CN102607143A - 基站空调设备的远程监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基站制冷设备及环境的远程监控方法及其系统。所述系统包括上位机软件系统、上位机服务器端传输模块、基站传输模块和基站可编程控制器。所述系统通过可编程控制器的状态和参数用于监控环境及制冷设备行为，并手动或系统自动下发设置参数给指定的控制器，指导制冷设备运行；所述基站端传输模块连接到各个基站中的基站可编程控制器上；上位机服务器和基站端传输模块之间实现有线或无线的网络连接；设置在各个基站中的所述基站端可编程控制器，用于接收来自上位机服务器的控制信号或上传所采集的基站内参数，并控制基站中各个设备的运行；按照通讯设备的负荷，动态调整制冷设备的制冷行为达到按需制冷，避免浪费，以达到节能的最终目的。

Description

基站空调设备的远程监控方法及系统

(一)技术领域

本发明涉及一种基站空调设备的远程监控方法及系统，具体涉及一种以有线或无线方式实现对各个通讯基站实施空调节能改造的远程监控方法及系统。 

(二)背景技术

随着全球能源日趋紧张，中国对社会建设中节能要求更加迫切。其中高速发展的电信行业面临节能形势更迫切。运营商加速建设基站、机房，然而也不得不面临高昂的能源消耗。 

例如2009年中国电信耗电总量约为98亿度，比08年增长41.6％。其中生产用电以基站和数据中心机房增长为主，相比08年分别增长209％和21％。同时部分设备技术落后或者陈旧老化；缺乏准确的分类、分项的能耗数据，缺乏对节能成果量化评测手段；没有科学的节能诊断，重点耗能设备运行不科学；对于用能与节能缺乏统一的监测与管理。因此对于电信运营商来说，采取节能措施势在必行。 

采用节能控制系统对现有设备进行改进，以降低其能耗是目前普遍使用的方式。对于电信目前，尚未采用不确定技术进行动态节能控制。本专利在前期“通信基站新风/空调节能控制系统”的基础上，进一步对机房、楼宇等设施的耗电量进行控制。 

能源是人类生存和社会发展必需的物质基础，进入二十一世纪，能源紧缺已经成为各国经济发展的世界性难题。国家“十一五”规划纲要要求“十一五”期间单位增加值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％。其中对用电量的考核更加严格。现实环境是一个不确定的环境，针对不确定(模糊、随机、模糊随机、随机模糊)环境，对电信业的营业厅，独立传输机房，办公楼，机房楼，通讯基站等进行耗电量的数据采集、分析和控制。开发的节能控制系统，能有效节省能源、减少大气污染及CO2排放。 

目前，对于通过节能改造的基站的控制不能通过远程实现控制，为此本专利在前期相关节能改造专利的基础上，提出一种能够实现远程控制管理的方法及相关系统。 

(三)发明内容

【要解决的问题】 

本发明的目的是提供一种可以远程、实时实现对各个基站的环境进行监控的方法及系统； 

本发明的另一个目的是提供一种对各个通讯基站中制冷设备进行节能控制的方法及系统； 

本发明的另一个目的是提供一种可实时对各个基站的节能情况和制冷设备运行情况实施监控的方法及系统。 

【技术方案】 

一种基站空调设备的远程监控方法，包括以下步骤：设置上位机服务器，用于监控基站可编程控制器的状态和参数，上位机服务器通过GPRS传输或有线传输定时收取各基站可编程控制器采集的数据、运行状态，并手动或系统自动下发控制器设置参数给指定的控制器，指导控制器运行；在上位机服务器端设置服务器端传输模块；在基站设置基站端传输模块；服务器端传输模块和基站端传输模块之间实现有线或无线的网络连接；设置基站端可编程控制器，用于接收来自上位机服务器的控制信号或上传所采集的基站内参数；所述基站端可编程控制器连接有传感器、报警器、可控阀门、新风机或可调速风机、热管机、精确送风可调速风机、氟利昂分体式空调和/或乙二醇分体式空调；实现基站端可编程控制器和基站端传输模块的双向通讯连接；所述基站端可编程控制器可采集多个模拟输入量AI和多个数字输入量DI；所述基站可编程控制器可输出多个数字输出量DO和多个模拟输出量AO。 

