智能控制系統在暖通建設工程中的實時監測與優化研究

摘要：旨在探討智能控制系統在暖通建設工程中的實時監測與優化應用。通過綜合運用傳感器技術、數據采集與處理方法以及優化控制算法與策略，實現對暖通系統運行狀態的實時監測和優化調控，提高系統運行效率、降低能源消耗，并為暖通建設工程的智能化發展提供技術支持。基于此，有效地改善了暖通系統的運行效率與穩定性，為智能化暖通建設提供了可行性方案和技術支持。

關鍵詞：智能控制系統暖通建設工程實時監測優化調控

中圖分類號：TU83

ResearchontheReal-timeMonitoringandOptimizationoftheIntelligentControlSysteminHVACConstructionProjects

HUANGAo1GONGWeilei2

1.NanningRealEstateRegistrationCenter，Nanning，GuangxiZhuangAutonomousRegion，530000China；2.ShandongQuanjianEngineeringTestingCo.，Ltd.，Jinan，ShandongProvince，250000China

Abstract：Thispaperaimstodiscussthereal-timemonitoringandoptimizationapplicationofanintelligentcontrolsysteminHVACconstructionengineering.Throughthecomprehensiveapplicationofsensortechnology，dataacquisitionandprocessingmethods，aswellasoptimalcontrolalgorithmsandstrategies，thereal-timemonitoringandoptimalregulationoftheoperationstatusoftheHVACsystemarerealized，whichimprovestheoperationefficiencyofthesystem，reducesenergyconsumption，andprovidestechnicalsupportfortheintelligentdevelopmentofHVACconstructionprojects.Basedonthis，theoperationefficiencyandstabilityoftheHVACsystemareeffectivelyimproved，andafeasibleschemeandtechnicalsupportforintelligentHVACconstructionareprovided.

KeyWords：Intelligentcontrolsystem;HVACconstructionproject;Real-timemonitoring;Optimalregulation

隨著現代社會對能源利用效率和環境保護要求的提高，暖通建設工程在建筑領域的重要性日益凸顯。然而，傳統暖通系統存在運行效率低、能源消耗高等問題，急需通過技術手段進行改進與優化。智能控制系統作為一種集成了傳感器技術、數據處理技術和優化算法的新型調控系統，具有實時性強、精度高、自適應性好等優點，在暖通建設工程中的應用前景廣闊。本文將通過對智能控制系統在暖通領域中的概念、原理、應用現狀以及優化效果進行深入研究，為推動暖通建設工程的智能化發展提供理論支撐和技術指導。

1智能控制系統概述

1.1暖通建設工程的基本概念

暖通建設工程是現代建筑工程中的重要組成部分，通過供暖、通風和空調系統等設備調節室內溫度、濕度和空氣流動，創造舒適、健康、安全的室內環境。暖通建設工程的核心目標是滿足用戶舒適性和健康需求，涉及空氣循環、熱傳遞、濕度調節等方面的設計、施工和維護。隨著智能控制技術的發展，智能溫控、通風和空調系統等被廣泛應用，通過自動化控制和遠程監測優化室內環境，提高能效和用戶體驗。

1.2智能控制系統的定義與原理

智能控制系統集成了傳感器、執行器、控制器和算法等組件，實現對特定環境或設備的自動化監測、分析和調節。智能控制系統原理主要是基于實時數據采集、智能分析和自主決策，通過傳感器采集環境參數或設備狀態數據，經處理和分析后，利用預設的控制算法進行智能決策，實現系統的優化。在暖通建設工程中，智能控制系統能夠實現對建筑內部環境參數的精準監測和控制，提高能源利用效率，改善室內舒適度，為建筑節能、智能化提供技術支持。

2實時監測技術與方法

2.1傳感器技術在暖通工程中的應用

傳感器技術在暖通工程中是實現實時監測的重要手段，廣泛應用于監測環境參數和暖通設備的運行狀態。在室內環境監測方面，溫度、濕度和二氧化碳傳感器常用于實時監測室內空氣的溫度、濕度和質量。在設備監測方面，溫度、壓力和流量傳感器用于監測供暖水的溫度、管道的壓力和流量，評估設備的運行狀態和性能。例如：在廣西地區，某辦公樓采用溫度傳感器實時監測室內溫度，結合空調系統實現智能控制，節能降耗的效果顯著。傳感器的選擇、布置和安裝需要考慮傳感器性能和環境特點，以確保監測準確性和穩定性。

：2.2數據采集與處理方法

數據采集與處理方法在實時監測技術中扮演著至關重要的角色，主要涉及數據的獲取、傳輸、存儲和分析等多個環節，具體如圖1所示。數據采集階段需要選擇合適的傳感器設備，并在監測對象的關鍵位置部署傳感器，以實現對環境參數或設備狀態的實時監測。傳感器采集的數據通過信號轉換電路進行模數轉換，轉換為數字信號后通過通信接口傳輸至數據采集設備。數據采集設備需要具備較高的數據處理能力，能夠對傳感器采集的原始數據進行處理和分析，提取出有價值的信息。在數據處理過程中，常采用濾波、降噪、校準等技術手段對數據進行預處理，以消除噪聲、提高數據精度。此外，還可以根據監測對象的特點和需求，采用不同的數據處理算法，如時序分析、頻譜分析、統計分析等，從數據中提取出有用的特征信息。在數據采集和處理完成后，需要將處理后的數據存儲至數xoM4anxjKp3EuqIqxS4ERS0xZriPv/GxM7kVeQ5ZDKw=據庫或云平臺，并實現數據的遠程訪問和管理。通過建立數據存儲系統，可以對歷史數據進行存檔和管理，為后續數據分析和挖掘提供支持。同時，還可以利用數據可視化技術，將數據以圖表、曲線等形式直觀地展現出來，便于用戶進行數據分析和決策。

