网络化机房热交换器节能控制系统的制作方法

文档序号:4752955阅读:222来源:国知局
专利名称:网络化机房热交换器节能控制系统的制作方法
技术领域
本发明涉及到热交换器节能系统,尤其涉及到一种基于MODBUS总线网关
的机房热交换器节能控制系统。
背景技术
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目前我国的通信行业不仅是一个高科技的行业,也是一个高耗能行业。据 统计, 一般通信机房耗电量约占其整个运营系统耗电量的89%左右,无论从降 低电信企业自身的运营成本考虑,还是从节能环保的社会责任方面来说,应用 各种技术实现通信机房节能降耗都是电信运营企业亟需解决的重大课题。目前 用的机房热交换器节能系统多采用单台控制方式,在多机组应用中走线相对比 较复杂,而在增减设备的时候又需要对热交换器节能系统的软硬件进行重新配
置;并且其无网络通信功能,不能实现多点测量和多机组联动,无法进行远程监控。
基于上述现有热交换器节能系统的不足之处,本发明人设计了本发明一种 "网络化机房热交换器节能控制系统"。

发明内容
本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是提供基于
MODBUS现场总线连接的分布式智能控制方式,通过MODBUS总线(Modbus
是一种通讯结构,广泛应用在智能设备之间进行主-从方式通讯)网关与企业信息网络相连,实现了节能系统灵活配置和远程监控管理的网络化机房热交换器 节能控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种网络化机房热交换器节能控制系统,包括热交换器系统,热交换器系 统包括微处理器和内外循环风机,所述的热交换器系统还设有MODBUS接口
电路,MODBUS接口电路的输入端与微处理器的通信输出端相连接, MODBUS接口电路的输出端通过MODBUS总线与远程控制系统相连,远程控 制系统由依次相连接的远程监控计算机、控制系统微处理器和MODBUS总线 网关组成,MODBUS总线网关通过MODBUS总线与MODBUS接口电路的输 出端相连,MODBUS总线网关与远程监控计算机之间采用以太网接口电路连 接进行通信,MODBUS总线网关通过MODBUS总线访问热交换器系统,热 交换器系统的实时数据通过MODBUS总线传送至MODBUS总线网关,然后 经以太网接口电路传送至远程监控计算机,同时远程监控计算机通过IE浏览器 页面或监控软件依序经以太网接口电路、MODBUS总线网关和MODBUS总线 给热交换器系统下达控制指令或下达新的设置参数,控制热交换器系统的运行。 通过MODBUS接口电路可将热交换器系统挂到MODBUS总线上,这样热交 换器系统即成为网络型智能从站。
所述的MODBUS总线网关通过MODBUS总线连接一个以上的热交换器 系统,各热交换器系统的MODBUS接口电路均与MODBUS总线网关相连接。
所述热交换器系统内的微处理器内置有AD转换模块和CCP模块,AD转 换模块通过信号调理电路分别连接温度传感器和湿度传感器,热交换器系统的 微处理器通过启停控制电路与内外循环风机相连,CCP模块与内外循环风机之间设有脉冲测速电路和脉宽调速电路,脉冲测速电路起检测风机转速的作用, 根据温度传感器和湿度传感器检测的环境参数,经由启停控制电路和脉宽调速 电路控制内外循环风机的运行和调速。将PI模糊控制算法应用于热交换器系统 中,通过大量试验,整定出对象机房的最优控制参数表。热交换器系统根据检 测到的机房内外环境参数,通过PWM控制来调节风机转速,通过计算风机脉 冲频率检测风机转速并进行故障判断。
所述的MODBUS总线网关通过MODBUS总线连接一个或一个以上空调 控制系统,空调控制系统包括相连接的空调微处理器和机房空调机组,空调微 处理器连接有MODBUS接口电路,通过MODBUS接口电路将空调控制系统 挂到MODBUS总线。远程监控计算机通过旧浏览器或监控软件访问嵌入式 MODBUS总线网关的嵌入式Web服务器,嵌入式MODBUS总线网关通过 MODBUS总线访问各热交换器系统和空调控制系统。各热交换器系统和空调控 制系统的实时数据通过MODBUS总线传送至嵌入式MODBUS总线网关Web 服务器,然后经以太网传送至远程监控计算机,同时远程监控计算机通过IE浏 览器页面或监控软件,依序经以太网通信接口、嵌入式MODBUS总线网关和 MODBUS总线给各设备下达控制指令或下达新的设置参数,控制热交换器系统 和机房空调机组等设备的运行。
