專利名稱:一種空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)，特別是通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)和MBUS、RS-485有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的分布式能耗監(jiān)控系統(tǒng)，具體為空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用于空調(diào)節(jié)能與控制的技術(shù)主要是將單個(gè)空調(diào)作為控制對(duì)象，通過紅外人體感應(yīng)設(shè)備、溫度傳感器等檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，對(duì)空調(diào)的運(yùn)行狀況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)電的目的。如公開號(hào)為CN101110097A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種通過窗戶的開關(guān)控制空調(diào)設(shè)備或中央空調(diào)末端設(shè)備電源的通斷進(jìn)行節(jié)能控制的，該發(fā)明不大適合目前企事業(yè)單位對(duì)空調(diào)的量化管理，沒有采集能耗數(shù)據(jù)的接口，也沒有集中監(jiān)控設(shè)備。還有以物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的節(jié)能控制系統(tǒng)，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)范圍較小，基站對(duì)終端的連接數(shù)有限制，一般少于10個(gè)，限制了其實(shí)用性。眾所周知的RS-485總線網(wǎng)絡(luò)，由于其通信信號(hào)電壓在6. 8V以內(nèi)，單個(gè)RS-485接口芯片理論上的最多設(shè)備連接數(shù)為128個(gè)，實(shí)際能夠連接的設(shè)備的數(shù)量遠(yuǎn)小于該數(shù)，增加RS-485集線器可以解決連接數(shù)的問題，但對(duì)于設(shè)備總體分散，局部集中的結(jié)構(gòu)，RS-485總線結(jié)構(gòu)的監(jiān)控網(wǎng)不能很好地適應(yīng)。目前解決設(shè)備總體分散、局部集中的監(jiān)控技術(shù)是GPRS與MBUS相結(jié)合的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于企事業(yè)單位的空調(diào)設(shè)備在地域上總體分散，局部相對(duì)集中，設(shè)備臺(tái)件數(shù)量較多的空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)，為了達(dá)到良好的監(jiān)控效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控室的PC機(jī)和GSM模塊或手機(jī)，樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器，被監(jiān)控單元內(nèi)的電能表、空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器和空調(diào)器。所述的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器由MBUS總線接口、30V/15V電平轉(zhuǎn)換電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、RS-232接口、GSM模塊、帶雙串行口的MCU和220V轉(zhuǎn)30V/5V電源模塊組成。所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器由電表脈沖輸入接口、人體紅外傳感器輸入接口、溫/濕度傳感器輸入接口、紅外遙控輸出接口、MBUS總線接口、RS-485總線接口、EEPROM存儲(chǔ)器接口、電磁繼電器輸出接口和220V/380V轉(zhuǎn)12V/5V電源模塊組成。
所述的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器的MBUS總線接口、30V/15V電平轉(zhuǎn)換電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、RS-232接口、GSM模塊、帶雙串行口的MCU和220V轉(zhuǎn)30V/5V電源模塊依次電連接。
所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的電表脈沖輸入接口、人體紅外傳感器輸入接口、溫/濕度傳感器輸入接口、紅外遙控輸出接口、MBUS總線接口、RS-485總線接口、EEPROM存儲(chǔ)器接口、電磁繼電器輸出接口和220V/380V轉(zhuǎn)12V/5V電源模塊依次電連接。
所述的監(jiān)控室的PC機(jī)通過其串行口或USB接口與所述的GSM模塊相連接。
所述的樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器通過移動(dòng)或聯(lián)通的GPRS網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)控室的GSM模塊或與手機(jī)相連接。所述的樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器通過MBUS總線連接到所述的被監(jiān)控單元內(nèi)的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器，其它被監(jiān)控單元內(nèi)的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器并聯(lián)連接到MBUS總線上。
所述的被監(jiān)控單元內(nèi)的電能表帶有RS-485接口時(shí)通過RS-485接口與所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器相連接，所述的電能表帶有脈沖輸出接口時(shí)通過電表脈沖輸入接口與所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器相連接，所述的空調(diào)器的電源連接到所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的電磁繼電器輸出接口，所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的紅外遙控輸出接口引出兩根雙絞線、雙絞線終端焊接紅外發(fā)射管，安裝于空調(diào)紅外接收頭的位置。
市電220V/380V電源首先流過所述的電能表，再流過所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器，再流過所述的空調(diào)器。