所述多个模拟量输入量AI为采集的温度、湿度、压力等参数；所述多个数字量输入DI为采集的基站空调运行状态、风机运行状态、各种报警参数；所述多个数字量输出DO为控制基站空调开关、新风机开关、风阀开关以及热管机开关的控制信号；所述多个模拟量输出AO为控制氟利昂分体式空调膨胀阀、多个乙二醇分体空调节流阀、可调速风机转速。 

所述的可编程控制器采集的各种温度值、湿度值以及压力参数等，通过PID或其他算法决定输出方式和输出量。 

一种基站空调设备的远程监控系统，包括上位机服务器、服务器端传输模块、基站端传输模块和基站可编程控制器；所述上位机服务器用于监控基站可编程控制器的状态和 参数，上位机服务器通过GPRS传输或有线传输定时收取各基站可编程控制器采集的数据、运行状态，并手动或系统自动下发控制器设置参数给指定的控制器，指导控制器运行；所述服务器端传输模块连接到上位机服务器上；所述基站端传输模块连接到各个基站中的基站可编程服务器上；服务器端传输模块和基站端传输模块之间实现有线或无线的网络连接；设置在各个基站中的所述基站端可编程控制器，用于接收来自上位机服务器的控制信号或上传所采集的基站内参数；所述基站端可编程控制器连接有传感器、报警器、可控阀门、新风机或可调速风机、热管机、精确送风可调速风机、氟利昂分体式空调和/或乙二醇分体式空调；所述基站端可编程控制器和所述基站端传输模块双向通讯连接；所述基站端可编程控制器可采集多个模拟输入量AI和多个数字输入量DI；所述基站可编程控制器可输出多个数字输出量DO和多个模拟输出量AO。 

所述多个模拟量输入量AI为采集的温度、湿度、压力等参数；所述多个数字量输入DI为采集的基站空调运行状态、各种报警参数；所述多个数字量输出DO为控制基站空调开关、新风机开关、风阀开关以及热管机开关的控制信号；所述多个模拟量输出AO为控制氟利昂分体式空调膨胀阀、多个乙二醇分体空调节流阀、可调速风机转速。 

所述的可编程控制器采集的各种温度值、湿度值以及压力参数等，通过PID或其他算法决定输出方式和输出量。 

【有益效果】 

具体地说，本发明的优点如下：可实现远程对通讯基站中的节能空调设备进行实时监控，能够远程人工干预基站空调的运行，从而确保基站的环境温度等在允许的范围内；可以方便实施基站空调的节能控制。 

(四)附图说明

图1为通过GPRS网络实施信号传输的基站空调系统的控制框图； 

图2为通过有线网络实施信号传输的基站空调系统的控制框图； 

图3为基站空调系统的控制示意图。 

(五)具体实施方式

如图1和图2中所示，一种基站空调设备的远程监控系统，包括上位机服务器、服务器 端传输模块、基站端传输模块和基站可编程控制器；所述上位机服务器用于监控基站可编程控制器的状态和参数，上位机服务器通过GPRS传输或有线传输定时收取各基站可编程控制器采集的数据、运行状态，并手动或按设定好的时间自动下发控制器设置参数给指定的控制器，指导控制器运行；所述服务器端传输模块连接到上位机服务器上；所述基站端传输模块连接到各个基站中的基站可编程服务器上；服务器端传输模块和基站端传输模块之间实现有线或无线的网络连接；设置在各个基站中的所述基站端可编程控制器，用于接收来自上位机服务器的控制信号或上传所采集的基站内参数；所述基站端可编程控制器连接有传感器、报警器、可控阀门、新风机或可调速风机、热管机、精确送风可调速风机、氟利昂分体式空调和/或乙二醇分体式空调；所述基站端可编程控制器和所述基站端传输模块双向通讯连接；所述基站端可编程控制器可采集多个模拟输入量AI和多个数字输入量DI；所述基站可编程控制器可输出多个数字输出量DO和多个模拟输出量AO。 