所述的空调微处理器连设有红外接收电路,空调微处理器通过红外接收电 路接收空调遥控器发出的红外信号来进行机房空调机组控制,空调微处理器与 机房空调机组之间还设有红外发射电路、电源控制电路和霍尔检测电路,空调 控制系统通过红外接收电路解调出来的波形解码空调遥控器的红外信号,在接 受启停指令时,通过模拟遥控器指令和开合电源控制电路来控制机房空调机组;采用霍尔检测电路检测机房空调机组电流进行故障判断,并对多台空调进行延 时启动以保护空调及延长空调寿命。
所述的MODBUS总线还通过MODBUS接口电路连接有人机界面,人机 界面通过MODBUS总线对各热交换器系统和空调控制系统下达启停指令,对 热交换器系统和机房空调机组进行调度联动运行。
本发明一种网络化机房热交换器节能控制系统的有益效果是
1、 功能模块化设计,将节能控制分散到现场设备(Field Device)中,避 免了一个设备的失效造成整个系统的失效,利于工程配置和维护。本发明中的 热交换器系统作为功能自治的网络从站节点,可自动依据检测的'内外环境参数, 通过对风机的启停及PWM调速,充分利用自然冷源进行散热;空调控制系统 作为独立的从站节点,具有红外线自学习功能,可依据主站指令,对不同型号 的自启动(非自启动)空调进行精确控制。
2、 采用MODBUS协议构建FCS系统,各热交换器系统、空调控制系统 和MODBUS总线网关之间仅用一根MODBUS总线相连,可以大量减少现场 接线;由于热交换器系统等从站釆用了功能模块化设计、通信采用了标准化协 议,系统具有开放性、互换性和互操作性的特点,可根据通信机房的设备情况 进行配置集成,功能扩展更加简化,便于安装、运行、维护。
3、 具有远程网络通信功能,通过MODBUS总线网关充分利用现有的以太 网资源,远程监控计算机通过以太网访问嵌入式MODBUS总线网关Web服务 器,通过旧浏览器或监控软件可显示出嵌入式MODBUS总线网关Web服务 器内嵌网页,可进行参数设置及监控现场参数变化情况,从而实现网络型智能 远程监控系统。4、采用智能控制,本发明的热交换器系统采用模糊控制对机房环境参数进 行智能控制;空调控制系统采用智能自学习红外遥控编码的方式,通过启停空 调电源、发送红外控制指令、检测空调电流来实现对不同类型空调的精确控制。 这些控制方式通过软件算法实现,无需额外增加硬件成本,有效地提高装置的 性能价格比,提高系统的节能率和适用性。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是热交换器系统的结构原理简图; 图2是空调控制系统的结构原理简图; 图3是本发明的整体结构监控原理图。 附图标记说明
10、热交换器系统 20、空调控制系统
具体实施例方式
参照图1至图3,本发明是这样实施的
网络化机房热交换器节能控制系统,包括热交换器系统,热交换器系统包
括微处理器和内外循环风机,热交换器系统还设有MODBUS接口电路, MODBUS接口电路的输入端与微处理器的通信输出端相连接,MODBUS接 口电路的输出端通过MODBUS总线与远程控制系统相连,远程控制系统由依 次相连接的远程监控计算机、控制系统微处理器和MODBUS总线网关组成, MODBUS总线网关通过MODBUS总线与MODBUS接口电路的输出端相连,MODBUS总线网关与远程监控计算机之间采用以太网接口电路连接进行通信, MODBUS总线网关通过MODBUS总线访问热交换器系统,热交换器系统的实 时数据通过MODBUS总线传送至MODBUS总线网关,然后经以太网接口电 路传送至远程监控计算机,同时远程监控计算机通过IE浏览器页面或监控软件 依序经以太网接口电路、MODBUS总线网关和MODBUS总线给热交换器系统 下达控制指令或下达新的设置参数,控制热交换器系统的运行。
