基站机房节能换气系统解决方案

一、应用背景
信息的时代已经到来，人类社会对沟通的需求不断增加，通信服务提供商（SP/ISP）扩大网络的投入，增加网络的覆盖，从而以期达到任何时间、任何地点、可与任何人沟通的效果。运营公司的移动基站、接入网站、模块局的数量不断增大，特别是移动基站的数量增加非常迅猛。
为了节约，绝大多数的移动基站均采用无人值守，但这些通信基站里的各种电子设备，是需要在一定的温度环境下（基站环境国家标准GB50174-93规定长年基站温度为18℃～28℃），才能长期正常地运行，为了达到基站标准的环境温度，每个通信基站均配备了两台左右的空调，而这些空调长年处于开机状态，目前的状况是:
a、基站电费支出增大

根据一个地区移动通信分公司资料统计显示，2006年138个基站电费支出为212万元人民币，2006年238个基站电费支出超过580万元人民币，平均每个基站基站的电费支出增加了58％。

b、基站空调电费支出所占比例较大
根据资料统计分析，平均每个基站空调的电费支出约占整个基站电费支出的54%左右，空调成为基站基站中的主要用电设备。
c、基站空调用电浪费现象较为严重
• 目前基站空调大多被设置为制冷18℃，或者自动24℃，由于基站是无人值守，很多基站空调全年开启，浪费的现象较为严重。
• 而根据电子设备运行的相关国家规范规定，一般基站长年温度应保持在18℃～28℃以内，湿度10%—90% ，基站空调若与我公司生产的安全节能换气系统配套联动使用，节能的空间很大。
空调的电能消耗对通讯运营公司来说，是一笔很大的开支。在我国绝大多数地区，很多时间段内的自然常温就能满足电子设备正常运行的温度要求，或者仅需一台空调间歇工作就能满足这些电子设备正常运行的温度要求。
基于上述原因，我们采用国际先进的控制理论技术，依据国际基站通用标准和电器设备可靠安全运行的最佳环境的长期试验报告数据，研发设计出基站换气节能系统，该系统在具有基站节能功能的同时，还具有可靠的安全报警功能和完善的联网功能。
对采用换气方式达到节能这一点，人们都能认同，问题是采用TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统到底能节多少能，有多大的节能空间？对基站的综合环境安全性有无影响？在四川联通所属的基站中找了两个相同载频和空调的基站，分别对空调和节能系统安装了电度表，其中一个基站安装TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统（成都联通齐力基站），另一个基站只对空调安装了电度表（成都联通紫荆祥宇花园基站）。同时要求白天室外温度不低于28℃作为节能对比的条件，2006年4月29日下午4点至5月8日下午4点这九天基本满足了测试对比条件，其白天的室外温度均在28℃与33℃之间，测试的结果是：安装了TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统的齐力基站空调和换气系统九天的总用电数为206度电，没有安装节能系统的对比基站紫荆祥宇花园基站空调九天的总用电数为462度电。平均每天的节电度数为28.4度电。
5月8日下午4点至5月21日下午4点这13天，成都地区天气起伏很大，大面积一会儿降温一会儿升温，测试的结果是：安装了TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统的齐力基站空调和换气系统13天的总用电数为266度电，没有安装节能系统的对比基站紫荆祥宇花园基站空调13天的总用电数为607度电。平均每天的节电度数为26.23度电，5月21日下午4点至6月6日下午4点这15天，成都地区天气已基本进入夏天，测试的结果是：安装了TLK-S-Ⅲ基站节能温度控制换气系统的齐力基站空调和换气系统15天的总用电数为326度电，没有安装节能系统的对比基站紫荆祥宇花园基站空调15天的总用电数为633度电。平均每天的节电度数为22.47度电，。
在我国北方安装TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统的节能效果有会怎么样呢？回答是肯定的，在中国移动北京公司的长辛店连山岗基站安装了TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统，在北京移动的金家弯基站只对空调安装了电度表，测试数据见附表（此数据由中国移动北京公司直属的维护单位北京移联信达通信技术公司测试后制表确认）：从中国移动北京公司的两个对比移动基站的空调用电情况得出，在五月以前，安装了TLK-S-Ⅲ基站控制换气系统的长辛店连山岗基站空调与节能系统平均每天的用电为15度电，没有安装节能系统的金家弯基站空调平均每天的用电为46.8度电，每天的节电度数为31.8度电。进入五月以后，在5月11日到15日间，安装了TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统的长辛店连山岗基站空调与节能系统每天的用电为26度电，没有安装节能系统的金家弯基站空调每天的用电为51.85度电，平均每天的节电度数为25.86度电。
从在南方和北方不同地区测试的结果看，TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统对通信基站节能的效果是很显著的。
TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统对于防尘的处理也是十分严格控制的。中国移动北京公司为了严格测试换气节能系统的防尘控制能力，特别配备了空气浮尘颗粒测试设备，北京今年已经历了好几场沙尘暴天气，在沙尘暴天气发生的第二天，2006年4月17日，北京移动公司就对安装了TELECOM-MES-I基站换气节能系统的北京长辛店连山岗基站进行了基站室内空气中浮尘颗粒数的测量，国家基站内空气中浮尘颗粒数国标为：空气中浮尘颗粒数(flow 2.83L/min )，实际测量基站内空气中浮尘颗粒数据如下
0.5um 0019671678 /立方米
1.0um 0003274490 /立方米
2.0um 0002415348 /立方米
3.0um 0001155609 /立方米
5.0um 0000013338 /立方米沙
在北京发生了沙尘暴天气后基站内测量的空气中浮尘颗粒数基本上达到了国标要求。在没有发生沙尘暴天气的2006年4月26日，北京移动公司又对安装了TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统的北京长辛店连山岗基站进行了基站室内空气中浮尘颗粒数的测量，国家基站内空气中浮尘颗粒数国标为：空气中浮尘颗粒数(flow 2.83L/min )，实际测量基站内空气中浮尘颗粒数据如下
0.5um 0006116760 /立方米
1.0um 0001083888 /立方米
2.0um 0000825669 /立方米
3.0um 0000430443 /立方米
5.0um 0000005148 /立方米
完全达到了国家基站内空气中浮尘颗粒数国标要求。TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统的防尘控制能力在北方有沙尘暴发生的地区都能达到基站环境的国标要求，在南方没有沙尘暴的地区，更能达到基站环境的国标要求。
TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统对通信基站运行的安全性设计也是十分可靠的，其一：系统施工安装方面仅要求对基站墙壁南北面各开一个直径为10厘米的圆孔，作为进排气孔，仅比一般的空调安装空（空调安装孔直径不小于6厘米）大一点，根本保证了不会对基站墙体的安全影响和防盗安全影响。其二，系统软硬件设计有完备的安全运行保证，在最坏的情况下，TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统本身出现了故障，这时，系统自身的诊断模块会立即接替系统工作，在发出故障告警的同时，不管当时环境温湿度状况如何，都会立即开启基站内的所有空调，使之保证通信设备的安全运行。
经过对比测试，TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统在一个基站一年就能为通信运营公司节能近万度电，如果对一百个通信基站，一千个通信基站，一年又将对社会节省多少的电能，对通信运营公司又将节省多少运营成本！同时由于基站空调处于间隙工作状态，将大大延长了空调的使用寿命，这也将为通信运营公司节省很大的空调维护成本，TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统将大大降低通信运营公司的营运成本。
TLK-S-Ⅲ基站换气节能系统可智能联动控制国内所运行的各种型号的空调，而无需对空调进行任何改造！既可以在现场通过自动程序控制，又可以通过RS485通讯接口远程控制；它既可以单机独立使用，又可以级联于用户已有的动力环境集中监控系统中集中监控。此外还预留了一个对下的RS232口读取智能设备数据。

