楊 青

（特靈科技亞太研發(fā)中心，江蘇 太倉 215400）

屋頂式中央空調具有安裝方便、整體結構縮短管路長度、能量范圍廣、制冷效率高、可靠性高、不占用室內空間的優(yōu)點，其發(fā)展越來越迅速，面臨多參數(shù)協(xié)同控制、更高精度、更節(jié)能環(huán)保、更安全可靠的挑戰(zhàn)。

1 云計算在屋頂機空調中應用

云計算具有虛擬的集中式管理、分布式計算、全方位使用等特點，可以為屋頂機空調提供安全、快速、便捷的數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡計算服務。

1.1 屋頂機空調運行特點

屋頂機空調的機組結構緊湊模塊化、自帶冷熱源、組合方便、風冷卻省去冷卻水系統(tǒng)，運行維護具有以下一些特點：

（1）時間性強。

屋頂機空調24小時全天高速運轉。

（2）技術性強。

屋頂機空調自動化程度高，機組電器連接緊湊，需專業(yè)人員進行維護。

（3）可靠性、實用性高。

屋頂機空調制冷系統(tǒng)高效可靠，使用維修方便。

（4）服務水平高。

屋頂機空調應定期檢查。

屋頂機空調結構如圖1所示。

圖1 屋頂機空調結構

1.2 屋頂機空調智能控制

跨界融合的發(fā)展模式使屋頂機空調在網(wǎng)絡硬件和軟件的支持下，能夠隨時對室內溫度、濕度、室內空氣質量、氧含量進行監(jiān)測分析，智能判斷和控制制冷、制熱、加濕、凈化等操作，使室內溫濕度、空氣質量始終保持在最佳狀態(tài)[1]。

屋頂機空調控制原理如圖2所示。

圖2 屋頂機空調控制原理

2 云計算智能屋頂機

屋頂機空調在智能控制方面理解分析解決問題能力的提高，歸納演繹推理能力的加強以及自適應環(huán)境和自我學習能力的完善，使屋頂機空調的自動識別、調節(jié)和控制功能越來越智能化。進行各部件傳感器和控制器的大量數(shù)據(jù)的管理和處理時，借助云計算的虛擬計算資源，可以實現(xiàn)屋頂機空調運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、故障主動預警、預防性維護和檢修、功能動態(tài)優(yōu)化控制等功能，提高屋頂機空調的舒適性和監(jiān)控可靠性，減少維護維修運行的成本，實現(xiàn)維護運行智能化。

2.1 云計算特點。

云計算的優(yōu)點包括計算成本和軟件成本較低、計算能力和數(shù)據(jù)安全性較強、硬件成本較低、軟件即時更新、存儲大容量、操作系統(tǒng)兼容、群組容易讀寫、對特定設備的依賴性小。

云計算的缺點包括必須持續(xù)在網(wǎng)、網(wǎng)速低時效果差、響應有延遲、基本功能可能有限、存儲數(shù)據(jù)有風險。

2.2 云計算應用屋頂機架構

全球化形勢下制造業(yè)高速發(fā)展，不同地域和環(huán)境下的集中辦公對屋頂機空調的同步管理提出更高要求。借助云計算平臺，共享軟硬件信息資源，根據(jù)不同級別的登錄權限，通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地按需對屋頂機空調進行多機間集群間并行化計算與節(jié)點通信，可以實現(xiàn)不同范圍內的個性化管理，智能開啟相應程序，遠程網(wǎng)絡監(jiān)控、維護和診斷。

云計算平臺能夠為屋頂機空調提供安全可靠的數(shù)據(jù)存儲中心，防止病毒入侵和數(shù)據(jù)丟失，跨地理地域容災，并發(fā)任務處理，虛擬化管理，具有高度延展性和可擴充性。

屋頂機云計算架構如圖3所示。

圖3 屋頂機云計算架構

2.3 云計算應用屋頂機實現(xiàn)

借助智能移動終端、高速互聯(lián)網(wǎng)和各類傳感器，屋頂機空調可以傳輸數(shù)據(jù)至控制中心分析數(shù)據(jù)，智能管理各種溫控組件和過濾組件動作，按照體感適宜的溫濕度、內外溫差等多種情況與設定的判斷條件，調節(jié)相應的設備，監(jiān)測、記錄、控制溫濕度、PM2.5、負氧離子含量等參數(shù)，實現(xiàn)集中管理分布節(jié)能控制，為室內人員提供高效管理手段和舒適、經濟、安全的工作環(huán)境，從而達到較高的智能化，降低管理成本和運行能耗。

