luò)而言，LonTalk總線在理論上可以組成任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。這種布線設(shè)計(jì)的隨意性，如果運(yùn)用不當(dāng)，在工程實(shí)踐中仍然是有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的，并可能造成系統(tǒng)投資的增加。所以，中小型工程推薦運(yùn)用基于RS-485總線的控制網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)抗噪聲干擾性好，廣泛應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域，技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)成本也較低。

　　在使用RS-485接口的總線時(shí)，對于特定的傳輸線路，從發(fā)生器到負(fù)載，其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個(gè)長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制，兩者成反比。

　　對于總線上的連接點(diǎn)的問題，根據(jù)規(guī)定，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口的輸入阻抗為≥12kΩ，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動節(jié)點(diǎn)數(shù)為32.為適應(yīng)更多節(jié)點(diǎn)的通信場合，有些芯片的輸入阻抗設(shè)計(jì)成1/2負(fù)載（≥24kΩ）、1/4負(fù)載（≥48kΩ）、甚至1/8負(fù)載（≥96kΩ），相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可增加到64、128和256.

　　3、系統(tǒng)軟件從系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)來看，由組態(tài)軟件進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，一定程度上可以縮短開發(fā)周期。

　　目前樓宇設(shè)備控制組態(tài)軟件市場為Johnson Control′s，Simens，Honeywell等幾家公司所主宰。這些軟件功能豐富，借助其完善的樓宇自控硬件設(shè)備，占有絕大部分的市場份額。但存在著硬件設(shè)備要求較高的問題，出于對內(nèi)嵌的設(shè)備驅(qū)動程序（I/O Server），及被處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等原因的考慮，一般需要配用其專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而且它的一些核心技術(shù)封裝在模塊中，非廠家專業(yè)人員很難進(jìn)行維護(hù)、調(diào)試。對于大量的中小型空調(diào)系統(tǒng)來說，其價(jià)格成本也較高。

　　所以借鑒組態(tài)軟件面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，以實(shí)際系統(tǒng)中與各硬件直接相關(guān)的各控制量為對象名，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。軟件系統(tǒng)則以與控制量映射的對象名作為各種操作的對象，通過對對象名的屬性和值進(jìn)行定義、賦值來實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的狀態(tài)變化。

　　在此核心思想的基礎(chǔ)上，以Windows為平臺，VC 作為開發(fā)工具，建立①CobjectName（對象名信息類），包括AI型、AO型、DI型、DO型四類，每一個(gè)類中包括控制量的屬性和相關(guān)信息；②CtreeView（樹形顯示類），幫助建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；③Ccomm（串行通信類），實(shí)現(xiàn)RS-485總線上多機(jī)系統(tǒng)之間的通信功能，包括創(chuàng)建、初始化、讀寫、關(guān)閉等操作；④CODBCRecord（數(shù)據(jù)記錄類），實(shí)現(xiàn)重要運(yùn)行參數(shù)的保存，及相關(guān)查詢更新操作；⑤CalarmError（故障記錄報(bào)警類），對參數(shù)值超過設(shè)定上下限的現(xiàn)場運(yùn)行狀況進(jìn)行提示。

　　整個(gè)軟件系統(tǒng)則分為三個(gè)功能模塊：

　　①設(shè)置模塊，定義各硬件地址，IO口對象名等；②界面模塊，建立人機(jī)對話界面；③后臺模塊，控制硬件采集、傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，及相關(guān)操作。

　　由于該軟件系統(tǒng)基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，使得它的穩(wěn)定、高效、及維護(hù)、擴(kuò)展等性能得到了保證。