CN105242649B - 一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法，包括以下步骤：下载数据及指令至通讯模块；发送定时器指令至智能测控器，发送红外模式指令和温度数据至红外遥控温度监测模块；发送开关指令至继电器开关；发送指令至红外发射器；继电器开关将开关状态反馈至智能测控器；智能测控器将电力数据反馈至通讯模块；通讯模块上传电力数据和温度数据至云端服务器或远程服务器。本发明可以实现对通讯基站的节能模型的建立和分析，并提出算法及其修正方法。能实现通讯基站的节能，尤其是空调系统的节能，效果明显，可以达到的节能率为(1‑1/K)*100％。改变了空调的工作方式，将空调变成有效的制冷源执行部件。还能实现对通讯基站的监测和能效评估。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法。
背景技术
通讯基站是大多在野外，面积在20平米以上的洁净密闭空间，里面主要设备有通讯设备、后备电池组、交流转直流的整流器系统，空调系统，照明系统、动力环境监控系统等组成，实行无人值守式管理。整流器系统负责给通讯设备和后备电池组供电，后备电池组负责停电时，通讯设备能正常工作，能耗占到整个基站的45％～50％。空调系统是负责给基站密闭空间提供降温，保证所有站内的设备，尤其是通讯设备工作环境在40℃以内。一般空调系统采用二台以上风冷式空调，空调能效比在2.5～3.2之间。因对洁净度的要求，空调一般只工作制冷模式下，不换风。能耗占到整个基站的45％～55％。照明系统一般不常用，只有人员进入施工，才开启，占比极小。环境监控系统一般由整流器系统供电，负责监测站内环境的温湿度，超过高温报警。
由于现有的空调工作模式单一，不能随着环境温度的变化而有所调整，导致功率损耗较多，浪费能量比较严重，有必要在现有结构的基础上进行技术创新，以实现节能的目的。
发明内容
为了弥补上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法。
本发明的技术方案是：
一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法，所述的能效监控及节能系统包括与电源输入端连接的电源模块，还包括与电源模块连接的通讯模块，及与通讯模块连接的智能测控器和温度控制模块；所述的智能测控器至少设有三个，分别包括设于整流器供电电路、空调供电电路、照明供电电路的智能测控器；各个智能测控器的控制端与通讯模块连接；
其中的电源模块用于电源的转换和供给；
其中的通讯模块用于与远程服务器进行链接，将远程服务器上的指令下载到智能测控器和红外遥控温度模块中，并将智能测控器和红外遥控温度模块中的数据上传至远程服务器；
其中的智能测控器对用电设备的工况、功率、耗电量进行实时监测和控制；
其中的红外遥控温度模块对温度进行实时监测和对空调的工作模式进行遥控控制；
所述的实现方法包括以下步骤：
云端服务器或远程服务器下载数据及指令至通讯模块；
通讯模块发送定时器指令至智能测控器，发送红外模式指令和温度数据至红外遥控温度监测模块；
智能测控器发送开关指令至继电器开关；
红外遥控温度监测模块发送指令至红外发射器；
继电器开关将开关状态反馈至智能测控器；
智能测控器将电力数据反馈至通讯模块；
通讯模块上传电力数据和温度数据至云端服务器或远程服务器；
其中，发送的红外模式指令和温度数据，采用以下的方式获得，当初始的基站内的温度低于设定温度T室内设定时，进行以下的监测过程并获得相应的数据：
先监测在相同的设定时间内，在空调不工作的情况下，基站内的温度上升值，和空调工作时，基站内的温度下降值，算出来整流器发热源和空调制冷源的第一比例关系X1＝温度上升值/温度下降值；
再监测在空调不工作的情况下，基站内的温度从初始温度上升至设定上限温度时所花需的升温时间，和空调工作时，基站内的温度从设定上限温度下降至初始温度时所花需的降温时间，由此算出空调制冷源和整流器发热源的第二比例关系X2＝降温时间t2/升温时间t1；
再算出能效调节参数X＝X1/X2；当X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整空调时间工作系数K＝空调制冷时间/空调停止时间；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝X，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝X，即为制冷时间缩短；
基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期。
其进一步技术方案为：所述的温度控制模块为红外遥控温度监测模块，连接有用于遥控空调的红外发射器和温度传感探头。
其进一步技术方案为：还包括与电源模块、通讯模块连接的系统自愈模块。
其进一步技术方案为：所述的智能测控器包括电源电路、与电源电路连接的通讯电路和微控制器，还包括与微控制器连接的执行电路，所述的执行电路连接于电源输入端与执行端之间。