一種空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能控制方法是所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器能夠通過所述的溫/濕度傳感器輸入接口采集室內(nèi)的溫/濕度數(shù)據(jù)，通過所述的人體紅外傳感器輸入接口采集人員在否室內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，從而通過所述的紅外遙控輸出接口向空調(diào)發(fā)出升溫、降溫、工作模式轉(zhuǎn)換、開/關(guān)等指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的自動(dòng)調(diào)節(jié)；所述的監(jiān)控室的PC機(jī)安裝管理 程序，可以設(shè)置所述的各房間空調(diào)開啟的時(shí)間條件、開啟溫度/濕度條件，進(jìn)行集中管理和控制所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的電磁繼電器的開關(guān)達(dá)到節(jié)能的目的，通過采集電能表的數(shù)據(jù)或累計(jì)脈沖數(shù)對(duì)用戶電能消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并公示以約束用戶節(jié)約用電。
本發(fā)明的有益效果
1、根據(jù)企事業(yè)單位電力監(jiān)管部門的管理要求，對(duì)空調(diào)的開啟設(shè)置時(shí)間條件和溫/濕度條件，并可以對(duì)每個(gè)空調(diào)的能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)集中管理的目的；
2、空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器能夠采集房間內(nèi)的溫/濕度參數(shù)、人員在否參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的工作狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能的目的；利用空調(diào)自身的開/關(guān)機(jī)功能，避免強(qiáng)制關(guān)電對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)造成的不利影響，延長(zhǎng)空調(diào)的使用壽命；
3、空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器具有記憶先前空調(diào)的工作狀態(tài)的功能，減少網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量，避免通信延遲造成的不利影響；
4、本發(fā)明利用GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、MBUS掛載設(shè)備數(shù)量多的特點(diǎn)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能可靠，適用于地域上分散，但辦公地點(diǎn)局部集中的學(xué)校、企業(yè)、事業(yè)單位。


附圖I是本發(fā)明的拓?fù)鋱D；
附圖2是本發(fā)明GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器的模塊結(jié)構(gòu)圖；
附圖3是本發(fā)明空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
附圖I展示了本發(fā)明實(shí)施例的硬件設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，地域上分布為兩個(gè)區(qū)域監(jiān)控室和被監(jiān)控區(qū)。監(jiān)控室由一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)GSM模塊組成，它們之間通過RS-232串口線或USB轉(zhuǎn)串口線連接，GSM模塊在工作時(shí)需要插入SM卡，被監(jiān)控區(qū)指的是一棟相對(duì)獨(dú)立的樓宇和樓宇房間內(nèi)的空調(diào)設(shè)備，被監(jiān)控區(qū)的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器也插入SIM卡，兩卡的號(hào)碼不相同。房間(被監(jiān)控單元)內(nèi)的市電220V/380V電源首先連接到電能表，再連接到本發(fā)明的空調(diào)節(jié)能控制器，然后連接空調(diào)器?？刂菩盘?hào)通過本發(fā)明的空調(diào)節(jié)能控制器的MBUS接口連接到本發(fā)明的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器的MBUS總線，多個(gè)房間的空調(diào)節(jié)能控制器均連接到此MBUS總線，房間內(nèi)的電能表帶有RS-485接口時(shí)通過RS-485接口與空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器相連接，電能表帶有脈沖輸出接口時(shí)通過電表脈沖輸入接口與空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器相連接，空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的紅外遙控輸出接口引出兩根雙絞線、雙絞線終端焊接紅外發(fā)射管，安裝于空調(diào)紅外接收頭的位置，用于發(fā)送控制空調(diào)的指令。
空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程如下監(jiān)控室PC機(jī)上安裝的應(yīng)用程序參考《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》發(fā)送文本方式的短信，被監(jiān)控區(qū)的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器接收到此短信后，對(duì)短信進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)換為《DL/T 645-2007多功能電能表通信協(xié)議》相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)包，再通過MBUS總線發(fā)送出去，總線上的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器接收到此數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行包完整性、正確性判斷，再獲取包中的地址、指令、數(shù)據(jù)項(xiàng)，只有地址匹配的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器才回復(fù)此數(shù)據(jù)包，回復(fù)的數(shù)據(jù)包在GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以文本的方式發(fā)送出去，監(jiān)控室PC機(jī)的應(yīng)用程序解析接收到的短信，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室對(duì)被監(jiān)控區(qū)空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的工作狀態(tài)查詢、開關(guān)狀態(tài)查詢和控制、能耗查詢等功能。