MODBUS总线网关通过MODBUS总线连接一个以上的热交换器系统,各 热交换器系统的MODBUS接口电路均与MODBUS总线网关相连接。
热交换器系统内的微处理器内置有AD转换模块和CCP模±央,AD转换模 块通过信号调理电路分别连接温度传感器和湿度传感器,热交换器系统的微处 理器通过启停控制电路与内外循环风机相连,CCP模块与内外循环风机之间设 有脉冲测速电路和脉宽调速电路,根据温度传感器和湿度传感器检测的环境参 数,经由启停控制电路和脉宽调速电路控制内外循环风机的运行和调速。
MODBUS总线网关通过MODBUS总线连接一个或一个以上空调控制系 统,空调控制系统包括相连接的空调微处理器和机房空调机组,空调微处理器 连接有MODBUS接口电路,通过MODBUS接口电路将空调控制系统挂到 MODBUS总线。
空调微处理器连设有红外接收电路,空调微处理器通过红外接收电路接收 空调遥控器发出的红外信号来进行机房空调机组控制,空调微处理器与机房空 调机组之间还设有红外发射电路、电源控制电路和霍尔检测电路,空调控制系 统 通过红外接收电路解调出来的波形解码空调遥控器的红外信号,在接受启停 指令时,通过模拟遥控器指令和开合电源控制电路来控制机房空调机组;采用霍尔检测电路检测机房空调机组电流进行故障判断,并对多台空调进行延时启 动以保护空调及延长空调寿命。
MODBUS总线还通过MODBUS接口电路连接有人机界面,人机界面通过 MODBUS总线对各热交换器系统和空调控制系统下达启停指令,对热交换器系 统和机房空调机组进行调度联动运行。
在图1中,每台热交换器系统10的输入通道由顺序连接到微处理器的温度 传感器、湿度传感器、调理电路、AD转换模块、脉冲测速电路、CCP模块等 组成。微处理器内置有AD转换模块和CCP模块,根据检测的环境参数,经由 启停控制电路、脉宽(PWM)调速电路控制内外循环风机的运行和调速。微处 理器还连接MODBUS接口电路,通过MODBUS接口电路可将热交换器系统 10挂到MODBUS总线上,这样热交换器系统10即成为网络型智能从站。
在图2中,空调控制系统的输入通道由顺序连接到微处理器的红外接收电 路、霍尔检测电路组成,空调控制系统的输出通道由红外发射电路和电源控制 电路组成。空调微处理器连接有MODBUS接口电路,通过MODBUS接口电路 将空调控制系统挂到MODBUS总线。空调微处理器通过红外接收电路接收空调 遥控器发出的红外信号来进行机房空调机组控制,空调控制系统通过红外接收 电路解调出来的波形解码空调遥控器的红外信号,在接受启停指令时,通过模 拟遥控器指令和开合电源控制电路来控制机房空调机组;采用霍尔检测电路检 测机房空调机组电流进行故障判断,并对多台空调进行延时启动以保护及延长 空调寿命。
图3是基于MODBUS网关的机房节能系统监控示意图,图中热交换器系统 10、空调控制系统、人机界面与MODBUS网关通过MODBUS总线相连,远程监控计算机通过以太网与MODBUS网关相连,这样便构成了远程计算机对现场 总线网络的远程监控和管理。嵌入式MODBUS总线网关采用ARM9处理器、以 太网接口电路、总线驱动电路等构成了嵌入式网关的硬件平台。在这个平台上 移植了源代码免费、公开的嵌入式实时操作系统IJC/OS—l1,简化并移植了 TCP/IP协议栈,开发了MODBUS总线和以太网驱动程序,并在此基础上开发 了嵌入式CGI(Common Gateway lnterface)程序,实现嵌入式Web服务器。这 样远程计算机通过上位机监控软件或IE浏览器便能实现对MODBUS总线网关 的访问。MODBUS网关将MODBUS现场底层网络与MODBUSTCP企业管理网 络无缝连接,实现了机房散热节能系统的智能化、网络化和标准化。
以上所述,仅是本发明一种网络化机房热交换器节能控制系统的较佳实施 例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,凡是依据本发明的技术实质对 以上的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方 案的范围内。
权利要求