本发明一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，包括以下步骤：
a)能量公式为Q＝Pt；比热容公式为Q＝ΔTmC＝(T1-T2)mC和Q＝(T2-T1)mC；其中，Q为能量，P为功率，t为时间，m为质量，C为比热容，T1为起始温度，T2为终止温度；
b)整流器及所串联的设备的产生的热量Q1＝P1t1，空调产生的制冷量Q2＝P2t2；
c)那么两者之间的关系则有：Q1/Q2＝ΔT升温mC/ΔT降温mC＝ΔT升温/ΔT降温＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温，即为公式1为P1t1/P2t2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温；
d)令K＝P1t1/P2t2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温，则可以得出站内降温的时间比升温的时间快K倍；
e)如果发热和制冷做功时间一样，则有公式2为：Q1/Q2＝P1/P2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温；
f)如果使温度达到中和，则有公式3：Q1/Q2＝P1t1/P2t2＝1，P1/P2＝t2/t1；
g)可以得出，发热源和制冷源的比例关系就是相对于当温差和工作时间的比例关系，即公式4：(T2-T1)升温/(T1-T2)降温＝t2/t1；
h)其中P1取测量的整流器功率的值，P2取空调的测量功率值，T1和T2可以通过温度监测数据可以获得，并且可以得到对应的时间及时差数据；
i)建模测试步骤1：整流器工作升温时，将空调关闭30分钟；降温时，假定空调的做功功率不变，空调设定在18℃强风制冷状态，工作30分钟，将对应的数值代入公式2：Q1/Q2＝P1/P2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温中，可以得出P1和P2的比例关系，也就是整流器发热源和空调制冷源的比例关系X1，即为整流器的发热系数；
j)建模测试步骤2：将空调关闭，测试整流器升温时从25℃升到30℃用了多长时间，降温时，假定空调的做功功率不变，空调设定在18℃强风制冷状态，从30℃降到25℃用了多长时间；将对应的数值代入公式3：Q1/Q2＝P1t1/P2t2＝1，P1/P2＝t2/t1中，也可以得出P1和P2的比例关系X2，即为整流器的发热系数；
k)建模测试步骤3：令X＝X1/X2，即为整流器的发热系数的变化率；令K＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温＝t2/t1；若X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整K；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝Xt2/Xt1，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝Xt2/Xt1，即为制冷时间缩短；
1)云端服务器完成：通过智能测控器对通讯基站内的主要发热源整流器的总功率、能耗、工况等进行实时监测，建立热源模型P1t1曲线图；
m)通过智能测控器对空调的功率、能耗、工况等进行实时监测控制，建立P2t2曲线图；
对通讯站内的设备建立分体精细化能耗监测，建立P1和P2之间的关系；
n)通过监测站内的温度T1，与设定报警温度相比较T2，建立响应模型；(T1-T2)升温/K(T2-T1)降温，K＝(T2-T1)降温/(T1-T2)升温通过升温和降温过程的监测，可以调整和修正系数K，也就是可以调节空调的工作时间和不工作时间的比率关系；
o)通过系数K，以红外遥控的方式，自动指挥调度关闭空调和开启空调。
本发明又一种技术方案为：一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，该方法是初始的基站内温度低于设定温度T室内设定时，进行以下的监测过程，并以此调整空调的工作时间：
先监测在相同的设定时间内，在空调不工作的情况下，基站内的温度上升值，和空调工作时，基站内的温度下降值，算出来整流器发热源和空调制冷源的第一比例关系X1＝温度上升值/温度下降值；
再监测在空调不工作的情况下，基站内的温度从初始温度上升至设定上限温度时所花需的升温时间，和空调工作时，基站内的温度从设定上限温度下降至初始温度时所花需的降温时间，由此算出空调制冷源和整流器发热源的第二比例关系X2＝降温时间t2/升温时间t1；
