智能空调控制系统改造机房

佚名| 艾森软件有限公司| 2005-08-22

一.应用实例：
1. 问题的提出
问题的提出是某一个县级政府的信息中心，该信息中心负责维护该县的中心机房，服务县级政府的整个办公自动化系统及对外网络通信设备的运转。该机房面积 25 平方米，里面有网络交换设备、服务器、 UPS 等几十个电子设备，设备日常运转发热较大。因此，该信息中心需要使用空调进行降温，由于预算关系，该中心选择市面上常见的柜式空调，先后配置了 2 台不同品牌的柜式空调，每周轮换启动不同的空调降温。

在使用的初期，没有发现问题，虽然需要每周人手切换空调运作，但基本上达到要求。但经过两年的运行，问题开始出现了。空调由于长期大负荷运行出现异常，有时候开启 5 、 6 小时后自动关机，有时候干脆就不能启动需要维修。因此需要人员经常监测，及时切换，但是如果下班时间空调失效，由于无法及时处理会造成电子设备过热，网络通信不正常，设备寿命也受到影响。有些时候节日长假，空调由于必须切换，必须安排人员值班，否则可能由于空调运作不正常而造成麻烦。

基于以上问题，信息中心决定通过新的工程项目彻底解决这个问题，但要求是工程预算必须得到有效控制，不可以超出预算。
2.机房的布局：

图 1 　机房布局图

3.. 候选方案

3.1 选用机房专用空调机组
经过调查发现目前占据市场大部分份额，如艾默生力博特、 Hiross 等，也有国内的一些生产商，功能齐全，但是价格高昂，通常需要数十万元，最低也不低于十万元。对于一个管理设备不超过 100 万元的机房来说，这些专用空调价格太高了。
3.2 选择一些现成的空调控制器
市面上有一些叫做 “ 智能空调控制器 ” 的现成产品，价格较低（一万元以下），主要通过该设备对现成的空调机进行控制，实现如定时空调轮换、遇到某一台空调故障马上切换、故障声音报警等功能。但只能够控制两台空调，没有多空调方案，而且启动空调和关闭空调的方式是通过供电和断电来进行，长期可能会影响空调的寿命，控制功能不够完善，功能拓展性不强。
3.3建立智能空调控制系统
利用一台普通的计算机作为控制端，采用温度探测、空调控制和语音交互等技术，对现有空调进行控制，采用多种空调控制策略，确保空调系统稳定运行。控制好成本，整体预算不超过 1 万元。本方案为最终解决方案。

二.应用目标（核心需求）：
空调轮流开关
用户可以设定空调轮流开关的时间，系统会自动按照设定的顺序开启一台空调，同时关闭另外一台空调。适用范围广：适用于所有具有红外线遥控功能的空调。加长空调寿命：空调通过有效的轮流开关控制，有效延长空调寿命。节约电力：通过本系统有效的轮流开关控制，可为用户节约至少一半电力。

       机房温度监测
       故障紧急处理功能：系统每隔一分钟检测室温一次，当机房温度连续十分钟超过指定温度时，系统会自动启动另外一台空调，保证室温保持在一定范围内。故障电话通知功能：当空调发生故障时，系统在做了紧急处理之后会自动拨出电话通知管理员，使管理员及时获得故障信息，迅速处理。实现 24小时无人监控：节约人力成本，省时，方便。
      人机交互
       管理员可以随时随地打通机房电话询问机房温度以及各个空调的运行情况，系统会自动接听，并如实做出回答。
四.解决方案：
       概述：
       建立智能空调控制系统，利用一台普通的计算机作为控制端，采用温度探测、空调控制和语音交互等技术，对现有空调进行控制，采用多种空调控制策略，确保空调系统稳定运行。
五.技术要点：
      空调遥控技术
       由于本方案确定使用一般的柜式空调作为制冷设备，因此如何启动和关闭这些空调是一个技术问题。本方案使用红外线信息记录和转发技术。使用红外线接收器，接收原有的空调遥控器的制冷和关闭信息，然后用红外线发射器在控制过程中把该信息发给空调机。因此，目前市面上所有的有遥控功能的空调，都可以匹配，因此本方案的适应性很强。
       温度监测技术
       实时的多通道温度检测也是本系统的重要一环，在设备群附近需要安装一个空气温度检测头，用来测量当前机房的室温。把温度变成模拟信号输入到电脑中，用于检测机房温度。当出现故障时，能及时反馈给管理员。在本方案中，就需要一台实时温度检测设备，需要与计算机连接。
       语音交互技术

在无人看值过程中，管理人员希望了解目前机房的情况，最佳的办法就是通过电话了解。因此本系统为用户提供语音提示和语音应答的功能，来实现与管理人员的语音交互。当空调故障时，自动打电话给管理员，报告故障情况和故障处理情况。另外管理员可以随时打电话查询机房温度和各个空调的运行情况。
系统 Uses-Case 图：

图 3 　系统用例图

五.需求解决：
      空调轮流开关
       用户可以设定空调轮流开关的时间，系统会自动按照设定的顺序开启一台空调，同时关闭另外一台空调。既可以让空调得到休息，延长寿命，又可以节省大量的电费。
       机房温度监测
       系统每隔一分钟检测室温一次，当机房温度连续十分钟超过指定温度时。系统会自动启动另外一台空调，同时通过电话通知用户。
      用户交互
      用户可以随时打通机房电话，系统会自动接听，并报告机房当前温度以及各个空调的运行情况。
      系统实施
       本系统安装在一台台式计算机中，配置要求不高（具体参照配置要求）。用户只需启动计算机，并设置好相应的参数后，系统会自动运行基本上不需要人手参与。系统正常运行后，管理员需要每月更换一次空调控制器的电池，以及当接到故障报告电话时处理故障。
       系统初始化
      系统布线、安装。由开发方指导用户安装或者由开发方直接派人上门安装，具体由双方协商决定。
系统参数配置。按照管理员的要求，设置系统的轮流开关时间、故障检测时间、故障电话等参数。
       系统启动
       启动计算机，打开软件即可。只要计算机正常运行，系统会自动执行操作。
      定期更换电池
      空调控制器的电池需要每月更换一次。系统会自动拨出电话通知管理员更换电池。
      系统故障处理
       当空调出现故障时，系统会拨出电话通知管理员。管理员需要做出相应的处理。
       系统界面：

产品优势：
原理优势：

使用红外线发射器控制空调，延长空调寿命；而一般的空调控制器通过供电和断电来进行，对空调不利。

采用电话语音技术，可以通过电话远程汇报空调信息，令您即使身在异地也能方便及时地知晓实地的各种情况。
自动控制：

空调的定时切换，实时温度检测，空调故障汇报等环节，都由系统自动控制，不需要人工干预，节省人力。
功能全面：
定时切换空调，均衡空调负担，延长空调寿命。
遇有空调故障，及时切换，确保室温保持在一定范围内。
遇有空调故障马上电话通知，使您及时获得故障信息，及时处理。
运行状况查询，您可以通过电话方式随时随地查询空调运行，室温等情况，掌握动态信息。

可以控制 1 到 16 台空调，而一般空调控制器只能控制 2 台空调。
成本控制：
通过轮流开关控制，在任何时刻只需要开一台空调 , 为用户节省成本。

空调规格	功率	电费	每月电费支出
1.5 匹	880W	1 元 / 度	633.6 元 / 台
2 匹	1760W	1 元 / 度	1267.2 元 / 台
3 匹	2800W	1 元 / 度	2016 元 / 台
5 匹	5000W	1 元 / 度	3600 元 / 台