暖通空调系统传感器的故障检测

暖通空调系统传感器的故障检测

韦日强

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摘要：随着暖通空调技术的不断成熟，暖通空调系统技术也随之逐步提高，如何加强暖通空调系统传感器的故障检测，从而保障建筑物的正常运行成为了当前业界需要关注的重点问题之一。叙述了空调系统传感器故障诊断方法,分析了基于模型的故障诊断方法、基于知识的故障诊断方法和基于信号处理的故障诊断方法,对现代故障诊断技术的研究现状进行了分析与探讨,提出了空调系统传感器故障诊断领域将来的研究方向.

关键词：暖通空调；系统传感器；故障检测

1暖通空调系统的应用理念

暖通空调系统的应用原理指的是通过调整房间中的风量来实现室内空气的转换，从而满足人们在室内活动所产生的负荷感，由于暖通空调系统特有的运作原理，这就意味着暖通空调系统大多数时间都是在负荷下开展工作，不仅能够有效的降低能源的消耗，实现节能环保的效果，还能让人们在更良好的生存空间中开展工作。暖通空调系统所特有的特点，使得暖通空调系统在世界各地都得到了广泛的应用。不仅如此，暖通空调系统具有着极为显著的优势，即灵活性较好以及适用性强，不仅能够应用到建筑物的改建和建筑物的扩建中，还能够在格局变化较大的建筑物之中发挥应有的作用。然而，由于暖通空调系统的内部技术较为复杂，使得暖通空调系统传感器的故障率保持在较高的水平中，为了能够实现暖通空调系统更好的运作，开展暖通空调系统传感器的故障检测研究工作是非常有必要的。

2当前暖通空调系统传感器的故障类型

2.1故障原因

HVAC系统整合了多种设备，很多参数互相配合和融合，使整个系统变得十分复杂，增加了故障之间的连接性和影响性。多个种类的空调设备通过管道连接而形成关联性和影响性极强的HVAC系统，倘若这个系统中有任何一个位置出现问题、发生故障，都会对其他设备和位置的运行情况产生影响，进而牵连到整个系统的稳定运行和控制性能。比如说在蒸汽压缩制冷过程中，假如冷水泵正常运行受到干扰，那么蒸发器中的进水量就会减少，进而降低蒸发压力和温度，使系统的整体功能受到阻碍，甚至会损坏压缩机等设备。因为HVAC系统系统出现故障时会产生连锁反应，某个设备发生故障时会干扰和阻碍其他设备的运行，涉及的参数变化范围非常广，因此，当故障产生时极不容易判断和查找出故障的具体位置，也不容易分析出参数和数据的因素性和结果性，加大了故障诊断的难度系数。另外，HVAC系统中所包含的传感器数量是极少的，因此缺少传感器带来是数据和信息，降低系统的监测性，而且，HVAC系统所整合数据比较多也比较复杂，通常都会给系统的控制者增大管理难度，由于系统所产生的数据和信息不能通过图案和文字直观的表现出来，其多变性较强，而这些数据信息最终都是由人工来进行处理和分析的，对故障的检测和诊断器械和软件也必须通过人来判断，还有就是系统的控制者比较容易忽视的故障和隐患，尽管这些故障不能干扰系统的稳定运行，但也许会有带来一些不确定问题。

2.2常见故障及其后果

空调系统故障产生的原因有很多种，任何部件都有发生故障的可能，19世纪末期曾有人指出对于全封闭式蒸汽压缩空调系统来讲，超过一半的故障都是由电气故障而引发的，而接近20%故障都属于机械类故障，很少的一部分故障由管路和开关部分引发的，而电气故障中85%左右是因为电动机损坏引发的。

暖通空调系统故障大都不会引发大型的安全事故，最主要的影响使室内温差变大和增加系统耗能，美国曾经有一篇关于HVAC系统的报道，在美国地区因HVAC系统而加大耗能的情况有很多。

