一种房间空气调节器及远程检测控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及家用电器领域，其公开了一种房间空气调节器及远程检测控制系统，实现远程监控空调器的运转状态、空调的实时功率、用电量、精准的空调运转时间等运行参数。其包括：主控板以及与其电连接的执行机构、温度传感器，还包括：WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器；所述主控板上配置有：用于与WIFI无线通信模块进行通信的通信接口，用于与电量检测模块进行通信的通信接口，用于与精准计时器进行通信的通信接口；所述WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器均独立于所述主控板，并通过所述主控板上配置的相应通信接口与所述主控板电连接。本发明适用于普通家庭用户。
【专利说明】
一种房间空气调节器及远程检测控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及家用电器领域，具体涉及一种房间空气调节器及远程检测控制系统。
【背景技术】
[0002]以往的空调器，能够实现空调的实时功率检测，电量检测，以及空调器的工作状态、运行参数的上传等，因电量检测模块的精度误差达不到用户的要求，更没有精准的时间计时，导致检测的电量、功率值和运转时间和时段的计算所产生的价值并不大。
[0003]若空调器在运转过程中能准确地测量运转功率、记录电量和精确的运转时间和时段，并将以上记录实时上传至远程，将给用户、供应商和社会带来许多益处。精准的功率检测，并对检测的参数实时上传到远程，通过用户或厂家对检测的数据进行分析，实时监控空调器的运行状态是否正常，一旦发现空调的运转功率异常，以便售后或用户及时进行维修或停机，保证使用安全性的同时，也杜绝空调因带病工作而导致多个故障的并发，降低维修成本。同时，也提高了产品的使用寿命。若检测的功率与实际偏差较大，将引起故障的误判，将造成更大的损失。
[0004]为了实现空调将检测的有效功率、电量、运转时间和时段实时上传，可采用有线和无线两种方式。从安装的方便性和成本考虑，相比有线连接，在空调上采用无线传送是更佳方案。目前家电或家居中，运用无线传输方式主要有两种:
[0005]1、无线WIFI模式，其应用领域广泛。优点是:传输的速率高，可达54Mbps的极高数据率，但覆盖范围有限，最大覆盖只能在100米左右。现在无论在普通的用户家里、还是公共场合，都有无线WIFI覆盖，已经达到了一家独大的局面。
[0006]2、采用ZigBee协议的无线通信，虽满足我们的使用要求，因目前接收部分的网络不普及，需要在运用场合安装ZigBee协议接收装置，运用场合受到较大的限制。
[0007]综合比较以上两种无线通信方式，采用WIFI协议的无线传输方式，更适合运用在目前空调上实现远程控制。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:提出一种房间空气调节器及远程检测控制系统，实现远程监控空调器的运转状态、空调的实时功率、用电量、精准的空调运转时间等运行参数。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种房间空气调节器，包括:
[0010]主控板以及与其电连接的执行机构、温度传感器，还包括:WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器；
[0011]所述主控板上配置有:用于与WIFI无线通信模块进行通信的通信接口，用于与电量检测模块进行通信的通信接口，用于与精准计时器进行通信的通信接口 ；
[0012]所述WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器均独立于所述主控板，并通过所述主控板上配置的相应通信接口与所述主控板电连接。
[0013]作为进一步优化，所述WIFI无线通信模块与主控板之间以UART通信方式进行数据发送与接收。
[0014]作为进一步优化，所述电量检测模块包括强电单元和弱电单元，所述强电单元为电量检测模块的检测部分，其与弱电单元和主控板隔离;所述弱电单元为电量检测模块的通信部分，其与主控板之间以UART通信方式进行数据发送与接收。