再算出能效调节参数X＝X1/X2；当X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整空调时间工作系数K＝空调制冷时间/空调停止时间；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝X，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝X，即为制冷时间缩短；
基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期。
其进一步技术方案为：当户外温度变化超过设定温差值时，进行至少一次监控过程，以调整空调的工作时间。
其进一步技术方案为：所述的最小设定工作周期为5分钟以上。
其进一步技术方案为：所述的设定温差值为3℃以上。
其进一步技术方案为：在同一户外温度范围的环境下，基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期工作了若干个周期之后，监测最高温度值和最低温度值，若最高温度值高于或低于设定上限温度2℃以上时，空调的停止时间减少或增加设定的百分比；若最低温度值低于或高于设定的初始温度2℃以上时，空调的制冷时间减少或增加设定的百分比。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明采用通讯模块，可以实现通讯基站的远程监测和管理，并能结合电信行业的管理规定，可节约人力成本。可以实现对通讯基站的节能模型的建立和分析，并提出算法及其修正方法。能实现通讯基站的节能，尤其是空调系统的节能，效果明显，可以达到的节能率为(1-1/K)×100％。改变了空调的工作方式，将空调变成有效的制冷源执行部件。还能实现对通讯基站的监测和能效评估。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种用于通讯基站的能效监控系统具体实施例的电气连接示意图；
图2为本发明一种用于通讯基站的能效监控的实现方法具体实施例的控制流向示意图；
图3为本发明一种用于通讯基站的能效监控的实现方法具体实施例的升温轨迹图；
图4为本发明一种用于通讯基站的能效监控的实现方法具体实施例的降温轨迹图；
图5为本发明一种用于通讯基站的能效监控的实现方法具体实施例的功率变化轨迹图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1所示，本发明一种用于通讯基站的能效监控系统，包括与电源输入端连接的电源模块，还包括与电源模块连接的通讯模块，及与通讯模块连接的智能测控器和温度控制模块；所述的智能测控器设有四个，分别包括设于一个整流器供电电路、二个空调供电电路和一个照明供电电路的智能测控器；各个智能测控器的控制端与通讯模块连接。其中的通讯模块采用无线通讯方式，与基站管理中心的服务器连接。
温度控制模块为红外遥控温度监测模块，连接有二个用于遥控空调的红外发射器和二个温度传感探头。
还包括与电源模块、通讯模块连接的系统自愈模块。
其中的智能测控器包括电源电路、与电源电路连接的通讯电路和微控制器，还包括与微控制器连接的执行电路，执行电路连接于电源输入端与执行端之间。
其中，电源模块实现电源的转换和供给的功能。系统自愈模块实现系统自启动，自恢复的功能。通讯模块实现系统与远程服务器进行链接，将服务器上的指令下载到智能测控器和红外遥控温度模块中，并将智能测控器和红外遥控温度模块中的数据上传至服务器。通讯模块的制式有2G的移动、联通GPRS，电信的CDNA1X，3G的WCDMA，EVD02000制式，也有RJ45有线接口，VPN专网。智能测控器实现对用电设备的工况、功率、耗电量进行实时监测和控制。红外遥控温度模块实现对温度进行实时监测和对空调的工作模式进行遥控控制。
于其它实施例中，通讯模块还带有处理电路，可以对整个基站的工况进行整合计算。
于其它实施例中，通讯模块还可以基站本身的通讯网络连接，利用通讯基站自有的通讯资源。
于其它实施例中，也可以设有二台空调，但只设有一个空调供电电路，当其中一个空调出故障时，将空调供电电路切换给另外一个备用空调，这样可以减少智能测控器的数量，但需要增加一个切换开关。
如图2所示，一种用于通讯基站的能效监控系统的实现方法，包括以下步骤：
云端服务器或远程服务器下载数据及指令至通讯模块；
通讯模块发送定时器指令至智能测控器，发送红外模式指令和温度数据至红外遥控温度监测模块；
智能测控器发送开关指令至继电器开关；
红外遥控温度监测模块发送指令至红外发射器；
继电器开关将开关状态反馈至智能测控器；
智能测控器将电力数据反馈至通讯模块；
通讯模块上传电力数据和温度数据至云端服务器或远程服务器；
其中，发送的红外模式指令和温度数据，采用以下的方式获得，当基站之外的户外温度低于设定温度T室外设定时，进行以下的监测过程并获得相应的数据：
先监测在相同的设定时间内，在空调不工作的情况下，基站内的温度上升值，和空调工作时，基站内的温度下降值，算出来整流器发热源和空调制冷源的第一比例关系X1＝温度上升值/温度下降值；