也可以通過用 戶手機(jī)編寫符合《DL/T 645-2007多功能電能表通信協(xié)議》的短信，并發(fā)送文本方式的短信，可控制被監(jiān)控區(qū)空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的工作狀態(tài)，但回復(fù)的短信需要專業(yè)人員才能讀懂。
附圖2展示了本發(fā)明GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器由MBUS總線接口、30V/15V電平轉(zhuǎn)換電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、RS-232接口、GSM模塊、帶雙串行口的MCU和220V轉(zhuǎn)30V/5V電源模塊組成。GSM模塊可選擇以SIEMENS TC35為核心的GSM模塊，該模塊提供RS-232電平的三線串口和TTL電平的三線串口，用于與MCU連接，當(dāng)使用GSM模塊的RS-232電平的三線串口與MCU連接時(shí)，需要加RS-232接口，用以轉(zhuǎn)換RS-232/TTL電平，與MCU的第一串行通信口相連接。MCU選擇宏晶STC12系列帶雙串行口的微控制器，該MCU的第二串行口的發(fā)送引腳連接30V/15V電平轉(zhuǎn)換模塊，構(gòu)成MBUS的信號(hào)發(fā)送電路，30V/15V電平轉(zhuǎn)換模塊可采用7815三端穩(wěn)壓器和15V穩(wěn)壓管，構(gòu)成，由MCU的第二串行通信口的發(fā)送引腳控制輸出30V或是15V。該MCU的第二串行口的接收引腳連接電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊，構(gòu)成MBUS的信號(hào)接收電路，電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊由分流電阻和比較器構(gòu)成。MBUS總線接口串聯(lián)分壓電阻并引出兩個(gè)接線端，連接雙絞線構(gòu)成MBUS總線。
GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器的工作過程是GSM模塊接收到監(jiān)控室發(fā)來的短信后，產(chǎn)生中斷信號(hào)通知MCU，MCU通過其第一串行口發(fā)送讀取短信的AT指令，讀取此短信，提取發(fā)送方的電話號(hào)碼并判斷短信中數(shù)據(jù)包的完整性和正確性，然后將此數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式，從MCU的第二串行口發(fā)送到MBUS總線，MCU并監(jiān)聽MBUS總線上的回復(fù)，一旦有回復(fù)，首先判斷回復(fù)包的完整性和正確性，然后轉(zhuǎn)換成文本格式，通過MCU的第一串口發(fā)送AT指令，將此文本格式的數(shù)據(jù)包以短信方式發(fā)送出去。
附圖3展示了本發(fā)明空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的模塊結(jié)構(gòu)?？照{(diào)節(jié)能監(jiān)控器由電表脈沖輸入接口、人體紅外傳感器輸入接口、溫/濕度傳感器輸入接口、紅外遙控輸出接口、MBUS總線接口、RS-485總線接口、EEPROM存儲(chǔ)器接口、電磁繼電器輸出接口和220V/380V轉(zhuǎn)12V/5V電源模塊組成。MCU選擇帶有雙串口的宏晶STC12C5A60S2微控制器，當(dāng)采用輸出脈沖的電能表時(shí)，空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器通過其電表脈沖輸入接口連接到電能表，每接收到一個(gè)電能表的脈沖，MCU需要將脈沖的累計(jì)值存儲(chǔ)于EEPROM中，表示電能的消耗。人體紅外傳感器選擇以PIRD204B等型號(hào)為核心的模塊，安裝位置避免陽(yáng)光直射和空調(diào)出風(fēng)口，并盡可能照射到人員工作區(qū)，溫/濕度傳感器可選擇DHll等數(shù)字溫/濕度傳感器，其測(cè)溫范圍為室溫，精度達(dá)到TC即可。紅外遙控接口通過雙絞線連接紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管安裝到空調(diào)的紅外遙控接收頭附近，以便于接收到空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器發(fā)送空調(diào)控制指令。MBUS控制接口可選擇TSS721A芯片，該芯片專用于MBUS總線的信號(hào)收發(fā)。RS-485電表接口可選擇MAX485芯片，EEPROM可選擇24C08等型號(hào)，電磁繼電器可選擇工作電壓為12V，觸點(diǎn)工作電壓為400V，電流達(dá)到15A的小功率電磁繼電器。220V/380V轉(zhuǎn)12V、5V電源可選擇線性電源或開關(guān)電源。
本發(fā)明空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的工作過程是空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器從MBUS總線接收到可以 開啟空調(diào)指令后，接通電磁繼電器，給空調(diào)器提供電能，并每隔I分鐘讀取電能表，以確定空調(diào)是否正在運(yùn)行，如果正在運(yùn)行，則檢測(cè)人體紅外傳感器、溫/濕度傳感器，確定空調(diào)是否工作在溫/濕度適宜、工作人員是否離開房間，并自動(dòng)通過紅外遙控接口自動(dòng)向空調(diào)器發(fā)送工作模式轉(zhuǎn)換指令，以達(dá)到自動(dòng)控制溫/濕度和節(jié)電的目的。如果從MBUS接收到關(guān)閉空調(diào)的指令，空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器首先檢測(cè)電能表，確定空調(diào)正在運(yùn)行，然后通過紅外遙控接口發(fā)送關(guān)空調(diào)指令，等空調(diào)關(guān)閉工作完成后，斷開繼電器，停止向空調(diào)器供電。如果沒有從MBUS接收到可以開啟空調(diào)的指令，則斷開繼電器，使空調(diào)器斷電禁止使用空調(diào)?？