群智能控制系统及在高效制冷站运用分析

吴育雄

摘要：群智能控制系统作为一种新型的建筑自动化控制系统存在，其余传统的楼宇自控系统是存在一定区别的，其可以使建筑设备运行系统规划为若干个基本的单元，在不同的单元内增设一个智能控制器，衔接各个单元并使单元内的空间位置可以构建出扁平化、无中心的网络系统。基于此本文结合实际思考，首先简要分析了工程概况，其次阐述了群智能控制系统的基本概述，最后提出了群智能控制系统在高效制冷站运用。以供相关部门参考。

关键词：群智能控制系统；高效制冷站；节能

引言：近些年间，国内建筑行业能耗总量呈现出持续增长的趋势，经相关部门统计显示，截止于2020年建筑全过程总能耗占比是21.47亿tce并且占据国内能源消耗总量的46.5%，其中碳排放总量经计算得出是49.3亿tco2。由此可知，公共建筑能耗的总量较大，并且水电工程的面积能耗强度较高，尤其在制冷站能耗方面，会占据空调能耗的50%之上。因此，在公共建筑中制冷站的运行状况处于不理想的状态，本文通过群智能控制系统在高效制冷站的应用，提升其能耗水平。

一、工程概况

本文以某商业项目的建设工程为例，其中建筑物的总面积为13.95m3，分为地上3层，地下三层，主要开展水电项目并即将于2023年1月开业。因此，通过群智能控制系统的应用，可保证项目可以拓展自身的范围，执行室内环境监测、制冷站群控、区域送风机、锅炉房群控、空调立管的调节以及公共区域内风机盘管等方面的控制工作。利用群智能控制系统，可取得良好的节能降耗效果。

二、群智能控制系统的基本概述

目前，在建筑行业内群智能控制系统的实施会运用集中式架构的操作方式，运用分层的操作方式，保证不同设备之间可以独立运行，互相呈现出不兼容的状态。而在集中式架构开展过程中，房间内的末端设备是隶属于子系统的范畴内的，该部分信息会出现无法就地共享的现象，导致系统在运行过程中无法开展联动控制工作。若需完成系统功能的传输，必须让信息上传到中央站，使其在中央站内完成集成工作后，方可执行全局化的控制。

因此，为满足空调的设计要求以及机电设备的控制需求，可将源类机电设备进行处理，通过对机面、机电设备、屋面、冷源等共性的分析，掌握其中存在的基本单元，在每个单元内配置智能控制器，完成对不同类型末端设备的管控（具体如图一所示）。

图一群智能控制系统的运行示意图

据此，若在某个建筑项目中，则可通过对空调末端、窗帘控制器以及照明灯具的应用，让基本单元可以升级为智能单元。通过CPN之间的联系，保证机电系统可与建筑空间位置进行衔接，促使相互之间可以运用网线构建出一个网络系统（如下图所示）。

图二群智能控制系统框架示意图

如图所示，运用圆圈担任CPN，增加圆圈之间的关联，通过CPN的应用，则可保证每个基本单元可以运用平等的方式进行连接，使各端设备能够集中式地进行架构，让群智能控制系统作为扁平化、务中心的系统，增加在机电设备系统中的有限元，方便建筑之间基本单元进行连接，从而完成对各类设备的控制工作。

三、群智能控制系统在高效制冷站运用

（一）群智能控制系统在高效制冷站中的设计方案

1.设计方案

为保证群智能控制系统的合理运行，需重视额定制冷量，通过离心式变频冷水机组的应用，增设4台变频冷水泵，使其可以与冷水机组相互连接，运用集管的方式运行。这样，则可让集水器、分水器之间能够运用压差旁通管进行连接，保证冷水机组内的蒸发量不会小于最低流量。

首先，在设计过程中，可运用4台定频冷却水泵，利用3用1备的方式，避免在定频冷却水泵应用过程中出现问题，并且运用集管完成衔接操作，在供回水总管内增设旁通管，让冷水机组内的温度能够高于下限值。

其次，将4组冷却塔安置到裙房屋面中，保证冷却塔内可以完成4台风机的配置操作，运用低速控制、高速控制的方式，将冷水系统内的回水以及供水温度设置在13摄氏度-7摄氏度以内，这样，则可保证供水以及回水工作开展过程中不会出现问题。同时，结合项目概况进行分析，让冷水机组中的COP能够为5.65，保证在设计阶段能够开展能耗模拟测算操作，使冷战中的实际能效可以被确认为4.5[1]。