3暖通空调系统传感器的故障检测方法

（一）结合案例来开展暖通空调系统传感器的故障检测工作。故障检测相关工作人员通过查找知识库和相关资料的形式来找到暖通空调系统传感器的故障的解决途径，查找知识库和相关资料的形式能够帮助故障检测相关工作人员通过翻阅相似案例从而加深其对于暖通空调系统传感器的理解。然而，以案例的形式开展暖通空调系统传感器的故障检测工作具有一定的局限性，暖通空调系统传感器存在同一故障表现形式但是内在故障原因不同的现象，增加了查找知识库和相关资料的工作难度。

（二）结合故障树来开展暖通空调系统传感器的故障检测工作。故障检测相关工作人员通过倒查的方法依次排查故障，从而找到暖通空调系统传感器的故障问题发生的根本原因。与其他的故障检测方法相比，故障树法虽然能够实现比较全面和完整的故障检测，但是如果暖通空调系统传感器的系统过于庞大，那么将会导致故障检测相关工作人员需要建造规模较大的故障，增加了故障检测相关工作人员的工质量。

（三）结合模糊推理来开展暖通空调系统传感器的故障检测工作。故障检测相关工作人员利用大量的经验和模糊性较强的数据库来开展暖通空调系统传感器的故障检测工作，但是由于模糊推理缺乏逻辑性，再加上不清晰的整体思路，难以建立系统化的暖通空调系统传感器的故障检测经验。

（四）结合模式识别来开展暖通空调系统传感器的故障检测工作。故障检测相关工作人员通过模式识别的形式来讲暖通空调系统传感器的故障分为稳定状态和非稳定状态两种类型，在此基础上故障检测相关工作人员结合故障现象的具体特征和属性进行全面探究，从而实现故障问题的排查。与其他的暖通空调系统传感器的故障检测方法相比，该方法不需要建立模型且计算量不大。

（五）结合神经网络来开展暖通空调系统传感器的故障检测工作。暖通空调系统传感器实际上是一个特殊的神经网络，通过暖通空调系统传感器内部特殊得神经网络体系来帮助故障检测相关工作人员准确的找到暖通空调系统传感器的核心故障点，通过数据的校对实现暖通空调系统传感器故障问题的有效修复。应用神经网络法的过程中，故障检测相关工作人员不需要创建物理模型，切实有效的降低了故障检测的工作難度。

（六）基于小波分析的故障诊断方法。20世纪80年代末渐渐有小波分析诊断故障工具对不稳定的信号和波动较大的信号分析极有帮助。设备运行异常时所产生的突变信号包含故障信息，因此通过对突变信号的小波分析就能够分析出故障的具体位置和影响大小，非常适合信号的处理工作。

（七）基于模型（mode-lbased）的故障诊断系统。在1984年Davis曾经提出，模型诊断方法主要是通过使用数字化逻辑电路配合信号输入和输出等行为表达故障的具体影响和情况，deKleer一些人也提出过用冲突集将具体故障信息和可能出现的故障部件联系起来。模型的故障诊断方法较为系统和复杂，特别在HVAC系统中，许多构件都是非线性，且计算难度较大，方法也较为复杂。

（八）基于规则的故障诊断专家系统。规则故障诊断方式的应用就目前故障诊断现状而言较为广泛，主要通过IF-THEN的规则形式来表示相关故障与预测之间的种种联系，也就是表示各个部件之间的必然关系。该诊断方式融合了多方面的知识到一个特定程序中来解决相关问题，在规则的故障诊断系统的基础上，发展出智能化的故障检测系统，在医疗、化学等行业中的应用也比较广泛。

结束语

综上所述，当前暖通空调系统传感器的故障类型分为硬故障与软故障、突发故障与经常性故障，为了更好的解决暖通空调系统传感器的故障问题，应当充分的应用好模糊推理以及神经网络等方面，提升暖通空调系统传感器的故障检测水平。

参考文献

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