В нынешней области энергосбережения зданий ключевым моментом стала интеллектуальная трансформация систем HVAC (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Традиционная сенсорная технология часто страдает от высокой задержки и низкой энергоэффективности. Однако новые нейроморфные датчики внесли революционные изменения в системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, моделируя режим обработки биологической нервной системы. Такие датчики могут обрабатывать данные об окружающей среде в режиме реального времени с чрезвычайно низким энергопотреблением, тем самым обеспечивая более точный и адаптивный контроль окружающей среды. В этой статье будут подробно рассмотрены принципы применения, преимущества и практические примеры нейроморфных датчиков в системах отопления, вентиляции и кондиционирования.
Как нейроморфные датчики могут повысить энергоэффективность систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
Нейроморфный датчик с событийно-управляемым рабочим механизмом отличается от периодического сбора данных традиционных датчиков. Он запускает обработку сигнала только тогда, когда обнаруживает изменения параметров окружающей среды, таких как температура, влажность и т. д., что значительно снижает генерацию избыточных данных. Именно такой способ работы позволяет системе HVAC реагировать на незначительные колебания окружающей среды в режиме реального времени, предотвращая трату энергии в бессмысленных циклах нагрева или охлаждения.
В практических приложениях, таких как системы кондиционирования воздуха в больших офисных зданиях, нейроморфные датчики могут точно определять потоки людей и использование территории. Когда в конференц-зале никого нет, система автоматически уменьшит объем подачи воздуха в эту зону; как только он обнаружит локальный нагрев из-за прямых солнечных лучей, он заранее примет меры для регулировки температуры воздуха на выходе. Эта динамическая оптимизация может снизить потребление энергии до 30% по сравнению с традиционными стратегиями управления временем, сохраняя при этом комфорт.
Разница между нейроморфными датчиками и традиционными датчиками
Традиционные датчики, которые получают постоянное питание и которым необходимо периодически загружать данные, такие как термопары или емкостные датчики влажности, приводят к высокому энергопотреблению в режиме ожидания и нагрузке на связь. Нейроморфные сенсоры имитируют кодирование редких импульсов биологических нервов. Они активируют схему обработки только при возникновении события, а их энергопотребление может достигать уровня микроватт. Кроме того, традиционным датчикам требуется центральный процессор для анализа при выводе необработанных данных. Однако нейроморфные чипы интегрируют локальные функции предварительной обработки, которые могут напрямую извлекать значения признаков.
С точки зрения обработки данных традиционные системы столкнутся с проблемами шумовых помех и задержек. Например, колебания температуры часто ошибочно воспринимаются как сигналы, требующие корректировки, что, в свою очередь, приводит к частому включению и остановке компрессора. Нейроморфные датчики используют пространственно-временное распознавание образов, чтобы различать реальные изменения окружающей среды и мгновенные помехи, обеспечивают более стабильную основу управления и предоставляют глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов!
Как нейроморфные датчики позволяют проводить профилактическое обслуживание
Постоянно отслеживая тонкие характеристики, такие как вибрация и гармоники тока блоков HVAC, нейроморфные датчики могут заранее выявлять неисправности оборудования. Например, если подшипник вентилятора начинает изнашиваться, будет генерироваться вибрация определенной частоты. Датчик может немедленно фиксировать изменения в этой закономерности и выдавать раннее предупреждение. По сравнению с традиционными датчиками вибрации проблемы можно обнаружить за несколько недель.
При использовании холодильных установок датчик анализирует последовательность импульсов пускового тока компрессора, чтобы определить, есть ли утечка хладагента или испортилось ли смазочное масло. Этот тип профилактического обслуживания не только позволяет избежать потерь, вызванных внезапными отключениями, но и продлевает срок службы оборудования на 15–20 процентов. После того, как некий торговый комплекс внедрил эту технологию, его ежегодные затраты на обслуживание сократились примерно на 25%.
Применение нейроморфных датчиков для мониторинга качества воздуха в помещениях
Для различных загрязняющих веществ, таких как PM2,5 и ЛОС, нейроморфные газовые датчики используют многоканальные чипы, которые могут одновременно идентифицировать несколько типов газовых компонентов и градиенты их концентрации. Когда она обнаруживает, что концентрация углекислого газа превышает предел, система интеллектуально регулирует соотношение свежего воздуха вместо того, чтобы просто включать вентиляцию на полную мощность, чтобы достичь баланса между потреблением энергии и качеством воздуха.
В особых сценариях, например, в операционных в больницах, датчики могут оценивать чистоту воздуха в режиме реального времени, отслеживая микробные летучие органические соединения. По сравнению с традиционной моделью регулярной дезинфекции этот динамический мониторинг снизит риск перекрестного заражения на 40% и сократит потребление энергии на очистку на 30%.
Ключевые моменты по установке и отладке нейроморфных датчиков
Чтобы избежать зон, где кондиционеры дуют напрямую, и зон, где излучают источники тепла, рекомендуется развернуть от 4 до 6 узлов датчиков на 200 квадратных метров для формирования сети мониторинга. При отладке вам следует сначала собрать базовые данные об окружающей среде за 72 часа и установить разумный порог срабатывания событий, чтобы предотвратить чрезмерную реакцию системы из-за периодического открытия дверей и окон.
Когда дело доходит до выбора протоколов связи, приоритет следует отдавать маломощным глобальным сетям типа или . Опыт проекта, связанного с офисным зданием, может показать, что с помощью шлюзовых устройств для интеграции нейроморфных датчиков с существующими протоколами можно сэкономить 60% затрат на реконструкцию по сравнению с полной заменой системы управления.
Будущие тенденции развития нейроморфных сенсоров
Следующее поколение нейроморфных датчиков движется к мультимодальному зондированию, которое может одновременно обрабатывать многомерные данные, такие как температура и влажность, свет, звук и т. д., на одном чипе. Исследователи работают над разработкой датчиков с возможностями обучения, которые смогут автономно оптимизировать стратегии управления на основе формирования привычек использования, тем самым постепенно снижая зависимость от заданных параметров.
После того, как мемристорная технология станет зрелой, будущие датчики будут обладать возможностями периферийных вычислений и смогут напрямую запускать легкие модели искусственного интеллекта. В 2024 году некая лаборатория запустила оптический нейроморфный датчик, который достиг цели прогнозирования теплового комфорта людей путем анализа инфракрасных спектров, создания возможности персонализированного контроля микросреды.
Сталкивались ли вы когда-нибудь в процессе оптимизации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с непреодолимыми проблемами точного управления, которые невозможно решить с помощью традиционных датчиков? Добро пожаловать, чтобы поделиться своими случаями в области комментариев. Если эта статья вдохновила вас, пожалуйста, поставьте ей лайк, чтобы поддержать ее и поделиться ею с другими коллегами!
Добавить комментарий