再监测在空调不工作的情况下，基站内的温度从初始温度上升至设定上限温度时所花需的升温时间，和空调工作时，基站内的温度从设定上限温度下降至初始温度时所花需的降温时间，由此算出空调制冷源和整流器发热源的第二比例关系X2＝降温时间t2/升温时间t1；
再算出能效调节参数X＝X1/X2；当X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整空调时间工作系数K＝空调制冷时间/空调停止时间；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝X，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝X，即为制冷时间缩短；
基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期。
图3-图5所示，并结合图1，对本发明进行以下说明：
(1)采用物联网的技术、云计算的平台，在基站内部署物联网的前端采集设备，在远程部署云端服务器。
(2)前端采集设备的组成为：
a)电源模块，是实现AC220V转换成12V直流电源，给通讯模块、智能测控器、红外遥控温度监测模块供电。
b)自愈合电路模块，是实现除了电源外的硬件可能会出现的死机、软件跑飞的情况下电源重新启动功能。它由单片机及外围电路组成，单片机实现计时、开启、关闭电源电路开关。当自愈合电路模块倒计时N小时后，会将电源开关切断，3分钟后将电源开关开启。这个过程可以实现系统功能恢复。
c)红外遥控温度监测模块是实现环境温度的监测，通过红外接口遥控空调按照指定的工作模式工作的功能。
d)通讯模块是采用2/3/4G和RJ45的通讯方式与远程云端服务器进行通讯链接，通讯模块和智能测控器、红外遥控温度监测模块之间采用RS485的通讯方式。通讯模块将智能测控器、红外遥控温度监测模块的数据上传至服务器，将服务器的数据下载到智能测控器和红外遥控温度监测模块的存储器中。智能测控器主要实现整流器和空调的电压、电流、功率因素、有功功率、有功电量的电力数据采集和通过通讯接口将数据上传至服务器。连接整流器的智能测控器没有定时开关功能。连接空调的智能测控器具有定时开关功能，智能测控器内部具有定时器，通过定时器可以控制空调电气回路什么时间开和什么时间关。定时器的时间配置由空调的工作系数K来决定(时间基数以10分钟为起步点)，通过通讯接口写入定时器的存储器。比如：K＝1/3，则定时器00：00点开启空调，00：10关闭空调；00：40开启空调，00：50关闭空调。开启10分钟，关闭30分钟。
(3)空调的工作系数由以下步骤及数学模型确定：站内的发热源主要来自整流器及串联的通讯设备、电池组的24小时不间断的做功。通过焦耳定律可以知道只要有电流通过导体，就产生了焦耳热Q＝I2Rt＝Pt。这个热量在一个相对密闭的空间里扩散。空调制冷就是将站内的热量带到户外去，以保证站内的温度不超过设定的标准。通过比热容(Q＝ΔTmC)的公式可以知晓吸热和放热的条件，也就是知晓了升温和降温的条件。
a)能量公式为Q＝Pt；比热容公式为Q＝ΔTmC＝(T1-T2)mC和Q＝(T2-T1)mC(注：Q为能量；P为功率；t为时间；m为质量；C为比热容；T1为起始温度；T2为终止温度)
b)整流器及所串联的设备的产生的热量Q1＝P1t1，空调产生的制冷量Q2＝P2t2
c)那么两者之间的关系则有：Q1/Q2＝ΔT升mC/ΔT降mC＝ΔT升/ΔT降＝(T2-T1)/(T1-T2)，即为P1t1/P2t2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温(公式1)。
d)令K＝P1t1/P2t2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温(公式1)。则可以得出站内降温的时间比升温的时间快K倍。
e)如果发热和制冷做功时间一样，则有Q1/Q2＝P1/P2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温(公式2)；
f)如果使温度达到中和，则有Q1/Q2＝P1t1/P2t2＝1，P1/P2＝t2/t1(公式3)。
g)那么可以得出，发热源和制冷源的比例关系就是相对于当温差和工作时间的比例关系(T2-T1)升温/(T1-T2)降温＝t2/t1(公式4)。
h)其中P1取测量的整流器功率的值，P2取空调的测量功率值，T1和T2可以通过温度监测数据可以获得，并且可以得到对应的时间及时差数据。
i)建模测试步骤1：整流器工作升温时，将空调关闭30分钟。降温时，空调设定在18℃强风制冷状态(假定空调的做功功率不变)，工作30分钟，将对应的数值代入公式2中，可以得出P1和P2的比例关系，也就是整流器发热源和空调制冷源的比例关系X1，即为整流器的发热系数。
j)建模测试步骤2：将空调关闭，测试整流器升温时从25℃升到30℃用了多长时间，降温时，空调设定在18℃强风制冷状态(假定空调的做功功率不变)，从30℃降到25℃用了多长时间。将对应的数值代入公式3中，也可以得出P1和P2的比例关系X2，即为整流器的发热系数。
