監控中央空調的裝置的製作方法

2023-10-10 13:45:54 2

本發明涉及空調領域，尤其是涉及監控中央空調的裝置。

背景技術：

目前，由於沒有先進的技術手段支持，國內的中央空調系統基本上都採用傳統的定流量控制方式，即空調冷凍水流量、冷卻水流量和冷卻風風量均是恆定的。一般中央空調系統是按照當地歷史上氣溫最高的天氣來設計選型，且預留有15~20%的餘量。這樣，在正常使用時，即使是在天氣最熱的季節，中央空調系統也沒有完全運行在滿負荷狀態。在中央空調的調水系統中，冷凍水泵和冷卻水泵的容量，也是按照建築物最大設計負荷選定的，如此而來，實際的運行情況是長期處於固定的最大水流量下工作，也即，只要啟動空調主機，冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機都在50Hz工頻狀態下運行。但整棟大樓的熱負載會隨季節、晝夜和用戶需求的變化而動態變化，中央空調的實際熱負載在絕大部分時間內遠比設計負載低，如此造成的資源浪費也非常嚴重。因此，在滿足需求的同時實現中央空調的節能控制，是一件急需解決的事情。

技術實現要素：

本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供監控中央空調的裝置，可對室內溫度、溼度、空氣品質及人流量等環境變量參數進行實時監控，並調整中央空調的輸出功率使之與實際負荷相匹配，進而實現按需定點定向的調節。

本發明的目的主要通過以下技術方案實現：包括多個傳感器節點、控制主機、與控制主機相連的上位機、與控制主機相連的下位機及與下位機相連的中央空調終端，每個傳感器節點上配備有溫度傳感器、溼度傳感器、空氣品質傳感器和紅外傳感模塊，紅外傳感模塊包括熱釋電傳感器和紅外傳感信號處理器BISS0001，多個傳感器節點匯集成一個或者多個匯聚節點，匯聚節點與控制主機之間通過乙太網實現遠程傳輸；還包括均與下位機和中央空調終端均相連的固體調壓器和與中央空調終端相連的壓縮機功率測量模塊，壓縮機功率測量模塊包括儀表放大器、ADC轉換電路及測量處理器。

本發明應用時，各個傳感器節點實時採集室內溫度、溼度、空氣品質等環境變量參數，並將採集到的數據傳輸到匯聚節點。控制主機通過乙太網訪問匯聚節點獲取數據，並進行數據分析和處理，再將該結果發送給上位機。上位機對整個環境進行監控，並根據接收的數據繪製相應區域的溫度場，自動啟動控制算法調整中央空調終端的鼓風機頻率、壓縮機功率、風機轉速和轉向參數，最後將該數據經控制主機傳送給下位機，使得下位機控制中央空調終端的壓縮機和風機盤管協同工作。最終使得中央空調輸出功率與實際負荷匹配，實現按需定點定向的調節。其中，紅外傳感模塊用於監測人流量，具體地，基於熱釋電傳感器的被動式紅外檢測法，通過將空間可視區域進行分割和標記編碼，並依靠熱釋電傳感器對不同區域檢測到目標時反饋電平信號的不同響應編碼獲得目標所在的位置，從而實現人流量監測。如此，可使得上位機能針對區域內是否有人或人多人少來進行風量和方向的計算。

其中，儀表放大器用於對壓縮機工作時的電流進行檢測。因壓縮機功耗是系統功耗最多的部分，故對其功耗的監測十分重要。儀表放大器可對採集的電流和電壓進行緩衝，再送入ADC轉換電路中，可分別對壓縮機的工作電壓和工作電流進行採集。每一個壓縮機的功率可通過固體調壓器來實現，它可按照輸入電壓線性改變輸出不同電壓，以此實現壓縮機的功率調節。

進一步地，所述傳感器節點主控晶片為MSP430F1611單片機。傳感器節點需選擇低功耗、高效率的主控晶片。而MSP430F1611是帶FLASH的單片機，其性價比和集成度均很高。MSP430F1611在1.8V到3.6V的供電電壓範圍內均可正常工作，在供電電壓為2.2V、系統時鐘為1MHz時活動功耗更是低至200uA。通常在使用內部的DCO和外部ACLK時功耗僅為165uA，備用模式下更是只有0.7uA的電流消耗，僅需要0.1uA的電流來保持RAM中的數據，非常節能。

進一步地，所述匯聚節點主控晶片為STM32F103VET6單片機。STM32F103VET6單片機的工作頻率最高位72MHz，片內具有512K字節的快閃記憶體存儲器，如此可滿足對大量數據的高速處理和存儲的需求。

進一步地，所述溫度傳感器為DS18B20。DS18B20可提供9-12位的攝氏溫度測量，精確度高。

進一步地，所述溼度傳感器為DHT11。DHT11作為一種複合型傳感器，其內部包括已校準的用數位訊號作為輸出的溫溼度，採用的技術包括溫溼度傳感技術和專用的數字模塊採集技術。DHT11包含一個NTC測溫元件和一個電阻式感溼元件。

為實現對空氣品質數據的採集，進一步地，所述空氣品質傳感器為二氧化碳濃度傳感器MQ-2。

進一步地，所述固體調壓器為HHT2-U22。HHT2-U22的內部主要由可控矽組成，可控矽是一種半導體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、使用方便等優點。