所述多个模拟量输入量AI为采集的温度、湿度、压力等参数；所述多个数字量输入DI为采集的基站空调运行状态、各种报警参数；所述多个数字量输出DO为控制基站空调开关、新风机开关、风阀开关以及热管机开关的控制信号；所述多个模拟量输出AO为控制氟利昂分体式空调膨胀阀、多个乙二醇分体空调节流阀、可调速风机转速。 

所述的可编程控制器采集的各种温度值、湿度值以及压力参数等，通过PID或其他算法决定输出方式和输出量。 

上位机服务器： 

上位机服务器采用计算机，并与服务器端传输模块连接。上位机服务器用于将服务器端传输模块收集的各个终端(各个基站或基站中可编程控制器)的环境数据、控制数据、行为数据和能耗数据等进行处理，根据数据分析的结果以及现场情况差异化部署节能和安全运行策略。上位机服务器可手动或系统自动下发控制器设置参数给指定的控制器，指导控制器运行。 

整个系统能够实现有针对性的远程操作，实现集中自动监测，发布差异化节能策略，执行节能动作，完全避免了局站(各个基站)分散或各个空调场地带来的调试困难问题，从而提高系统可用性，基于实测数据系统自动生成评测结果并分析评测数据，能够覆盖 

所有局站并提供实时评测，能够及时获取各个基站中空调设备的运行状态以及设备状况。 

上位机服务器还能够分析各种统计分析报表，使用同比环比对比等分析方法，对采集的数据进行分析单位能耗分析，效率分析，可以统一使用国际标准，深度数据发掘，可 以建立模型进行分析比对，通过历史数据进行回归分析、预测；进行项目的投资回报分析，根据设备改造的投入成本以节约的能源数量来计算。 

所述上位机服务器根据采集到的能耗数据和制冷设备的行数数据，采用生成统计分析报表、环比同比分析、单位能耗分析、效率分析、历史数据回归分析来进一步优化节能方案，实现数理分析与控制行为的联动。 

所述环境数据为室内温度值、室外温度值、压力值等；所述控制数据为终端控制器预设温度数据以及制冷设备的运行参数；所述行为数据为多种制冷设备的开关状态；能耗数据为通过数字电表读取的多种制冷设备的能耗数据。 

服务器根据接收到的环境数据、控制数据、行为数据和能耗数据，能够判断制冷设备的制冷级别以及运行状况；还能够及时纠正制冷设备的行为。服务器能够用于多个站点的对比分析，及时了解各个站点的用电情况，根据各个站点的环境数据、控制数据、行为数据和能耗数据来制定节能管理计划。 

其中的环境数据为多点温湿度；控制数据为控制器预设及当前运行参数；行为数据为多种制冷设备的开关状态；能耗数据为多种制冷设备的能耗数据；对于多台独立工作的制冷设备，通过收集机房环境、外部环境、及设备本身状态数据，建立相应的环境参数模型，在此基础之上，采用诸如PID等先进算法，来协调区域内的制冷行为，跟踪机房负荷和外部环境变化，达到节能的目的。 

还实现智能多条件实时判断，数据存储分析，环境参数模型，能够输出各个独立环境中的制冷级别、区域控制以及按需输出。实现实时联控，节能增效；整个系统进行实时联动，实现远程精确集中控制及动态策略调整，节点监控与远程控制，通过计量设备、传输、控制等设备，实现远程监测，并通过系统发送控制指令，实现远程方式控制站点系统运行状态。 