最后，为完善群智能控制系统能够的运行，可优先划分基本单元，遵循不同设备单元的定义，让冷源系统能够不遗漏、不重复，创建出对应的设备单元。例如：在冷水机组单元创建过程中，其不仅仅是指机组自身，更应该服务于传感器、计量仪器以及执行器等区域，让冷源系统能够分化为23个单元，其中不仅包含冷却塔单元、水泵单元、冷水机组，更是包含末端单元以及水系统单元。所以，在群智能控制系统中，制冷机组可根据不同的单元的运行状况以及单元类型来进行配置工作，通过专用控制器的应用并在冷水机组中增设专用的控制器[2]。

2. 单元模块确认

由于智能控制器之间会根据冷源系统的运行方式，完成网线的衔接工作，保证是智能控制系统可以顺利架构。因此，可分析其中的不利末端单元的运行方式，根据最近的楼层空调箱单元的设置方式，对接制冷站系统，利用数字控制器，保证专用控制器可以合理地设置在此区域内。由此方式，则可完成监控点位的设置工作，运用归纳总结的方式统一接线方式以及点位的配置操作

[3]。

例如：在冷水机组中增设专用控制器，可通过群智能核心模块的设置，增加冷水机组内I/O接口模块与CPN之间的联系，让冷水机组单元内的监控点位合理设置，增加在I/O接口区域的预留点，促使冷水机组在运行阶段能够实时地执行启停反馈工作。一旦出现异常问题及时发起故障报警，让工作人员可以根据冷凝器、侧水阀以及蒸发器进行开关的控制，保证冷凝器、水流开关以及蒸发器等区域内的接口处不会出现异常[4]。

同时，可通过电能表、控制柜以及能量计的预留，保证设备单元的设计工作可以顺利实施。在单元模块确认过程中只需通过控制器的选用，则可完成标准化点位的设置工作。通过执行器、传感器以及智能仪表之间的合理配置，使群智能系统更为标准化，促使不同系统可以构建出制冷站，从而利用若干设备单元保证群智能控制系统可以顺利应用制冷站中，并且通过单元配置的方式，实现对单元内部控制点位的设计工作。

（二）群智能控制系统在高效制冷站中的运行效果

1. 全自动运行

群智能控制系统在高效制冷站中的应用可以实现无人值守的现场管控。首先，通过群智能控制系统的应用，可增加其中的监控软件，让运行人员可结合商场内的营业时间进行对应的开关控制操作。在智能设备运行阶段，会运用自动运行逻辑，增加制冷站中的安全保护，促使制冷站可以维持在正常运行的状态下，避免在工作人员工作过程中出现失误的问题。

例如：在制冷机运行阶段，工作人员未完成水泵的关机操作，可通过网络系统，自动计算出水泵的停机时间，通过对冷水流量的满足情况的判定，明确冷水机组的实际需求，执行水泵指令，使冷水机组可以顺利运行。

当冷水机组运行稳定后，可让系统进行自动的接入操作，运用全局优化的方式，开展群控操作，在冷水机组的末端设置自动加减设备，优化机组的实际能效，保证冷水机组在运行阶段可根据不利末端压差完成频率以及台数的自动调节工作。这样，但末端供水以及回水工作得到满足后，水泵组内的实际运行效率则会提高。秩序保证每台冷水塔中水分布情况使均匀度，则在开启冷却塔的过程中可完全控制进水阀，拓展填料换热的面积。

若经监测工作发现冷却塔风机中的档位与台数存在不匹配的现象，可运用出水水温的调节方式，完成自动化控制操作。保证在制冷站群控决策工作可以顺利开展，让其可以根据群控决策工作的开展过程，保证冷水机组内的水泵性能系数以及COP可以得到优化，使制冷站设备能够完成对应的操作。

再者，若基于监控角度而言，为保证冷水机组在运行过程中不会出现问题，可运用自动化控制的方式，在系统中执行目标参数的输入以及输出操作，在满足供冷量的前提下，监测往期的数据，通过群智能控制系统的运用实现在冷水机组内的加、减机，并且运用动态调整的方式，实现对冷水泵频率的自动化调整。