照{(diào)節(jié)能監(jiān)控器將空調(diào)的工作狀態(tài)改變時(shí)將狀態(tài)存入EEPR0M，以便被查詢。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控室的PC機(jī)和GSM模塊或手機(jī)，樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器，被監(jiān)控單元內(nèi)的電能表、空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器和空調(diào)器，其特征是所述的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器由MBUS總線接口、30V/15V電平轉(zhuǎn)換電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、RS-232接口、GSM模塊、帶雙串行口的MCU和220V轉(zhuǎn)30V/5V電源模塊組成；所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器由電表脈沖輸入接口、人體紅外傳感器輸入接口、溫/濕度傳感器輸入接口、紅外遙控輸出接口、MBUS總線接口、RS-485總線接口、EEPROM存儲(chǔ)器接口、電磁繼電器輸出接口和220V/380V轉(zhuǎn)12V/5V電源模塊組成； 所述的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器的MBUS總線接口、30V/15V電平轉(zhuǎn)換電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、RS-232接口、GSM模塊、帶雙UART的MCU和220V轉(zhuǎn)30V/5V電源模塊依次電連接； 所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的電表脈沖輸入接口、人體紅外傳感器輸入接口、溫/濕度傳感器輸入接口、紅外遙控輸出接口、MBUS總線接口、RS-485總線接口、EEPROM存儲(chǔ)器接口、電磁繼電器輸出接口和220V/380V轉(zhuǎn)12V/5V電源模塊依次電連接； 所述的監(jiān)控室的PC機(jī)通過其串行口或USB接口與所述的GSM模塊相連接； 所述的樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器通過移動(dòng)或聯(lián)通的GPRS網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)控室的GSM模塊或與手機(jī)相連接；所述的樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器通過MBUS總線連接到所述的房間內(nèi)的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器； 所述的被監(jiān)控單元內(nèi)的電能表帶有RS-485接口時(shí)通過RS-485接口與所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器相連接，所述的電能表帶有脈沖輸出接口時(shí)通過電表脈沖輸入接口與所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器相連接，所述的空調(diào)器的電源連接到所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的電磁繼電器輸出接口，所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的紅外遙控輸出接口引出兩根雙絞線、雙絞線終端焊接紅外發(fā)射管，安裝于空調(diào)紅外接收頭的位置； 市電220V/380V電源流過所述的電能表，再流過所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器，再流過所述的空調(diào)器。
2.一種空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，其特征是所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器能夠通過所述的溫/濕度傳感器輸入接口采集室內(nèi)的溫/濕度數(shù)據(jù)，通過所述的人體紅外傳感器輸入接口采集人員在否房間內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，從而通過所述的紅外遙控輸出接口向空調(diào)發(fā)出升溫、降溫、工作模式轉(zhuǎn)換、開/關(guān)等指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的自動(dòng)調(diào)節(jié)；所述的監(jiān)控室的PC機(jī)安裝管理程序，可以設(shè)置所述的各房間空調(diào)開啟的時(shí)間段條件、開啟溫度/濕度條件，進(jìn)行集中管理和控制所述的空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器的電磁繼電器的開關(guān)達(dá)到節(jié)能的目的，通過采集電能表的數(shù)據(jù)或累計(jì)脈沖數(shù)對(duì)用戶電能消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并公示以約束用戶節(jié)約用電。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種空調(diào)能耗監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)控室的PC機(jī)和GSM模塊或手機(jī)，樓宇的GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器，被監(jiān)控單元內(nèi)的電能表、空調(diào)節(jié)能監(jiān)控器和空調(diào)器。GSM/MBUS轉(zhuǎn)換器由MBUS總線接口、30V/15V電平轉(zhuǎn)換電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、RS-232接口、GSM模塊、帶雙串行口的MCU和220V轉(zhuǎn)30V/5V電源模塊組成?？照{(diào)節(jié)能監(jiān)控器由電表脈沖輸入、人體紅外傳感器輸入、溫/濕度傳感器輸入、紅外遙控輸出、MBUS總線、RS-485總線、EEPROM存儲(chǔ)器、電磁繼電器輸出接口和220V/380V轉(zhuǎn)12V/5V電源模塊組成。本發(fā)明適用于企事業(yè)單位辦公室空調(diào)的集中監(jiān)控。
文檔編號(hào)F24F11/02GKCN102693625SQ201210202542
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月19日
發(fā)明者潘桃園 申請(qǐng)人:潘桃園導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan