基站分体式空调全生命周期管控的方案设计

何 明，周 强（国网江苏综合能源服务有限公司，江苏 南京 210019）

1 基站空调管理的现状

由 2019 年信息通信行业节能减排大会可知，2017 年运营商耗电量达到 556.8 亿 kWh。从 2014 年至 2017 年，运营商耗电增长了 23 %。2014 年，运营商耗电 450.8 亿kWh，占全社会耗电量的 0.8%； 2017 年，运营商耗电量达 556.8 亿 kWh，占全社会耗电量的 0.9%。

《“十三五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确对节能重点工程中的空调管控提出了新的要求。即统筹数据中心机房和基站机房布局，采用增强覆盖技术减少无线站点，对分布式基站从设备、空调、天馈三维度实施节能。通过技术改造创建一批绿色数据中心和绿色基站。

在移动基站的耗电中，基站主设备耗电占 51% 左右，基站空调耗电占 46% 左右，其他配套设备耗电占 3% 左右。从耗电占比上看，空调是基站里耗能最大的设备，亦是节能改造重点的关注内容。当前空调管理存在如下问题。① 空调的维护和开关完全依靠人工实现，维护和调整周期较长，无法对环境温度的变化做成响应的响应，造成大量能源浪费。② 空调温度设置不规范造成空调长时间运行不停止以及空调带故障运行等造成巨大的用电浪费。 ③ 全天候运行也大幅缩短了空调设备寿命，导致空调故障率上升，增加了网络运维成本。

2 空调全生命周期管控的原理简述

为解决基站空调管控中存在的问题，研究分体式空调管控方案，以达到将分散的设备统一管理的目的，如此可对基站空调进行有效控制。既减少了基站空调的运行时间、改进温度设置不合理等问题，又降低了空调的电耗，从而减少了基站总体的耗电量，达到了基站节能的目的。并解决了由于基站数量众多、地理位置分散、无人值守带来的空调运维不及时的问题。

分体空调节能管理系统采用物联网技术，集电力监测、远程遥控、无线通信、节能优化、故障研判功能为一体。大功率分体空调的控制终端设计，无须现场停电，不改动空调电路，也不对空调做任何改造，不影响空调保修。小功率分体空调管控终端智能插座式的设计，方便安装，即插即用。

在实现空调节能降耗的同时，可对空调故障进行在线诊断和实时报警，并自动生成维修工单。用户可登录手机客户端，查看历史数据和故障信息，实施空调节能和运维的精细化管理。

3 算法和核心技术的支撑

3.1 故障识别算法

基于概率神经网络原理实现对空调的过滤网脏堵、制冷剂泄露、冷凝器脏堵、风机故障、传感器故障等故障的识别。以空调详细技术参数和维护结构信息作为模型参数，通过前端节能控制终端对空调运行数据（电压、电流、谐波、电量、环境温度）进行实时采样， 同时基于概率神经网络原理对采样数据建模，实时分析与比对，并实现对空调的过滤网脏堵、制冷剂泄露、冷凝器脏堵、风机故障、传感器故障等故障的识别[1]。

3.2 智能控制策略

基于动力环境监控智能设备接入和空调运行状况的监测，通过性能分析选择空调主备用、双空调定时轮换运行、智能联动控制、温控区间动态调整等功能。再经过平台的数据分析、算法分析确认空调最优的运行状态，经由远程红外通讯下达相关控制指令致空调主机执行，实现节能优化控制[2]。

3.3 节能降耗

（1）在空调故障识别方面，测试数据显示，制冷剂不足将导致系统无法在最佳区域运行，从而造成制冷量的减少以致性能指标降低，使得空调电耗大幅提高。当制冷剂减少30%，能耗下降 25% 左右。其他方面的空调故障也会造成空调能耗大幅度提升。经过空调故障识别的技术可以及时知道故障情况，减少带故障运行时间，避免产生次生灾害损坏生产设备。

（2）在空调运营管理方面，测试数据显示，当门、窗打开 15% 左右，能耗增加 20% 左右。其他不合适空调操作方法也会增加空调能耗，而经过平台数据分析可以对空调的不合适运行环境进行报警，使得管理者可及时纠正不合适行为，降低空调的能耗。

（3）在空调智能控制方面，测试数据显示，当空调温度上调 1 ℃，能耗下降 6%～8%。经过对空调制冷能力和环境状况分析，在保证现场温度稳定情况下，可以设定空调合理温度，降低电能的浪费。

（4）在空调运营维护方面，根据系统给出的空调健康度，可以合理调配人员在适当时间对空调实行统一检修，减少对现场生产环境产生影响。同时运维人员上站检修时，就可获知空调故障类型[3]，提前备好相应工具及配件，提高运维效率。

3.4 系统结构设计

基站全面生命周期管控方案平台设计，采用云-边-端的设计，设备直接上云。系统结构如图 1 所示。

图1 空调全生命周期管控平台

4 结 语

应用物联网技术对每台空调的运行状态进行实时监控、优化基站空调温度控制策略，对基站分体式空调全生命周期管控方案进行设计。从故障报警开始，自动生成运维工单，延长空调使用寿命。由此解决了运营商基站特有的空调管理需求，提升空调设备运行管理水平，确保场景温度稳定可靠、降低空调系统的运行能耗、改善空调系统的运行效果，对节约能源、降低碳排放具有十分重要的意义。