【摘 要】中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)是建筑設(shè)備中改善建筑熱濕環(huán)境最重要的組成部分，對(duì)其的研究與仿真具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文介紹了基于LabVIEW軟件平臺(tái)的中央空調(diào)監(jiān)控虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)風(fēng)閥、水閥和風(fēng)機(jī)等的控制，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度和濕度的調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)頁(yè)面簡(jiǎn)潔，具有良好的演示性與可操作性。

【關(guān)鍵詞】LabVIEW 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng) 仿真

在智能建筑中，由于使用大量的辦公設(shè)備和電氣設(shè)備，這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此，智能建筑內(nèi)區(qū)可能出現(xiàn)全年供冷的情況，周邊區(qū)則根據(jù)季節(jié)的變化進(jìn)行供熱和供冷。夏季智能建筑的空調(diào)冷負(fù)荷較大，而冬季熱負(fù)荷較大。中央空調(diào)系統(tǒng)作為智能建筑的一個(gè)重要組成部分，其監(jiān)控是建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中極其重要的內(nèi)容。

傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需要投入場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)，所以該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)有一定的限值，而且功能上缺乏可擴(kuò)展性。因此，本文研究開發(fā)了一個(gè)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能基本相同的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面，操作方便。

一、LabVIEW概述

LabVIE是由美國(guó)NI公司創(chuàng)立的一個(gè)功能強(qiáng)大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開發(fā)工具.它是一種圖形化的編程語(yǔ)言（G編程語(yǔ)言），用戶只要連接各個(gè)框圖就能構(gòu)成程序。虛擬儀器是計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器與測(cè)控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源三者的有效結(jié)合。LabVIEW下構(gòu)成的程序被稱為VI，LabVIEW還提供了大量的虛擬儀器和豐富的函數(shù)庫(kù)來(lái)幫助編程。本系統(tǒng)采用的就是LabVIEW的軟件開發(fā)環(huán)境，極大地縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。

二、中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)概述

在建筑物中，一般采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，通常稱之為中央空調(diào)系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)的所有空氣處理設(shè)備（包括風(fēng)機(jī)、冷卻器、加熱器、加濕器和過(guò)濾器等）都設(shè)在一個(gè)集中的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，經(jīng)集中設(shè)備處理的空氣用風(fēng)道分別送到各空調(diào)房間，對(duì)處理空氣用的冷源和熱源也有專門的冷東站和鍋爐房。

中央空調(diào)系統(tǒng)是由若干空氣處理設(shè)備組成的。這些設(shè)備的工作能力是按負(fù)荷計(jì)算確定的，在使用時(shí)，負(fù)荷是變動(dòng)的，會(huì)引起被調(diào)參數(shù)的變化。自動(dòng)控制的任務(wù)就是當(dāng)被調(diào)參數(shù)偏離給定值時(shí)，依據(jù)偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)諸如加熱器、冷卻器、加濕器，淋水室及風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)備等的實(shí)際輸出量，使其與負(fù)荷狀態(tài)相匹配，以滿足被調(diào)參數(shù)（溫度、相對(duì)濕度）的要求。對(duì)于上述各設(shè)備的控制，最終是通過(guò)對(duì)風(fēng)閥或水閥以及開關(guān)等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

三、基于LabVIEW的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的前面板設(shè)計(jì)

本仿真模型以仿真全空氣定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)為主，對(duì)送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)定值給定、各執(zhí)行器、控制器的動(dòng)作進(jìn)行仿真。運(yùn)行該系統(tǒng)后，點(diǎn)擊輸入模塊中的風(fēng)機(jī)手動(dòng)開關(guān)，便可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行仿真。

輸入模塊位于界面的左上角，其功能是為仿真系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。輸入按鈕包括：（1）風(fēng)機(jī)手動(dòng)開關(guān)按鈕；（2）室外新風(fēng)溫度模擬值輸入按鈕；（3）送風(fēng)溫度目標(biāo)值輸入按鈕；（4）室外新風(fēng)濕度模擬值輸入按鈕；（5）送風(fēng)濕度目標(biāo)值輸入按鈕；（6）過(guò)濾網(wǎng)壓差模擬值輸入按鈕；（7）系統(tǒng)工作時(shí)間段設(shè)定按鈕。通過(guò)這些輸入按鈕可以對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行不同參數(shù)的設(shè)置。狀態(tài)顯示模塊位于系統(tǒng)界面右上方，其功能是直觀地顯示中央空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。顯示的內(nèi)容包括：（1）新風(fēng)閥、回風(fēng)閥及排風(fēng)閥的開度大?。唬?）過(guò)濾網(wǎng)壓差是否正常；（3）加濕系統(tǒng)工作狀態(tài)；（4）送風(fēng)風(fēng)機(jī)與回風(fēng)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)；（5）氣流的顯示。參數(shù)顯示模塊位于界面的下方，其功能為顯示空調(diào)系統(tǒng)的重要參數(shù)值與變化過(guò)程。顯示內(nèi)容包括：（1）新風(fēng)閥與回風(fēng)閥的開度大?。唬?）水閥的開度值；（3）超過(guò)工作時(shí)間段報(bào)警；（4）低溫防凍報(bào)警；（5）實(shí)時(shí)的送風(fēng)溫度值；（6）實(shí)時(shí)的送風(fēng)濕度值；（7）溫度變化的動(dòng)態(tài)顯示（溫度曲線）。

四、基于LabVIEW的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

在輸入模塊設(shè)定室外新風(fēng)的溫度值與送風(fēng)溫度的目標(biāo)值，若實(shí)際送風(fēng)溫度與設(shè)定值有偏差，則通過(guò)PID調(diào)節(jié)水閥的開度大小，改變表冷器冷凍水流量，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)溫度的控制。

對(duì)濕度的控制原理類似于對(duì)溫度的控制，在輸入模塊輸入濕度的目標(biāo)值以及室外新風(fēng)的濕度，系統(tǒng)比較兩者的偏差值，通過(guò)加濕執(zhí)行器來(lái)達(dá)到設(shè)定值。

本系統(tǒng)仿真了初效過(guò)濾網(wǎng)、中效過(guò)濾網(wǎng)和高效過(guò)濾網(wǎng)，在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的狀態(tài)下，如果過(guò)濾網(wǎng)兩端的壓差過(guò)大，則說(shuō)明過(guò)濾網(wǎng)可能存在灰塵過(guò)多的情況，直接影響到系統(tǒng)的工作性能。具體仿真中，在輸入模塊預(yù)先輸入過(guò)濾網(wǎng)的壓差值，當(dāng)其超過(guò)預(yù)先設(shè)定的警戒值（一般情況下設(shè)置為200Pa）時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)紅色報(bào)警指示燈報(bào)警。

五、結(jié)語(yǔ)

本文介紹了LabVIEW在虛擬實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，并以此為平臺(tái)，對(duì)中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)中的送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度和過(guò)濾網(wǎng)壓差的控制進(jìn)行研究仿真，仿真過(guò)程為動(dòng)態(tài)顯示，直觀簡(jiǎn)潔。基于LabVIEW的虛擬中央空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以得到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和測(cè)試結(jié)果，使學(xué)生能直觀地領(lǐng)會(huì)和理解中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一種全新的現(xiàn)代化手段，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張小琴.基于LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)化虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2011（9）.

[2]張重雄，張思維.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[3]劉君華，基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，2003.

[4]王娜，沈國(guó)民.智能建筑概論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)介：

蔣延煒（1990.10.24-）陜西省寶雞市，碩士研究生，專業(yè)：控制工程。