[0015]作为进一步优化，所述精准计时器内置振荡器和谐振电容，并具备温度补偿功能，在室温环境下，精度达± 2PPM，其与主控板通过I2C通信方式进行数据发送与接收。
[0016]此外，本发明还提供一种基于上述房间空气调节器的远程检测控制系统，其包括上述空气调节器，还包括家庭网关及云端服务器，所述家庭网关包括WIFI无线通信模块及网关部分;所述家庭网关的WIFI无线通信模块与所述房间空气调节器的WIFI无线通信模块通过WIFI信号相连;所述网关部分通过光纤接口连接互联网，通过互联网连接至云端服务器。
[0017]本发明的有益效果是:
[0018]基于现有的空气调节器结构，增加了WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器;实现空调的实时功率检测，电量检测，以及空调器的工作状态、运行参数的上传等，并利用家庭网关可以实现远程对空调状态的检测及相关控制功能；
[0019]本发明中的WIFI无线通信模块、电量检测模块和精准计时模块与空调器的主控模块均完全独立;它们之间通过通信接口连接，实现数据间的发送与接收。因此，可根据用户的要求与需要，随时增加或删除以上附加的三组模块，从而取消相对应的控制功能，使用灵活。
【附图说明】
[0020]图1是实施例中的空气调节器结构框图；
[0021]图2是家庭网关的结构框图。
【具体实施方式】
[0022]本发明旨在提出一种房间空气调节器及远程检测控制系统，实现远程监控空调器的运转状态、空调的实时功率、用电量、精准的空调运转时间等运行参数。
[0023]在具体实现上，本发明基于现有的空气调节器结构，增加了WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器;其具体方案包括以下部分:
[0024]1、空调器的主控制部分:在传统空调的控制方案上，增加三组通信接口: 一组与WIFI无线通信模块，一组与电量检测模块通信，一组与精准计时器通信。主控芯片的主控功能与WIFI模块、电量检测模块和精准计时器均完全独立。它们之间通过通信接口连接，实现数据的相互发送与接收。可根据用户的要求与需要，随时增加或删除以上附加的三组模块，从而取消相对应的控制功能。因模块间相互独立，安装人员在用户家就能完成增加与取消，使用非常灵活和方便。若无线通信模块、电量检测模块和精准计时器，三者或三者之一出现故障，均不会影响空调产品常规功能的正常工作，不会造成空调不能使用的现象。除此之夕卜，空调产品上其他所有检测功能与控制功能，均与常规空调产品一样。
[0025]2、电量检测模块部分:该模块由强电部分(完成电量检测)和弱电部分(即通信单元，用于完成电量检测的数据与主控板之间的通信)组成。它们均独立于空调的主控模块。电量检测部分采用强电电源，与通信单元和主控板既不共地、又不共电源。而且，电量检测部分与通信单元和主控板模块隔离。这样，保证了通信模块和主控板的安全性和可靠性，又实现了电量检测部分的相对独立。电量检测部分检测的数据(空调的运转时的电压、电流、功率、累计电量等)通过通信单元，发送至主控板的MCU，再由MCU上传到空调上的无线通信模块。通信模块的电源由空调主控板提供。
[0026]3、精准计时器部分:独立于空调的主控模块，由一块专用的芯片担当。芯片内置振荡器和谐振电容，温度补偿功能。在25 0C时，精度可达土 2PPM。与主芯片通过I2C通信，完成数据发送与接收。若产品不需要精准计时，可取消该集成电路，空调的常规功能仍正常运转。
[0027]4、WIFI无线通信部分:采用WIFI协议组成的无线通信模块组件。主要由接收和发射两部分组成。
[0028]4.1、接收部分，共接收三部分的信息:
[0029]4.1.1、接收空调主控程序发送的空调器当前运转状态及运转参数的数据；
[0030]4.1.2、接收由主控M⑶发来的电量检测模块传送的空调消耗的实时功率、累积电量等数据；
[0031]4.1.3、接收由家庭网关传来的远程控制空调的控制信号、控制参数。
[0032 ] 4.2、发送的数据内容由两部分组成:
[0033]4.2.1、将远程的控制信号通过UART方式，发送给空调的主控制器，实现远程遥控空调。