2. 持续优化

在群智能控制系统应用于制冷站后，物业管理工作者应提高自我认识，通过监控软件的应用，对制冷站的运行效率进行数据分析，合理运用监测工具，保证在制冷站运行过程中不会出现问题。与此同时，可结合其中蒸发器的温度变化趋势进行分析，运用蒸发温度与蒸发器出口区域的水温差值进行比较，使其可以接近冷凝器，计算出冷凝温度与冷凝器出口区域内的温度差值，促使冷水机组能够完成对应的换热操作，降低冷水机组在运行过程中对COP产生的影响。另外，只能通过软件设定的方式，让蒸发器的温度能够接近1.5摄氏度，使冷凝器在运行过程中温度不会超出2摄氏度，这样一来，只要保证冷凝器不会超过下限，则群智能监控设备就不会开启预警。

而但冷水机产生波动，蒸发器的温度在2摄氏度-3.5摄氏度之间，系统则会发出持续警报，让物业管理工作者可以在第一时间内掌握蒸发器的状况，通过正确的测温方式，对冷水机组的运行状况进行检查，使蒸发器的端盖区域处于密封的状态，避免在检查工作开展阶段出现误差。据此，运用群智能控制系统能够实现对冷水机组的控制工作。

例如：在工程项目中为保证制冷站的合理运行，可通过蒸发器温度变化情况的预测，掌握出水口的温度以及其实际蒸发温度，取二者的平均值。经过计算得出准确数据，从而避免在蒸发器端盖方面出现问题。通过监控软件的应用，则可实现对关键参数的设定，让不利末端压差、温度设定值等参数不会出现不准确的现象，在提升冷水机组运行效率的同时，可适当地提升COP，保证工作人员可以运用群智能系统完成全年度能耗的分析操作，保证冷水机组内的实际出水温度能够保持在7摄氏度以内，让物业人员结合实际供冷状况，实现对空调箱的调节。

3. 节能高效运行

基于制冷站的实际能耗进行分析，严格遵循在项目运行过程中的能效检测要求，对每台冷水机的运行状况进行监测，合理安装电能表、冷量表，确保二者可以分别与设备单元进行对接，促使设备的运行参数能够更加准确，将用能数据进行激励，从而保证在群智能监控软件应用过程中用户可以从多个维度对用能数据进行分析，方便计算出制冷站的实际用能情况，以执行对应的节能措施。

在能效分析以及制冷站能耗判定工作环节，可基于用电量、用冷量、能效等模块进行分析，运用单元评价指标，保证冷水机组内的累计供冷量、实时供冷量、累计耗电量、实时功率、COP、负荷率等方面数据能够被确认，运用系统能效评价的方式，确认冷却水的输送系数、制冷站的输送系数以及热平衡偏差等。据此，则可基于空调季节，掌握冷水机组的实际耗电量，通过制冷站总耗电量的确认，保证制冷站的能效方面影响更加显著。

通过对冷却水泵有无变频、台数等方面的控制，保证全年内的耗电量呈现出下降的趋势，确保在空调调节系统运行过程中可以严格规定的制冷站评价指标进行计算，合理确认指标闲置，让制冷站的运行指标不会超过国标规定。、这样一来，在冷却水系统运行过程中，其可完成变频优化操作，使冷水输配系统的运行工作向着经济、节能的方向发展。

结论：综上所述，为贯彻落实群智能控制系统，应以制冷站的群控工作作为基础，基于制冷站设备的协调交互机制，将其中的冷源系统进行划分，保证其中的若干设备单元可以互相关联，通过专用控制器的设置，增设其中的监控点位，保证冷站群控的设计工作可以顺利实施，使施工接线工作更加标准化，从而创建出群智能控制模型，通过自动识别的方式，保证水电工程在运行过程中制冷站中的相关配置不会出现问题，从而创建出标准化的智能单元，确保高效制冷站的顺利运行。

参考文献：

[1]朱丹丹,代允闯,江岸,张烽,赵小虎,宋媚琳.群智能控制系统在高效制冷站的实践[J].暖通空调,2022,52(07):101-107.

[2]王浩.麻雀搜索算法在PID控制系统中的应用研究[D].天津理工大学,2022.

[3]于军琪,陈时羽,赵安军,冯增喜,高之坤.改进交替方向乘子法求解冷水机组负荷分配群智能优化问题[J].控制理论与应用,2021,38(07):947-962.

[4]周颖.中央空调输配系统群智能扩散优化方法及应用[D].大连理工大学,2021.