用于中央空调的监控平台的制作方法

本发明涉及空调领域，尤其是涉及用于中央空调的监控平台。

背景技术：

目前，由于没有先进的技术手段支持，国内的中央空调系统基本上都采用传统的定流量控制方式，即空调冷冻水流量、冷却水流量和冷却风风量均是恒定的。一般中央空调系统是按照当地历史上气温最高的天气来设计选型，且预留有15~20%的余量。这样，在正常使用时，即使是在天气最热的季节，中央空调系统也没有完全运行在满负荷状态。在中央空调的调水系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量，也是按照建筑物最大设计负荷选定的，如此而来，实际的运行情况是长期处于固定的最大水流量下工作，也即，只要启动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz工频状态下运行。但整栋大楼的热负载会随季节、昼夜和用户需求的变化而动态变化，中央空调的实际热负载在绝大部分时间内远比设计负载低，如此造成的资源浪费也非常严重。因此，在满足需求的同时实现中央空调的节能控制，是一件急需解决的事情。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供用于中央空调的监控平台，可对室内温度、湿度、空气质量等环境变量参数进行实时监控，并调整中央空调的输出功率使之与实际负荷相匹配，进而实现按需定点定向的调节。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

用于中央空调的监控平台，包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器及无线模块24L01，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块24L01和主控芯片STM32F103VET6。

本发明应用时，各个传感器节点实时采集室内温度、湿度、空气质量等环境变量参数，并将采集到的数据传输到汇聚节点。控制主机通过以太网访问汇聚节点获取数据，并进行数据分析和处理，再将该结果发送给上位机。上位机对整个环境进行监控，并根据接收的数据绘制相应区域的温度场，自动启动控制算法调整中央空调终端的鼓风机频率、压缩机功率、风机转速和转向参数，最后将该数据经控制主机传送给下位机，使得下位机控制中央空调终端的压缩机和风机盘管协同工作。最终使得中央空调输出功率与实际负荷匹配，实现按需定点定向的调节。

其中，汇聚节点主要完成对底层数据的汇总和处理分析。因无线传感网中对无线节点数量存在一个上限，故每个汇聚节点需负责处理较大数目的传感器节点，并对这些节点实施数据采集的接收和监控，以保障数据的完成性和采集节点的功能完整性。主控芯片为STM32F103VET6单片机，它的工作频率最高位72MHz，片内具有512K字节的闪存存储器，如此可满足对大量数据的高速处理和存储的需求。24L01的最高工作速率可以达到2Mbps，可以完成高效的GFSK调制，同时，该模块有很强的抗干扰能力，比较适合用在工业控制等相关场合。针对中央空调控制系统，因为商场或其他大型公共场合，空间巨大，需要一定数量的传感器才能得到更具体、更符合实际的数据。然而，多个节点之间的通信成为一大障碍。24L01模块包含了126个频道，可进行多点通信和跳频通信，如此则可解决多个节点间通信难的问题。24L01无线模块功耗低，可在1.9~3.6V电压下工作，待机模式下电流仅为900nA，这极大地降低了汇聚节点及传感器节点供电的要求。

进一步地，所述传感器节点主控芯片为MSP430F1611单片机。传感器节点需选择低功耗、高效率的主控芯片。而MSP430F1611是带FLASH的单片机，其性价比和集成度均很高。MSP430F1611在1.8V到3.6V的供电电压范围内均可正常工作，在供电电压为2.2V、系统时钟为1MHz时活动功耗更是低至200uA。通常在使用内部的DCO和外部ACLK时功耗仅为165uA，备用模式下更是只有0.7uA的电流消耗，仅需要0.1uA的电流来保持RAM中的数据，非常节能。

进一步地，所述温度传感器为DS18B20。DS18B20可提供9-12位的摄氏温度测量，精确度高。

进一步地，所述湿度传感器为DHT11。DHT11作为一种复合型传感器，其内部包括已校准的用数字信号作为输出的温湿度，采用的技术包括温湿度传感技术和专用的数字模块采集技术。DHT11包含一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件。

为实现对空气质量数据的采集，进一步地，所述空气质量传感器为二氧化碳浓度传感器MQ-2。

本发明具有以下有益效果：本发明通过传感器节点的设置，可对室内温度、湿度、空气质量等环境变量参数进行实时监控；通过汇聚节点及控制主机的设置，可实现对采集数据的传松及处理；通过上位机和下位机的设置，可调整中央空调的输出功率使之与实际负荷相匹配，进而实现按需定点定向的调节。

附图说明

图1为本发明所述的用于中央空调的监控平台的结构框图；

图2为本发明所述的用于中央空调的监控平台中传感器节点的结构框图；

图3为本发明所述的用于中央空调的监控平台中汇聚节点的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1至图3所示，用于中央空调的监控平台，包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器及无线模块24L01，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块24L01和主控芯片STM32F103VET6。

本实施例应用时，各个传感器节点实时采集室内温度、湿度、空气质量等环境变量参数，并将采集到的数据传输到汇聚节点。控制主机通过以太网访问汇聚节点获取数据，并进行数据分析和处理，再将该结果发送给上位机。上位机对整个环境进行监控，并根据接收的数据绘制相应区域的温度场，自动启动控制算法调整中央空调终端的鼓风机频率、压缩机功率、风机转速和转向参数，最后将该数据经控制主机传送给下位机，使得下位机控制中央空调终端的压缩机和风机盘管协同工作。最终使得中央空调输出功率与实际负荷匹配，实现按需定点定向的调节。

其中，汇聚节点主要完成对底层数据的汇总和处理分析。因无线传感网中对无线节点数量存在一个上限，故每个汇聚节点需负责处理较大数目的传感器节点，并对这些节点实施数据采集的接收和监控，以保障数据的完成性和采集节点的功能完整性。主控芯片为STM32F103VET6单片机，它的工作频率最高位72MHz，片内具有512K字节的闪存存储器，如此可满足对大量数据的高速处理和存储的需求。24L01的最高工作速率可以达到2Mbps，可以完成高效的GFSK调制，同时，该模块有很强的抗干扰能力，比较适合用在工业控制等相关场合。针对中央空调控制系统，因为商场或其他大型公共场合，空间巨大，需要一定数量的传感器才能得到更具体、更符合实际的数据。然而，多个节点之间的通信成为一大障碍。24L01模块包含了126个频道，可进行多点通信和跳频通信，如此则可解决多个节点间通信难的问题。24L01无线模块功耗低，可在1.9~3.6V电压下工作，待机模式下电流仅为900nA，这极大地降低了汇聚节点及传感器节点供电的要求。

优选地，所述传感器节点主控芯片为MSP430F1611单片机。传感器节点需选择低功耗、高效率的主控芯片。而MSP430F1611是带FLASH的单片机，其性价比和集成度均很高。MSP430F1611在1.8V到3.6V的供电电压范围内均可正常工作，在供电电压为2.2V、系统时钟为1MHz时活动功耗更是低至200uA。通常在使用内部的DCO和外部ACLK时功耗仅为165uA，备用模式下更是只有0.7uA的电流消耗，仅需要0.1uA的电流来保持RAM中的数据，非常节能。

优选地，所述温度传感器为DS18B20。DS18B20可提供9-12位的摄氏温度测量，精确度高。

优选地，所述湿度传感器为DHT11。DHT11作为一种复合型传感器，其内部包括已校准的用数字信号作为输出的温湿度，采用的技术包括温湿度传感技术和专用的数字模块采集技术。DHT11包含一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件。

为实现对空气质量数据的采集，优选地，所述空气质量传感器为二氧化碳浓度传感器MQ-2。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。