[0034]4.2.2、通过WIFI协议的无线方式，将接收到空调的运转状态、运转参数、实时功率、累积电量、运转时间和时段等，无线发送到家庭网关上。
[0035]5、家庭网关部分:由两部分组成。一部分是通过WIFI无线通信协议，与空调上的无线通信模块实现数据的无线发送和接收;另一部分，通过家庭的光纤网络接口，完成数据的远程发送与远程接收。
[0036]实施例:
[0037]如图1所示，本例中的空气调节器包括传统空调中的主控板部分、显示部分、执行机构部分、温度传感器检测部分还包括:WIFI无线通信模块、精准计时器和电量检测模块；
[0038]—、主控板的外围驱动及检测电路部分:
[0039]该部分主要实现空调的控制和检测、提供主控电源、无线通信模块电源和精准计时器的电源。同时，完成与电量检测模块和WIFI无线通信模块之间的UART通信，以及与精准计时器之间的I2C通信。
[0040]1、主控板部分的主要功能与接口:
[0041]主控板的控制和检测部分主要由一块8位(或16位)的单片机(M⑶)完成。
[0042]输入的模拟信号有:室温传感器(TA)、蒸发器温度传感器(TC)、冷凝器温度传感器(TE),外环境温度传感器(TO)、压缩机排气温度传感器(TP)，以上五种信号(TA\TC\TE\T0\TP)从主控板的A/D(IN) 口输入。
[0043]输出的控制信号有:压缩机(CM)、风机(FM)、四通阀(RV)、步进电机(STEP MOTOR)。
[0044]空调运转状态及运行参数在显示屏(DISPLAY)上显示，由主控板发出驱动信号进行显示。
[0045 ]主控板的交流电源输入从L、N端输入，输入交流电压值为220V。
[0046]2、主控板与WIFI无线通信模块的接口:
[0047]主控板提供给WIFI无线通信模块的电源接口:12V直流、地；
[0048]UART通信接口:主控板的发射口 TXl，接收口 RXl; WIFI无线通信模块的发射口 TX3，接收口 RX3。
[0049]3、主控板与电量检测模块的接口:
[0050]主控板提供给电量检测模块的弱电部分的电源接口:5V直流、GND(地)
[0051 ] UART通信接口:主控板的发射口 TX2，接收口 RX2;电量检测模块的发射口 TX4，接收PRX4o
[0052]主控板与电量检测模块的强电部分的接口:电源火线的输入接口:L1和Lin;
[0053]电源火线的输出接口:Lout和L2;共用的零线接口N。
[0054]4、主控板与精准计时器模块的接口:
[0055]主控板提供给精准计时器模块的电源接口:+5VDC、GND(地)。
[0056]主控板和精准计时器模块之间的通信连接是I2C。
[0057]二、WIFI无线通信模块:
[0058]1、无线通信模块与主控板之间连接的端口有:UART端口、主控板提供给无线通信模块的直流电压+5V和GND (地端)。
[0059]工作过程:M⑶将检测到所有的参数(室温、蒸发器温度等)和空调运转状态(制冷、制热、风速大小等)，电量模块检测的电压、电流、功率、电量，以及空调的运转时间和时段均从主控板的TXl端口，通过UART，发送至无线通信模块中的RX3接收端口，由无线通信模块调制后，通过2.4GHz天线I，无线发送到家庭网关，由家庭网关通过互联网，传送至远端，实现空调的远程监控。同时，也将无线通信模块接收到远程的控制信号(空调的开关信号、风速的大小、允许的工作时间等)从无线通信模块的TX3发送端口，通过UART，传输到主控板的RXl接收端口，再发送给主控板的MCU，由M⑶完成空调的模式设置、温度设定、风速和风向等参数设定，实现空调的远程控制。
[0060]三、电量检测模块DBCHOl部分:
[0061]该部分有强电部分和弱电部分
[0062]1、强电部分(电量检测)，完成电压、电流检测和功率及电量的计算，内部具有一系列的校准电路和高级算法，电量测试的精度能达到国家电表的一级精度，处于行业领先水平。
[0063 ] 与主控板之间连接端口有:Lin、Lout、N。
[0064]工作过程为:220VAC交流信号的火线从主控板上LI输出，输入到电量检测模块的强电部分的端口 Lin。电流从Lin端口输入后，经过电量检测模块的强电检测电路，从Lout输出，输入到主控板上L2端口，电流流向路径L—Ll—Lin—Lout—I^—负载，因此，空调器中所有的电源负载都必须来自L2端口。交流信号的零线N也从主控板连接，输入到电量检测模块的强电部分的端口 N。
