孙竹梅,闫旭迎,李志昊,张 鑫

(山西大学自动化与软件学院,山西 太原 030032)

0 引言

目前,国内外酒店空调系统的常见运行状态是在客人进入房间时启动空调,在客人离开房间时关闭空调。当客人入住酒店后,房间空调达到温度需一段时间,而且房间的调温范围小,无法时刻满足客人对个性化舒适温度的需求。当下,酒店客人的要求不再局限于控制温度,而是更为注重空调系统的及时响应与时刻拥有舒适的温度。以个性化和舒适为目标的空调控制系统能迎合客人的需求。分布式控制系统(distributed control system,DCS)作为可靠的控制系统,被逐步引入酒店中央空调控制系统。

本文设计了酒店客房空调智慧控制系统。该系统具有布局简洁的操作主界面,可清晰地实时监测各客房的状况以及温度的变化趋势。该系统可在用电高峰来临之前对房间温度提前调控,以确保空调系统的及时投运并保持舒适的温度。通过了解客人的个人偏好,系统可远程实时对客房温度加以干预,增加了人性化的智能调控功能。同时,客人在房间能随意自行调节室内温度,满足了客人的个性化温度需求,实现了按需供冷/热,降低了空调能耗,响应了节能低碳政策[1-2]。

1 酒店客房空调智慧控制系统集成

酒店客房空调智慧控制系统对于整个酒店的管理与运营至关重要。酒店客房空调智慧控制系统需要融合计算机控制、通信、硬件配置等技术,并利用客房内的房间控制单元组成一个专用的控制网络,从而对酒店客房的空调以及相关的服务系统进行智能控制[3-4]。

酒店客房空调智慧控制系统由三级DCS硬件系统组成。上位级DCS由计算机、数据管理器WebTalk组成。中间级DCS由全局网络控制器、三个可编程控制器组成。现场级DCS由温度传感器、空调设备以及房间触摸屏组成。系统硬件结构如图1所示。

图1 系统硬件结构图

计算机与数据管理器WebTalk通过传输控制协议/网际协议(transmission control protocol/Internet protocol,TCP/IP)与全局网络控制器传输信号。BACnet协议与可编程控制传输信号。控制器均以ModBUS协议与温度传感器、空调设备、房间触摸屏传输信息。其中,控制器可独立编写程序,用于控制中央设备系统(如冷冻站、热力站)空调机组以及其他相关设备[5]。

2 DCS控制程序设计

2.1 空调智慧控制系统控制策略

空调智慧控制系统既可以通过远程总控室全自动调温,又可以在房间手动随意调温,以满足不同酒店客人的住房体验。设计程序控制的总思路有自动模式和手动模式两种,以适应当前需求[6-8]。系统控制模式程序流程如图2所示。

图2 系统控制模式程序流程图

空调智慧控制系统设计以在北方应用为主。当室外平均最低温度低于12 ℃且室内温度低于22 ℃,系统调节为“冬季模式”。为快速提升响应速度及舒适性,制热送风量增加到80%。当室外平均最高温度大于27 ℃且室内温度大于24 ℃时,系统调节为“夏季模式”,制冷送风量增加到80%。其余情况保持室内正常换气即可。同时,当一周内室外最低温度低于12 ℃或者最高气温高于27 ℃时,对应的指示灯会相应亮起,以表明室外的季节和气候。

2.2 房间空调温度控制

酒店空调系统采用Vistools编程工具,通过BACnet协议与现场控制设备相连,并使用其中相对应的算法模块实现逻辑控制功能。控制程序设计采用比较器、单脉冲发生器、数据范围检测器模块、递增递减模块和基本运算模块。比较器用于当前室温与设定温度的比较。单脉冲发生器与递增递减模块作为执行器,实现空调送风量的调控。数据范围检测器模块的调用,可让室温保持在适宜温度[9-10]。

酒店客人入住后,可在房间的空调系统可视面板上选择手动模式或自动模式。在手动模式下,客人入住客房时,可根据本身意愿随意调节温度。每按下增加按钮一次,空调送风量增加15%,到达最大送风量则保持当前送风量不再变化。反之,客人想要调小送风量,则可以按下减少按钮一次。每按下减少按钮一次,空调送风量减少15%,直到最小送风量为零。这就实现了房间空调的人性化、智能化调控。

3 组态画面

3.1 总控室远程控制面板设计

酒店客房空调智慧控制系统实现了集中管理与分散控制的有机统一。系统启动后,可实时、集中监控酒店各客房温度状况。总控室可以监测每个房间的动态温度,也可以查询历史温度,并且可以进入“控制面板”分散管理各房间温度。工作人员可以根据当地气候,以及客人个人爱好,在总控室提前对房间温度进行远程调控。该系统的应用可减少酒店工作人员依次调节温度的工作量,并降低中央空调的日常统一运行的能耗,从而提高整个空调系统的运行效率[11]。

数据管理系统在计算机上组态远程控制主界面。远程控制组态可以显示酒店所有客房实时室内温度,真正实现在主控室监控管理各房间温度。工作人员在主界面除了监控管理各房间温度外,还可通过“实时曲线显示”在线查看以秒为单位的温度变化曲线。通过历史变化曲线,可以预测出客人喜好温度,在客人外出归来时由总控室提前为客房提供舒适温度,以提升客人入住体验感。

在实现以上基本功能外,主界面还设计了“温度报警”面板。当有客房温度过高(即27 ℃以上)时,该面板可以跳出闪烁红灯,以便管理者预警。当温度过低(即10 ℃以下)时,则闪烁绿灯。此时,总控室可以根据预警迅速反应,对该客房进行人工硬件检查。如有故障,则立刻人工排除;如无故障,系统远程迅速降温或升温,以减少不必要的能源浪费,从而达到节能的目的[12-13]。

3.2 客房可视面板设计

空调智慧控制系统使用组态软件,在房间的触摸屏上设计了独立控制面板(就地控制面板)。客人可根据自身要求随时、随意对入住房间进行调温,从而使客房更精准、有效地为客人营造个性化和舒适的生活环境,同时兼顾节能、环保。

就地控制面板的功能包括空调智慧控制系统的一键启停开关、房间实时温度显示、供客人选择的自动调节或手动调节。使用手动调节模式后,客人可按需设定自身舒适温度。空调智慧控制系统会按照设定迅速升温或降温,并始终维持在舒适温度附近。此外,在自动模式下,系统检测到室外夏天温度过高(27 ℃以上)或冬天温度过低(12 ℃以下)时,会优先将送风量增加到80%,确保房间以最快速度降温或升温。使用手动调节模式,客人可随时改变温度,而空调智能控制系统会改变通风量以迅速达到设定温度[14-15]。

4 结论

在可持续发展的时代背景下,本文设计与研究了酒店客房空调智慧控制系统。该系统通过控制程序和组态画面,对酒店客房温度起到了实时、有效的监控。该系统使酒店不仅避开了高峰时期空调长时间的满负荷运行,而且满足了客人的个性化需求。该系统节省了人力资源,响应了节能降耗政策,对能源节约和经济发展具有一定的现实意义。