2.3實時監測系統設計與實現

實時監測系統的設計與實現是基于傳感器技術、數據采集與處理方法以及通信技術等多個方面的綜合應用，旨在實現對暖通建設工程中關鍵參數的實時監測和遠程管理。系統設計需要根據監測對象的特點和監測需求，選擇合適的傳感器設備，如溫度傳感器、濕度傳感器等，并設計相應的傳感器網絡拓撲結構。在數據采集與處理方面，需要搭建數據采集設備，包括傳感器接口模塊、數據處理單元等，以實現對傳感器采集的原始數據進行實時處理和分析。在數據傳輸方面，可以采用有線或無線通信技術，將采集的數據傳輸至遠程服務器或云平臺。在實時監測系統的實現過程中，需要考慮系統的穩定性、可靠性和實時性，設計相應的數據傳輸協議和通信機制，確保數據的準確傳輸和及時響應。同時，還需要設計用戶界面和數據展示模塊，實現對監測數據的可視化展示和實時監測狀態的顯示。為了保障系統的安全性和可維護性，需要加強系統的安全防護措施，如數據加密、訪問權限控制等，并建立健全的系統維護與管理機制，確保系統的穩定運行和長期可靠性[3]。

3優化控制算法與策略

3.1基于模型的優化方法

基于模型的優化方法是一種高效的實時監測技術，它通過建立系統的數學模型來描述系統的動態行為，并利用這些模型進行優化控制。在暖通建設工程中，常用的基于模型的優化方法包括模型預測控制（ModelPredictiveControl，MPC）和最優控制理論。其中，模型預測控制是一種先進的控制策略，在每個時刻通過求解優化問題來計算出未來一段時間內的最優控制序列，然后執行第一個控制動作，隨后在下一個時刻重新計算。模型的優化問題通常描述為：

式（1）—式（5）中：J是控制性能指標；yk是系統的輸出變量；uk是控制輸入；N是預測時域；Q、R和P分別是狀態、控制輸入和終端權重矩陣；f（·）是系統的狀態轉移函數，Δuk表示控制輸入的變化量，上下限分別為umin和umax。

最優控制理論則是研究如何設計最優的控制策略，使得系統能夠以最小的代價達到期望的控制目標。其中，動態規劃是最優控制理論的一個重要方法，通過將控制問題分解為多個子問題，并利用遞歸的方式求解每個子問題的最優解，最終得到全局最優解[4]。這一過程的數學表達式為：

（6）

式（6）中：V（x）是狀態x下的最小代價函數；（x，u）是在狀態x下采取控制u所產生的即時代價；f（x，u）是狀態轉移函數。

3.2基于數據驅動的優化方法

基于數據驅動的優化方法利用歷史數據和機器學習技術實現系統優化。通過實時監測技術，大量的實時監測數據被分析，并利用數據挖掘和機器學習算法揭示隱藏的模式和規律。這種方法需要收集環境參數、設備狀態和系統性能等數據，通過傳感器網絡或監測設備實時采集，并存儲在數據庫或云平臺中。利用數據挖掘和機器學習算法對這些數據進行分析，提取對系統優化有指導意義的信息，如異常檢測、趨勢預測、故障診斷等。根據分析結果設計優化控制策略，動態調整系統參數、優化控制算法或制定實時調度策略[5]。最后，通過實時監測系統對優化效果進行評估和驗證，持續改進系統的穩定性和性能。

4結語

在暖通建設工程中，實時監測與優化是提高能源利用效率、提高室內環境質量的關鍵步驟。通過本文的研究，深入探討了智能控制系統在暖通領域中的應用，從傳感器技術到數據采集與處理方法，再到優化控制算法與策略的設計與應用，系統地闡述了實時監測與優化的技術路徑與方法。本文的研究成果不僅為暖通建設工程提供了可行的技術方案，也為實現智能化、高效化管理提供了重要支撐，為建筑能耗的減少和室內環境的改善做出更大的貢獻。

參考文獻

• 張升.多源暖通空調通風聯合智能施工控制技術[J].中國建設信息化，2022（22）：56-58.
• 楊煌煒.低碳技術在暖通空調系統中的應用研究[J].房地產世界，2023（20）：132-134.
• 郭燕飛.基于光電傳感器的暖通空調溫濕度智能控制技術[J].傳感技術學報，2022，35（9）：1293-1298.
• 皇甫謙文.建筑暖通空調熱舒適與節能的智能優化控制研究[D].太原：太原理工大學，2020.
• 林彬.基于DSP的暖通空調控制系統及節能性分析[J].電子測試，2022（15）：112-114.