k)建模测试步骤3：令X＝X1/X2，即为整流器的发热系数的变化率。令K＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温＝t2/t1。若X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整K；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝Xt2/Xt1，即为制冷时间加长。若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝Xt2/Xt1，即为制冷时间缩短。本文中，一般将制冷工作时间定义为10分钟为基准。
l)比如整流器功率为5000W，空调功率为7500W，升温时从25℃升到30℃用了30分钟，降温时从30℃降到25℃用了10分钟，则有X1＝1/3；X2＝1/3；则，X＝1；K＝3P1/P2＝(30-25)/(30-25)，K＝P1/P2＝1/3；则可以得出整流器发热和空调制冷之间的比例关系为：K＝P1/P2＝1/3。
m)则可以得出空调不制冷(不做功)时间(整流器升温时段)，比制冷做功时间(降温)长K倍，也能保持温度的中和平衡，使站内温度保持在设定温度内。
(4)云端服务器完成：通过智能测控器对通讯基站内的主要发热源整流器的总功率、能耗、工况等进行实时监测，建立热源模型P1t1曲线图。
(5)通过智能测控器对空调的功率、能耗、工况等进行实时监测控制，建立P2t2曲线图。
(6)对通讯站内的设备建立分体精细化能耗监测，建立P1和P2之间的关系
(7)通过监测站内的温度T1，与设定报警温度相比较T2，建立响应模型。(T1-T2)升温/K(T2-T1)降温，K＝(T2-T1)降温/(T1-T2)升温通过升温和降温过程的监测，可以调整和修正系数K，也就是可以调节空调的工作时间和不工作时间的比率关系。
(8)通过系数K，以红外遥控的方式，自动指挥调度关闭空调和开启空调，能达到节能的目的。
(9)运用物联网技术，链接到云端服务器。利用云计算的能力，将数据进行更进一步的分析，并将结果下载到智能测控器和红外遥控温度模块中，让其来执行相应的指令和任务。
(10)系统中有自带存储的指令和任务机制，避免网络中断时，也能正常脱机工作。
本发明还公开了这样一种方法：一种用于通讯基站的能效监控的实现方法，该方法是当基站之外的户外温度低于设定温度T室外设定时，进行以下的监测过程，并以此调整空调的工作时间：
先监测在相同的设定时间内，在空调不工作的情况下，基站内的温度上升值，和空调工作时，基站内的温度下降值，算出来整流器发热源和空调制冷源的第一比例关系X1＝温度上升值/温度下降值；
再监测在空调不工作的情况下，基站内的温度从初始温度上升至设定上限温度时所花需的升温时间，和空调工作时，基站内的温度从设定上限温度下降至初始温度时所花需的降温时间，由此算出空调制冷源和整流器发热源的第二比例关系X2＝降温时间t2/升温时间t1；
再算出能效调节参数X＝X1/X2；当X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整空调时间工作系数K＝空调制冷时间/空调停止时间；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝X，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝X，即为制冷时间缩短；
基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期。
其中，当户外温度变化超过设定温差值时，进行至少一次监控过程，以调整空调的工作时间。所述的最小设定工作周期为5分钟以上；所述的设定温差值为3℃以上。在同一户外温度范围的环境下，基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期工作了若干个周期之后，监测最高温度值和最低温度值，若最高温度值高于或低于设定上限温度2℃以上时，空调的停止时间减少或增加设定的百分比(比如2％-5％)；若最低温度值低于或高于设定的初始温度2℃以上时，空调的制冷时间减少或增加设定的百分比(比如2％-5％)。采用这样的方式可以及时调整参数，使得空调更加有效地工作，减少启动停止的次数，也同时达到节省用电的目的。
现有技术中的空调一直工作于一个恒定的温度，但是户外的早晚温差大，若是一直以白天的高能耗的方式进行制冷，能量消耗严重。本技术方案则创造性地根据环境温度(户外温度)的检测结果，来改变空调的原有控制模式，在基站可以接受的温度范围内，利用检测到的功率和温度等数据进行空调制冷时间和停止时间的设定，但又至于频繁地对空调进行开关控制(可以减少节省损失，也能保护空调，有更长的使用寿命)。在空调停止运转的过程中，同时可以有效地保证基站内部的温度条件，达到节能降耗的。
