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中央空調遠端監控 有效優化建築高能耗問題
 

【作者: 研華科技】   2019年01月10日 星期四

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對於高樓層的商辦大樓而言,中央空調系統是由室外主機負責產生冷熱源,再向建築物內各區域的子系統提供冷暖氣的必要設施,同時也是建築物中耗能相當高的設備。


圖1 :  在節能減碳成為全球共識下,為建築物的中央空調配置遠端監控系統已是大勢所趨。
圖1 : 在節能減碳成為全球共識下,為建築物的中央空調配置遠端監控系統已是大勢所趨。

傳統的中央空調系統大多靠人力維護,由於未能充分掌握各區空調的使用情況,此作業模式始終是勞心費力的,稍不注意就可能忘了關空調導致電費暴增;而且也無法按季節、區域、時段的使用需求來制定節能與舒適的空調運轉策略。因此,在節能減碳成為全球共識下,為建築物的中央空調配置遠端監控系統已是大勢所趨。


研華以ADAM-3600為核心,提供了整合資料採集、網路傳輸及雲端管理的完整解決方案,讓空調設備商可在此方案基礎上進行二次開發,省去整合硬體產品與相容性測試的麻煩;也無需自行開發軟體執行資料格式轉換;還能受惠於研華的客製服務,加速完成遠端監控系統的開發,既強化了空調設備商自家產品的市場競爭力,又能以具有加值服務的中央空調系統協助客戶達到節能減碳的目的。


系統需求

韓國知名的空調設備商以先進的冷卻技術與加熱技術所生產的家用空調和商用空調受到全球客戶的肯定。該公司除了致力於開發高品質與高效能的空調產品之外,亦為自動監控開發了相關的系統與周邊產品。


近來,這家空調設備商欲利用雲端運算技術為商辦大樓的中央空調系統設計一套輔助設備,透過從分散各區的子系統取得完整資訊進行分析與預測,提升空調運轉效率,並透過更智慧的運作來減少能源的消耗。


該公司決定在自行創建的私有雲平台上設計中央空調遠端監控系統,因此需要選購遠端終端裝置(RTU)、I/O模組與軟體工具,以便能將空調主機與超過百台的空調子系統之資料傳送給位於雲端的系統,並且要負責接收由系統下達的各種控制指令(包括開啟/關閉空調、選定運作模式、調整風扇速度、設定空調溫度等等),讓物業管理者或大樓使用者可以透過網路來集中監控多個室內機。


此外,鑑於自行挑選與組合產品的過程相當繁瑣又耗時,該公司希望能一次性取得所需的硬體產品與軟體工具,同時還得提供客製化服務以滿足專案的特殊需求。


系統概述

針對此專案需要資料收集、預處理與轉發這三大功能,研華提供的完整解決方案包括了遠程智能採集終端 ADAM-3600、邊緣智能核心軟體WISE-PaaS/EdgeLink、IEC 61131-3 SoftLogic控制軟體、類比輸出模組ADAM-3624、研華客製的RS-485通訊模組、溫度量測模組模組ADAM-4018、以及數位輸入模組ADAM-4053。


系統運作方式是,由裝設於各樓層的ADAM-4018與ADAM-4053負責採集全棟大樓超過200台空調子系統的資料,並將資料傳送給ADAM-3600;而安裝於中央空調主機房內的ADAM-3600則負責採集空調主機的資料。所有資料均會交由內建於ADAM-3600的WISE-PaaS/EdgeLink進行通訊協定轉換,再透過無線網路轉發給私有雲平台的遠端監控系統,而該系統即可根據研華定義的API格式抓取資料。


另外,ADAM-3600本機自帶的數位輸出通道與擴充模組ADAM-3624所提供的類比輸出則能執行由系統發送來的控制指令。譬如當偵測到原本無人使用的會議室有人出現時,系統即會自動開啟空調;又譬如當某辦公區域人數較少或偏多時,可透過系統遠端調控該區的空調溫度,因此管理者無需親臨現場就能於監控中心讓大樓內每個空間都維持舒適宜人的溫度。


集採集、通訊、控制於一體的ADAM-3600是專為遠端監控之物聯網應用而設計的遠程智能採集終端,也是此專案上下串連的核心產品。其提供的I/O通道、擴充插槽、RS-485串列埠與乙太網路埠能對下連接各式各樣的裝置來採集資料;支援LTE、Wi-Fi、NB-IoT等無線通訊協定則能依客戶所選定的網路傳送方式來轉發資料給上層的管理系統。值得一提的是,ADAM-3600可以處理超過兩千個資料測點,因此可以遊刃有餘地監控與處理此專案的256台空調子系統。


而ADAM-3600內建的兩套WISE-PaaS/EdgeLink與SoftLogic邏輯控制軟體工具,對於加速專案設計與系統整合助益匪淺。譬如支援建築與物業管理系統通用的BACNet協定,讓此專案的中央空調遠端監控系統可以與其他建築物管理系統對接;資料轉換功能則讓收集來的資料均能以統一的API格式供系統存取,系統開發者只需透過簡單的設定即可完成轉換,完全不需自行編寫轉換軟體。而邏輯控制軟體同樣也是透過設定就能進行排程與狀態控制,因而大幅減少了系統開發的編程工作量與時間。


另外,ADAM-4000系列遠端I/O模組則作為分散式資料採集模組。此系列產品眾多,包括適用於嚴苛環境的強固型I/O模組;專為熱電偶、RTD、熱敏電阻等類比訊號擷取之用的類比I/O模組;以及具隔離與故障保護的數位I/O模組。此專案所採用的ADAM-4018與ADAM-4053分別負責採集現場溫度與紅外線偵測。再則,研華客製了RS-485通訊模組,藉此滿足此專案指定以RS-485來連接空調子系統的需求。


圖2 : 系統架構圖
圖2 : 系統架構圖

結論

日趨頻繁出現的極端氣候讓人們越來越仰賴可以供暖或供冷的空調來度過嚴寒與酷暑。隨著空調成為民眾必不可少的生活必需品,解決其高能耗的問題也就更為迫切。而想要規劃出最佳中央空調運轉策略來節省用電,首要之務即是充分了解大樓內各區域的空調使用習性。


研華以ADAM-3600與ADAM-4000系列產品所提供的完整解決方案,整合了無線通訊、資料擷取、資料轉換和邏輯控制等功能,有助於空調設備商更快速便利地設計出中央空調遠端監控系統,進而協助終端使用者對空調運轉進行優化分析,並以節省人力的集中管理方式來遠端遙控各區的空調,從而為商辦大樓打造出既節能又舒適的辦公環境。


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