冷源设备的行为纠正及运行状况实时监测，控制器时钟与上位系统匹配机制，温控区域及策略，我们改变了以往以温度点为控制点的传统控制逻辑，控制逻辑以温度的区域控制为核心关注点，在控制区域临界点设定了低速风机、高速风机、一台空调、两台空调逐步的逻辑变化(递增或递减)点。另外，我们的控制逻辑还增加了自适应技术，在不同的时间，室内外不同的温度条件下，进行了逻辑行为和环境变化的自适应配备机制，优化节能效果。 

外围设备的扩展性，灵活便捷的本地控制软件的更新方式，用于多站点的对比分析，了解各个站点的用电情况，便于根据不同的站点制定节能管理计划，清楚节能达到最终 目的和效果。 

服务器端传输模块、基站端传输模块： 

服务器端传输模块和基站端传输模块是一对相互通信的传输设备，每个服务器端传输模块都可以对应多个基站端传输模块(即对应多个基站中的基站端传输模块)相互之间根据通讯的协议相互交换信息。服务器端通讯模块连接到上位机服务器上；基站端通讯模块连接到基站可编程控制器上。服务器端通讯模块和基站可编程控制模块之间实现GPRS网络连接或有线连接，这对本领域的普通技术人员来说是显而易见的，在此就不在详述。 

基站可编程控制器： 

如图3中所示，基站可编程控制器19连接有基站端传输模块(基站端传输模块在图3中没有示出)，用于向服务器发送或接收信息，基站可编程控制器19是带有逻辑的控制器，其另一端则连接有数字电表、制冷设备的执行反馈系统(例如空调器、风机、热管空调等)、分体空调流量调节阀、分体空调冷量调节阀、风机转速调节、多个设置在室内外相应部位的温度传感器和压力传感器。其中的数字电表用来读取用电量，制冷设备的执行反馈系统用于控制空调器的开启以及检测空调器、风机、热管空调器等设备的状态，以及检测制冷系统等设备的行为。 

所述基站端可编程控制器19连接有传感器、报警器、可控阀门、新风机或可调速风机、热管机、精确送风可调速风机、氟利昂分体式空调和/或乙二醇分体式空调；所述基站端可编程控制器和所述基站端传输模块双向通讯连接；所述基站端可编程控制器可采集多个模拟输入量AI和多个数字输入量DI；所述基站可编程控制器可输出多个数字输出量DO和多个模拟输出量AO。所述多个模拟量输入量AI为采集的温度、湿度、压力等参数；所述多个数字量输入DI为采集的基站空调运行状态、各种报警参数；所述多个数字量输出DO为控制基站空调开关、新风机开关、风阀开关以及热管机开关的控制信号；所述多个模拟量输出AO为控制氟利昂分体式空调膨胀阀、多个乙二醇分体空调节流阀、可调速风机转速。 

服务器端传输模块通过有线或无线的方式与基站端传输模块建立通讯连接；基站端传输模块用于向服务器发送数据并接收服务器下发的各种指令；基站可编程控制器19通过基站端传输模块接收服务器下发的指令以及上传各种环境数据、控制数据、行为数据和能耗数据，所述传感器基站可编程控制器19还连接有一个或多个空调器控制开关、一个或多个风机控制开关、多个温度传感器和一个或多个数字电表，分别用于控制空调器、 控制风机、采集各个终端的室内外温度数据以及采集数字电表读数。 

终端控制器可利用实时自动抄表系统，人工采集等手段进行能耗分项数据与相关环境数据的采集，从而使用节能产品，使用自动控制系统进行改造。该终端控制器结合了计算机与自控技术，实现了数理分析与控制行为的联动，整个系统建设依照由低到高的顺序；系统在保持各单位独立运行特性的同时，进行集中控制与管理。服务器并对环境数据、控制数据、行为数据和能耗数据进行处理后，通过服务器端传输模块向各个终端发送指令； 