综上所述，本发明采用通讯模块，可以实现通讯基站的远程监测和管理，并能结合电信行业的管理规定，可节约人力成本。可以实现对通讯基站的节能模型的建立和分析，并提出算法及其修正方法。能实现通讯基站的节能，尤其是空调系统的节能，效果明显。改变了空调的工作方式，将空调变成有效的制冷源执行部件。还能实现对通讯基站的监测和能效评估。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法，所述的能效监控及节能系统包括与电源输入端连接的电源模块，还包括与电源模块连接的通讯模块，及与通讯模块连接的智能测控器和温度控制模块；所述的智能测控器至少设有三个，分别包括设于整流器供电电路、空调供电电路、照明供电电路的智能测控器；各个智能测控器的控制端与通讯模块连接；
其中的电源模块用于电源的转换和供给；
其中的通讯模块用于与远程服务器进行链接，将远程服务器上的指令下载到智能测控器和红外遥控温度模块中，并将智能测控器和红外遥控温度模块中的数据上传至远程服务器；
其中的智能测控器对用电设备的工况、功率、耗电量进行实时监测和控制；
其中的红外遥控温度模块对温度进行实时监测和对空调的工作模式进行遥控控制；
其特征在于所述的实现方法包括以下步骤：
云端服务器或远程服务器下载数据及指令至通讯模块；
通讯模块发送定时器指令至智能测控器，发送红外模式指令和温度数据至红外遥控温度监测模块；
智能测控器发送开关指令至继电器开关；
红外遥控温度监测模块发送指令至红外发射器；
继电器开关将开关状态反馈至智能测控器；
智能测控器将电力数据反馈至通讯模块；
通讯模块上传电力数据和温度数据至云端服务器或远程服务器；
其中，发送的红外模式指令和温度数据，采用以下的方式获得，当初始的基站内的温度低于设定温度T室内设定时，进行以下的监测过程并获得相应的数据：
先监测在相同的设定时间内，在空调不工作的情况下，基站内的温度上升值，和空调工作时，基站内的温度下降值，算出来整流器发热源和空调制冷源的第一比例关系X1＝温度上升值/温度下降值；
再监测在空调不工作的情况下，基站内的温度从初始温度上升至设定上限温度时所花需的升温时间，和空调工作时，基站内的温度从设定上限温度下降至初始温度时所花需的降温时间，由此算出空调制冷源和整流器发热源的第二比例关系X2＝降温时间t2/升温时间t1；
再算出能效调节参数X＝X1/X2；当X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整空调时间工作系数K＝空调制冷时间/空调停止时间；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝X，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝X，即为制冷时间缩短；
基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期。
2.根据权利要求1所述的一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法，其特征在于所述的温度控制模块为红外遥控温度监测模块，连接有用于遥控空调的红外发射器和温度传感探头。
3.根据权利要求1所述的一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法，其特征在于还包括与电源模块、通讯模块连接的系统自愈模块；系统自愈模块用于除了电源外的硬件可能会出现的死机、软件跑飞的情况下电源重新启动，它由单片机及外围电路组成，单片机用于计时、开启、关闭电源电路开关。
4.根据权利要求1所述的一种用于通讯基站的能效监控及节能系统的实现方法，其特征在于所述的智能测控器包括电源电路、与电源电路连接的通讯电路和微控制器，还包括与微控制器连接的执行电路，所述的执行电路连接于电源输入端与执行端之间。
5.一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，其特征在于包括以下步骤：能量公式为Q＝Pt；比热容公式为Q＝ΔTmC＝(T1-T2)mC和Q＝(T2-T1)mC；其中，Q为能量，P为功率，t为时间，m为质量，C为比热容，T1为起始温度，T2为终止温度；
a)整流器及所串联的设备的产生的热量Q1＝P1t1，空调产生的制冷量Q2＝P2t2；
b)那么两者之间的关系则有：Q1/Q2＝ΔT升温mC/ΔT降温mC＝ΔT升温/ΔT降温＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温，即为公式1为P1t1/P2t2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温；
c)令K＝P1t1/P2t2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温，则可以得出站内降温的时间比升温的时间快K倍；