[0065]2、弱电部分(通信部分)，完成电量检测部分与主控板之间的通信连接。与主控板之间连接的端口有5V电源、地、TX4、RX4。5V电源、GND (地)由主控板提供。同时与主控板进行UART通信过程为:电量检测模块的弱电部分将检测的电压、电流和功率、电量等数据通过端口 TX4发送至主控板的接收端口 RX2。同时，主控板控制信号通过主控板的端口 TX2发送至电量检测模块的弱电部分的端口 RX4。
[0066]四、精准计时器部分:
[0067]1、精准计时器主要完成空调运转时间和时段的计时功能。它由一块专用的计时IC(集成电路)担当，内置高精度的晶体振荡器和谐振电容，避免设计在布线中造成的误差，保证提供精准的计时时钟，内置有宽温度范围的温度补偿功能，能在宽温条件下，保持计时的精度。在室温25 °C时，精度能达到2PPM，处于行业领先水平。
[0068]参见图2，本发明中的家庭网关主要有两部分组成，S卩WIFI无线通信模块部分和家庭网关部分。
[0069]1、WIFI无线通信模块:内置WIFI无线通信协议，实现与室内空调器的WIFI之间的数据的接收与发送。
[0070]2、家庭网关部分:主要通过光纤接口，通过互联网，完成与云端的数据发送与接收。
[0071]实现空调远程控制过程为:用户(或厂商)在远程，通过internet网，光纤接入家庭网关，家庭网关将空调的远程控制信号(空调的开关机、制冷、制热、风速、风向等)发送给无线WIFI组件模块，远程控制信号经过调制后，以无线WIFI通信协议，通过天线2，将控制信号无线发送至图1中的天线I，实现控制信号的远程发送。
[0072]实现空调远程运转参数监控过程为:空调主控芯片检测到的工作环境(室温)、运转状态(制冷、制热、风速、风向、蒸发器温度、冷凝器温度、排气温度等)通过图1中的无线WIFI通信模块和天线I，发送至家庭网关的天线2，由家庭网关中的无线WIFI组件模块解码后，发送给家庭网关，由家庭网关将空调器的工作环境、电量和空调已运转时间和时段，通过互联网，发送至远程，实现空调运转参数的远程监控。
【主权项】
1.一种房间空气调节器，其特征在于，包括: 主控板以及与其电连接的执行机构、温度传感器，还包括:WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器； 所述主控板上配置有:用于与WIFI无线通信模块进行通信的通信接口，用于与电量检测模块进行通信的通信接口，用于与精准计时器进行通信的通信接口 ； 所述WIFI无线通信模块、电量检测模块、精准计时器均独立于所述主控板，并通过所述主控板上配置的相应通信接口与所述主控板电连接。2.如权利要求1所述的一种房间空气调节器，其特征在于，所述WIFI无线通信模块与主控板之间以UART通信方式进行数据发送与接收。3.如权利要求1所述的一种房间空气调节器，其特征在于，所述电量检测模块包括强电单元和弱电单元，所述强电单元为电量检测模块的检测部分，其与弱电单元和主控板隔离；所述弱电单元为电量检测模块的通信部分，其与主控板之间以UART通信方式进行数据发送与接收。4.如权利要求1所述的一种房间空气调节器，其特征在于，所述精准计时器内置振荡器和谐振电容，并具备温度补偿功能，在室温环境下，精度达± 2PPM，其与主控板通过I2C通信方式进行数据发送与接收。5.房间空气调节器的远程检测控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的空气调节器，还包括家庭网关及云端服务器，所述家庭网关包括WIFI无线通信模块及网关部分;所述家庭网关的WIFI无线通信模块与所述房间空气调节器的WIFI无线通信模块通过WIFI信号相连;所述网关部分通过光纤接口连接互联网，通过互联网连接至云端服务器。
【文档编号】F24F11/00GK105841312SQ201610330967
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】吴南理, 阳洪, 戴升龙, 谢鹏
【申请人】四川长虹空调有限公司