進一步地，所述儀表放大器為INA122，所述ADC轉換電路為ADC0832，所述測量處理器的主控晶片為MSP430F1611。INA122採用了高邊電流監測的方法，可避免因負載變化引起電流過大燒毀電流的危險。其次，它採用雙通道的運放可對採集的電流和電壓進行緩衝以便於實現對壓縮機工作電壓和工作電流的採集。

本發明具有以下有益效果：本發明通過傳感器節點的設置，可對室內溫度、溼度、空氣品質及人流量等環境變量參數進行實時監控；通過匯聚節點及控制主機的設置，可實現對採集數據的傳松及處理；通過上位機和下位機的設置，可調整中央空調的輸出功率使之與實際負荷相匹配，進而實現按需定點定向的調節；通過壓縮機功率測量模塊的設置，可實現對壓縮機功率的監測及數據採集；通過固體調壓器的設置，可實現對壓縮機功率的調節。

附圖說明

圖1為本發明所述的監控中央空調的裝置的結構框圖；

圖2為本發明所述的監控中央空調的裝置中傳感器節點的結構框圖；

圖3為本發明所述的監控中央空調的裝置中壓縮機功率測量模塊的結構框圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明做進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。

實施例1

如圖1至圖3所示，監控中央空調的裝置，包括多個傳感器節點、控制主機、與控制主機相連的上位機、與控制主機相連的下位機及與下位機相連的中央空調終端，每個傳感器節點上配備有溫度傳感器、溼度傳感器、空氣品質傳感器和紅外傳感模塊，紅外傳感模塊包括熱釋電傳感器和紅外傳感信號處理器BISS0001，多個傳感器節點匯集成一個或者多個匯聚節點，匯聚節點與控制主機之間通過乙太網實現遠程傳輸；還包括均與下位機和中央空調終端均相連的固體調壓器和與中央空調終端相連的壓縮機功率測量模塊，壓縮機功率測量模塊包括儀表放大器、ADC轉換電路及測量處理器。

本實施例應用時，各個傳感器節點實時採集室內溫度、溼度、空氣品質等環境變量參數，並將採集到的數據傳輸到匯聚節點。控制主機通過乙太網訪問匯聚節點獲取數據，並進行數據分析和處理，再將該結果發送給上位機。上位機對整個環境進行監控，並根據接收的數據繪製相應區域的溫度場，自動啟動控制算法調整中央空調終端的鼓風機頻率、壓縮機功率、風機轉速和轉向參數，最後將該數據經控制主機傳送給下位機，使得下位機控制中央空調終端的壓縮機和風機盤管協同工作。最終使得中央空調輸出功率與實際負荷匹配，實現按需定點定向的調節。其中，紅外傳感模塊用於監測人流量，具體地，基於熱釋電傳感器的被動式紅外檢測法，通過將空間可視區域進行分割和標記編碼，並依靠熱釋電傳感器對不同區域檢測到目標時反饋電平信號的不同響應編碼獲得目標所在的位置，從而實現人流量監測。如此，可使得上位機能針對區域內是否有人或人多人少來進行風量和方向的計算。

其中，儀表放大器用於對壓縮機工作時的電流進行檢測。因壓縮機功耗是系統功耗最多的部分，故對其功耗的監測十分重要。儀表放大器可對採集的電流和電壓進行緩衝，再送入ADC轉換電路中，可分別對壓縮機的工作電壓和工作電流進行採集。每一個壓縮機的功率可通過固體調壓器來實現，它可按照輸入電壓線性改變輸出不同電壓，以此實現壓縮機的功率調節。

優選地，所述傳感器節點主控晶片為MSP430F1611單片機。傳感器節點需選擇低功耗、高效率的主控晶片。而MSP430F1611是帶FLASH的單片機，其性價比和集成度均很高。MSP430F1611在1.8V到3.6V的供電電壓範圍內均可正常工作，在供電電壓為2.2V、系統時鐘為1MHz時活動功耗更是低至200uA。通常在使用內部的DCO和外部ACLK時功耗僅為165uA，備用模式下更是只有0.7uA的電流消耗，僅需要0.1uA的電流來保持RAM中的數據，非常節能。

優選地，所述匯聚節點主控晶片為STM32F103VET6單片機。STM32F103VET6單片機的工作頻率最高位72MHz，片內具有512K字節的快閃記憶體存儲器，如此可滿足對大量數據的高速處理和存儲的需求。

優選地，所述溫度傳感器為DS18B20。DS18B20可提供9-12位的攝氏溫度測量，精確度高。

優選地，所述溼度傳感器為DHT11。DHT11作為一種複合型傳感器，其內部包括已校準的用數位訊號作為輸出的溫溼度，採用的技術包括溫溼度傳感技術和專用的數字模塊採集技術。DHT11包含一個NTC測溫元件和一個電阻式感溼元件。

為實現對空氣品質數據的採集，優選地，所述空氣品質傳感器為二氧化碳濃度傳感器MQ-2

優選地，所述固體調壓器為HHT2-U22。HHT2-U22的內部主要由可控矽組成，可控矽是一種半導體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、使用方便等優點。

優選地，所述儀表放大器為INA122，所述ADC轉換電路為ADC0832，所述測量處理器的主控晶片為MSP430F1611。INA122採用了高邊電流監測的方法，可避免因負載變化引起電流過大燒毀電流的危險。其次，它採用雙通道的運放可對採集的電流和電壓進行緩衝以便於實現對壓縮機工作電壓和工作電流的採集。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的技術方案下得出的其他實施方式，均應包含在本發明的保護範圍內。