d)如果发热和制冷做功时间一样，则有公式2为：Q1/Q2＝P1/P2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温；
e)如果使温度达到中和，则有公式3：Q1/Q2＝P1t1/P2t2＝1，P1/P2＝t2/t1；
f)可以得出，发热源和制冷源的比例关系就是相对于当温差和工作时间的比例关系，即公式4：(T2-T1)升温/(T1-T2)降温＝t2/t1；
g)其中P1取测量的整流器功率的值，P2取空调的测量功率值，T1和T2可以通过温度监测数据可以获得，并且可以得到对应的时间及时差数据；
h)建模测试步骤1：整流器工作升温时，将空调关闭30分钟；降温时，假定空调的做功功率不变，空调设定在18℃强风制冷状态，工作30分钟，将对应的数值代入公式2：Q1/Q2＝P1/P2＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温中，可以得出P1和P2的比例关系，也就是整流器发热源和空调制冷源的比例关系X1，即为整流器的发热系数；
i)建模测试步骤2：将空调关闭，测试整流器升温时从25℃升到30℃用了多长时间，降温时，假定空调的做功功率不变，空调设定在18℃强风制冷状态，从30℃降到25℃用了多长时间；将对应的数值代入公式3：Q1/Q2＝P1t1/P2t2＝1，P1/P2＝t2/t1中，也可以得出P1和P2的比例关系X2，即为整流器的发热系数；
j)建模测试步骤3：令X＝X1/X2，即为整流器的发热系数的变化率；令K＝(T2-T1)升温/(T1-T2)降温＝t2/t1；若X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整K；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝Xt2/Xt1，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝Xt2/Xt1，即为制冷时间缩短；
l)云端服务器完成：通过智能测控器对通讯基站内的主要发热源整流器的总功率、能耗、工况等进行实时监测，建立热源模型P1t1曲线图；
m)通过智能测控器对空调的功率、能耗、工况等进行实时监测控制，建立P2t2曲线图；
对通讯站内的设备建立分体精细化能耗监测，建立P1和P2之间的关系；
n)通过监测站内的温度T1，与设定报警温度相比较T2，建立响应模型；(T1-T2)升温/K(T2-T1)降温，K＝(T2-T1)降温/(T1-T2)升温通过升温和降温过程的监测，可以调整和修正系数K，也就是可以调节空调的工作时间和不工作时间的比率关系；
o)通过系数K，以红外遥控的方式，自动指挥调度关闭空调和开启空调。
6.一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，该方法是当初始的基站内的温度低于设定温度T室内设定时，进行以下的监测过程，通过数学模型，并以此调整空调的工作时间：
先监测在相同的设定时间内，在空调不工作的情况下，基站内的温度上升值，和空调工作时，基站内的温度下降值，算出来整流器发热源和空调制冷源的第一比例关系X1＝温度上升值/温度下降值；
再监测在空调不工作的情况下，基站内的温度从初始温度上升至设定上限温度时所花需的升温时间，和空调工作时，基站内的温度从设定上限温度下降至初始温度时所花需的降温时间，由此算出空调制冷源和整流器发热源的第二比例关系X2＝降温时间t2/升温时间t1；
再算出能效调节参数X＝X1/X2；当X＝1，则发热量和制冷量均衡，不调整空调时间工作系数K＝空调制冷时间/空调停止时间；若X大于1，则表示发热源变大，则将K＝X，即为制冷时间加长；若X小于1，则表示发热源变小，则将K＝X，即为制冷时间缩短；
基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期。
7.根据权利要求6所述的一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，其特征在于当户外温度变化超过设定温差值时，进行至少一次监控过程，以调整空调的工作时间。
8.根据权利要求7所述的一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，其特征在于所述的最小设定工作周期为5分钟以上；所述的设定温差值为3℃以上。
9.根据权利要求7所述的一种用于通讯基站的能效监控及节能的实现方法，其特征在于在同一室内温度范围的环境下，基站内的空调以大于最小设定工作周期的时间t进行制冷之后，再停止工作时间Kt；以此为工作周期工作了若干个周期之后，监测最高温度值和最低温度值，若最高温度值高于或低于设定上限温度2℃以上时，空调的停止时间减少或增加设定的百分比；若最低温度值低于或高于设定的初始温度2℃以上时，空调的制冷时间减少或增加设定的百分比。
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