通过基站可编程控制器19可以完成对终端环境目标温度的设定或调整，以及对环境内某单个设备的制冷目标进行设定或调整。 

基站可编程控制器19设置有春、夏、秋、冬各种模式以及设置有白天模式和夜晚模式。通过服务器可以远程直接控制并设置终端控制器的工作模式。基站可编程控制器19能够对末端冷源和制冷设备进行实时故障检测及报警处理。 

基站内空调系统及控制系统： 

如图3中所示，空调系统中的所有设备都是在基站可编程控制器19的控制下工作。其相关设备是数字电表、各种空调设备的开关(例如空调器、风机、热管空调等)、多个设置在室内外相应部位的温度传感器。 

其中的数字电表用来读取用电量，用于读取用电量，空调设备的开关设备用于控制空调器的开启以及检测空调器、风机、热管空调器等设备的状态，以及检测空调器等设备的行为。 

压缩机制冷系统包括依次连接的压缩机1、冷凝器3、膨胀阀11和换热器5，压缩机1再与换热器5相连构成封闭循环系统，所述冷凝器3还带有冷凝风机4。 

基站内分体机送冷系统包括依次连接的换热器5、第二阀门14、泵2和多个并联的室内分体机部分9，换热器5再与室内分体机部分9(多个室内分体机部分9是相互并联连接的)相连构成封闭循环系统；在换热器5和室内分体机部分9之间还串接有冬季风冷换热器6和第四阀门16，所述冬季风冷换热器6带有风冷风机22；在基站内分体机送冷系统中，串接的换热器5和第二阀门14还并联有第一阀门7，串接的冬季风冷换热器6和第四阀门16还并联有第三阀门15。 

所述压缩机1、小功率压缩机、冷凝风机4、风冷风机22、第一阀门7、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16、第五阀门23、第六阀门24和泵2都电连接到控制器19(控制器是远程的有线控制器或无线控制器，采用有线或无线的方式控制基站内的各种设备)上。 所述控制器19设置在基站室内或设置在室外机部分8中。 

压缩机制冷系统(包括依次连接的压缩机1、冷凝器3、膨胀阀11和换热器5，压缩机1再与换热器5相连构成封闭循环系统，所述冷凝3还带有冷凝风机4)、冬季风冷散热器6、风冷风机22、第一阀门7、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和泵2都设置在室外机部分8中。 

所述室内分体机部分9设置在室内的相应设备中，所述室内分体机部分9通过管路与室外机部分8相连。至于室内分体机部分9与室内具体发热机柜或发热设备之间的具体安装方式，在此不再详述，对于本领域的技术人员来说是容易知晓的。 

用于单个分体机降温的每个所述室内分体机部分9都包括散热器21、分体机阀门17、分体机内风机20、流量调节阀10和温度传感器18，其中所述散热器21与流量调节阀10相并联后再与分体机阀门17串联；分体机阀门17、分体机内风机20、流量调节阀10和温度传感器18都电连接到控制器19。 

所述压缩机制冷系统的循环工作介质为氟利昂；所述基站内分体机送冷系统的循环工作介质为乙二醇。所述基站内分体机送冷系统的循环工作介质为乙二醇时，循环管道采用适于乙二醇的橡胶管。 

具体工作过程：当压缩机1工作而冬季风冷换热器不工作时：此时应当由控制器19将第四阀门16和第一阀门7关闭，压缩机1所产生的低温冷量在换热器5中进行热交换，令基站内分体机送冷系统中流经换热器5的介质冷却，冷却后的介质在循环系统内在泵2的驱动下，从而完成在管道内的循环。 

当压缩机1不工作而冬季风冷换热器6工作时：在室外气温比较低的情况下，例如低于15℃，此时控制器19应当开启第四阀门16和第一阀门7，并开启风冷风机22运行，同时关闭第二阀门14和第三阀门15，关闭压缩机1以及冷凝风机4的电源。经过冬季风冷换热器6降温的介质在泵2的驱动下，完成在管道内的循环。 