1、网络化机房热交换器节能控制系统,包括热交换器系统,热交换器系统包括微处理器和内外循环风机,其特征在于所述的热交换器系统还设有MODBUS接口电路,MODBUS接口电路的输入端与微处理器的通信输出端相连接,MODBUS接口电路的输出端通过MODBUS总线与远程控制系统相连,远程控制系统由依次相连接的远程监控计算机、控制系统微处理器和MODBUS总线网关组成,MODBUS总线网关通过MODBUS总线与MODBUS接口电路的输出端相连,MODBUS总线网关与远程监控计算机之间采用以太网接口电路连接进行通信,MODBUS总线网关通过MODBUS总线访问热交换器系统,热交换器系统的实时数据通过MODBUS总线传送至MODBUS总线网关,然后经以太网接口电路传送至远程监控计算机,同时远程监控计算机通过IE浏览器页面或监控软件依序经以太网接口电路、MODBUS总线网关和MODBUS总线给热交换器系统下达控制指令或下达新的设置参数,控制热交换器系统的运行。
2、 根据权利要求1所述的网络化机房热交换器节能控制系统,其特征在于 所述的MODBUS总线网关通过MODBUS总线连接一个以上的热交换器系统, 各热交换器系统的MODBUS接口电路均与MODBUS总线网关相连接。
3、 根据权利要求1或2所述的网络化机房热交换器节能控制系统,其特征 在于所述热交换器系统内的微处理器内置有AD转换模块和CCP模块,AD转 换模块通过信号调理电路分别连接温度传感器和湿度传感器,热交换器系统的 微处理器通过启停控制电路与内外循环风机相连,CCP模块与内外循环风机之 间设有脉冲测速电路和脉宽调速电路,根据温度传感器和湿度传感器检测的环 境参数,经由启停控制电路和脉宽调速电路控制内外循环风机的运行和调速。
4、 根据权利要求1或2所述的网络化机房热交换器节能控制系统,其特征在于所述的MODBUS总线网关通过MODBUS总线连接一个或一个以上空调控 制系统,空调控制系统包括相连接的空调微处理器和机房空调机组,空调微处 理器连接有MODBUS接口电路,通过MODBUS接口电路将空调控制系统挂到 MODBUS总线。
5、 根据权利要求4所述的网络化机房热交换器节能控制系统,其特征在于 所述的空调微处理器连设有红外接收电路,空调微处理器通过红外接收电路接 收空调遥控器发出的红外信号来进行机房空调机组控制,空调微处理器与机房 空调机组之间还设有红外发射电路、电源控制电路和霍尔检测电路,空调控制 系统通过红外接收电路解调出来的波形解码空调遥控器的红外信号,在接受启 停指令时,通过模拟遥控器指令和开合电源控制电路来控制机房空调机组;采 用霍尔检测电路检测机房空调机组电流进行故障判断,并对多台空调进行延时 启动以保护及延长空调寿命。
6、 根据权利要求1或2所述的网络化机房热交换器节能控制系统,其特征 在于所述的MODBUS总线还通过MODBUS接口电路连接有人机界面,人机界 面通过MODBUS总线对各热交换器系统和空调控制系统下达启停指令,对热交 换器系统和机房空调机组进行调度联动运行。
全文摘要
本发明涉及到热交换器节能系统,尤其涉及到一种基于MODBUS总线网关的网络化机房热交换器节能控制系统。包括热交换器系统,热交换器系统包括微处理器和内外循环风机,所述的热交换器系统还设有MODBUS接口电路,MODBUS接口电路与微处理器相连接,MODBUS接口电路的输出端通过MODBUS总线与远程控制系统相连,远程控制系统由依次相连接的远程监控计算机、控制系统微处理器和MODBUS总线网关组成,MODBUS总线网关通过MODBUS总线与MODBUS接口电路的输出端相连。其有益效果是功能模块化设计,将节能控制分散到现场设备中,避免了一个设备的失效造成整个系统的失效,利于工程配置和维护。大量减少现场接线。具有远程网络通信功能。具有智能控制功能。
文档编号F24F11/00GK101660827SQ20091010665
公开日2010年3月3日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者朱云云, 谢代锋 申请人:深圳市中兴新地通信器材有限公司
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