（1）云計算屋頂機功能服務。

對屋頂機空調負荷實測值和預測值進行比較，云計算能夠動態(tài)評估修正控制系統(tǒng)的調節(jié)作用，實現(xiàn)基于預測負荷的風量、風壓、流量控制，使供冷量和需求量匹配，提高系統(tǒng)的運行安全性。

屋頂機空調的效率會根據(jù)負荷變動，在某一負荷下達到最佳效率。在大制冷面積的并聯(lián)分區(qū)運行和不同地域環(huán)境的多機分布控制應用中，云計算可以依據(jù)當前負荷和歷史記錄的效率特性，計算最佳運行臺數(shù)和各單機運行效率，制定最優(yōu)屋頂機運行組合，使整個系統(tǒng)的效率達到最高。

（2）云計算屋頂機控制方案。

屋頂機空調運行參數(shù)相互耦合，同一負荷可以對應多種運行組合參數(shù)。依據(jù)強大計算能力、數(shù)據(jù)收集和分析能力，云計算能夠綜合利用資源，對多個設定點和不同工作點進行集成優(yōu)化，采用專家控制、神經網(wǎng)絡控制、模糊控制等邏輯[2]，提升整個系統(tǒng)的監(jiān)測、分析和管理水平，進一步提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和智能化。

①專家控制。智能控制理論的專家控制系統(tǒng)在屋頂機空調云計算規(guī)劃決策的高層控制與動作實現(xiàn)的底層控制方面具有積極應用。屋頂機云計算多采用控制理論與經驗知識結合的方式，自動更新知識庫，自動生成規(guī)則，在線實時參與控制。

②神經網(wǎng)絡控制。屋頂機空調系統(tǒng)具有大慣性與大滯后的參數(shù)耦合的特性，使用常規(guī)方法建立動態(tài)設備模型和實時優(yōu)化非線性參數(shù)比較困難。神經網(wǎng)絡分布式信息存儲可以實現(xiàn)大規(guī)模并行處理，具有強大的學習聯(lián)想和容錯能力，可以應用于屋頂機空調的多輸入和多輸出的多變量控制系統(tǒng)[3]。精確模型的控制結構中，云計算可以充當對象的模型；反饋控制系統(tǒng)中，云計算可以實現(xiàn)控制器的作用；傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，云計算可以優(yōu)化計算。

神經網(wǎng)絡控制能夠融合其他優(yōu)化參數(shù)控制方法，建立非參數(shù)化對象模型，優(yōu)化控制參數(shù)，做出推理和診斷[4]。

神經網(wǎng)絡控制結構如圖4所示。

圖4 神經網(wǎng)絡控制結構

③模糊控制。屋頂機空調控制對象的多干擾性使負荷大范圍變化，溫濕度相關的多工況使運行管理和控制變得更復雜。模糊控制系統(tǒng)基于專家知識和成熟經驗，具有不依賴精確建模的優(yōu)點，在云計算的大數(shù)據(jù)和高計算能力的支持下，非常適用于屋頂機空調的復雜控制。

模糊控制結構如圖5所示。

圖5 模糊控制結構

（3）云計算屋頂機故障診斷。

屋頂機空調的云計算故障診斷分析主要包括監(jiān)測信號認定、診斷方法選擇、排除故障可行性分析、維修質量預估。云計算故障診斷有助于實時監(jiān)測各系統(tǒng)運行狀態(tài)，科學地分析排除設備故障，保障屋頂機空調在全壽命周期內運行的穩(wěn)定和高效。

故障監(jiān)測診斷流程如圖6所示。

圖6 故障監(jiān)測診斷流程

3 結語

云計算在屋頂機空調應用中的優(yōu)勢越來越明顯。虛擬計算資源具有低成本的優(yōu)勢，云計算技術可以提升屋頂機空調的運維安全，確保環(huán)境的舒適，使管控更高效，終端使用更便利。充分利用云計算的海量存儲能力和高效處理能力，將促進屋頂機空調更加快速發(fā)展。