二、原理、组成、工作流程及参数
2.1.系统原理
由于基站内温度的升高是因电气设备的长期运行发热、而非站外环境温度所致。如一年四季均用空调来保持站内温度(主要是降温)，则冬、春、秋三季及夏季的早晚时段的室外低温便可散热降温的有利条件被忽视,从而导致电能的浪费、营运成本居高不下。
基站换气节能系统充分利用基站室内外的温差而形成热交换，依靠大量的空气流通，有效地将基站内的热量迅速向外迁移，实现室内散热。从而大幅度降低电能消耗和营运成本、延长空调使用寿命。

2.2.系统组成
基站换气节能系统包括：控制系统（核心部分）、红外遥控器、进气系统、排气系统、室外温湿度传感器、室内温湿度传感器、电流传感器、互联接口部分。
2.3.系统工作流程
通过485总线与计算机相联，在设置运用软件包下，设置系统风机低温门限（空调开始制热温度T1)、中温门限（风机启动温度T2)、高温门限（空调启动温度T3)、室内外温度差(T4),温度回差（T5）,以及其他设置参数与事项。系统实时检测室内外温度,及室外湿度。在特殊的数学模型算法程序的规范下，自动控制风机与空调的合理工作，从而达到节能的最佳效果。
另外，基站换气节能系统的功能还包括：
当有人进入时，即门禁打开时关闭空调，开启换气系统通风。
室内有人的情况下，可以控制风机通风和空调运转。
温度正常状态时，对空调进行轮换控制，每八个小时轮换一次（轮换时间可以设置）。
分别累计并显示两台空调的运行时间，并存储，掉电后数据不丢失。
向上通讯功能：RS485/RS422或RS232输出温度值、电流值、空调工作状态，并可远端控制。
向下通讯功能：RS485控制遥控器，并给遥控器供电；RS232预留为与其它智能仪器通讯。
每隔1小时自动遥控空调一次。
具有停电后来电空调自启动功能，控制器自动每隔5分钟发送一次遥控指令；如果接有交流电压传感器，则一旦检测到交流电压大于 150V则立即发送一次遥控指令，低于150V不发送一次遥控指令。
本系统还具有空调告警功能，分为空调告警和遥控器通讯状态告警。
基站换气节能系统即可以独立工作，也可以通过RS232或RS485总线和动力监控模块连接，通过不同的传输网络将数据上传到监控中心，本系统主要是以提高空调的运作效率，利用自动换气调温原理，从而来节能，以达到降低运营成本的目的。