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的一个可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。 

Claims (6)

1.一种基站空调设备的远程监控方法，包括以下步骤：

a、设置上位机服务器，用于监控基站可编程控制器的状态和参数，上位机服务器通过GPRS传输或有线传输定时收取各基站可编程控制器采集的数据、运行状态，并手动或系统自动下发控制器设置参数给指定的控制器，指导控制器运行；

b、在上位机服务器端设置服务器端传输模块；在基站设置基站端传输模块；服务器端传输模块和基站端传输模块之间实现有线或无线的网络连接；

c、设置基站端可编程控制器，用于接收来自上位机服务器的控制信号或上传所采集的基站内参数；所述基站端可编程控制器连接有传感器、报警器、可控阀门、新风机或可调速风机、热管机、精确送风可调速风机、氟利昂分体式空调和/或乙二醇分体式空调；

d、实现基站端可编程控制器和基站端传输模块的双向通讯连接；

e、所述基站端可编程控制器可采集多个模拟输入量AI和多个数字输入量DI；所述基站可编程控制器可输出多个数字输出量DO和多个模拟输出量AO。

2.根据权利要求1中的基站空调设备的远程监控方法，其特征在于：

在步骤e中，所述多个模拟量输入量AI为采集的温度、湿度、压力等参数；

所述多个数字量输入DI为采集的基站空调运行状态、风机运行状态、各种报警参数；

所述多个数字量输出DO为控制基站空调开关、新风机开关、风阀开关以及热管机开关的控制信号；

所述多个模拟量输出AO为控制氟利昂分体式空调膨胀阀、多个乙二醇分体空调节流阀、可调速风机转速。

3.根据权利要求2中的基站空调设备的远程监控方法，其特征在于：所述的可编程控制器采集的各种温度值、湿度值以及压力参数等，通过PID或其他算法决定输出方式和输出量。

4.一种基站空调设备的远程监控系统，包括上位机服务器、服务器端传输模块、基站端传输模块和基站可编程控制器；其特征在于：

所述上位机服务器用于监控基站可编程控制器的状态和参数，上位机服务器通过GPRS传输或有线传输定时收取各基站可编程控制器采集的数据、运行状态，并手动或系统自动下发控制器设置参数给指定的控制器，指导控制器运行；

所述服务器端传输模块连接到上位机服务器上；所述基站端传输模块连接到各个基站中的基站可编程服务器上；服务器端传输模块和基站端传输模块之间实现有线或无线的网络连接；

设置在各个基站中的所述基站端可编程控制器，用于接收来自上位机服务器的控制信号或上传所采集的基站内环境参数；所述基站端可编程控制器连接有传感器、报警器、可控阀门、新风机或可调速风机、热管机、精确送风可调速风机、氟利昂分体式空调和/或乙二醇分体式空调；

所述基站端可编程控制器和所述基站端传输模块双向通讯连接；

所述基站端可编程控制器可采集多个模拟输入量AI和多个数字输入量DI；所述基站可编程控制器可输出多个数字输出量DO和多个模拟输出量AO。

5.根据权利要求4中的基站空调设备的远程监控系统，其特征在于：

所述多个模拟量输入量AI为采集的温度、湿度、压力等参数；

所述多个数字量输入DI为采集的基站空调运行状态、各种报警参数；

所述多个数字量输出DO为控制基站空调开关、新风机开关、风阀开关以及热管机开关的控制信号；

所述多个模拟量输出AO为控制氟利昂分体式空调膨胀阀、多个乙二醇分体空调节流阀、可调速风机转速。

6.根据权利要求5中的基站空调设备的远程监控系统，其特征在于：

所述的可编程控制器采集的各种温度值、湿度值以及压力参数等，通过PID或其他算法决定输出方式和输出量。

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