专利名称：基于ZigBee的中央空调计费系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中央空计费系统，特别涉及一种基于ZigBee无线网络传输的中央空调计费系统。
背景技术：
建筑行业的能源消耗一般达到社会总能耗的30%左右，是国民经济中主要的能耗终端之一。2007年，我国建筑的能耗已占社会总能耗的27. 5%，据预测，到2020年，我国将新增大型公共建筑面积10亿平方米，以能耗居中的情况预测，2020年建筑能耗将达到标准煤413亿吨，耗电将达U600亿千瓦时。然而中央空调能耗作为建筑行业的主要能耗之一， 占建筑能耗的40%左右，因此，加强公共建筑的中央空调节能对贯彻节能减排政策、实现可持续发展具有重要的意义。目前，中央空调对于中小户型用户空调用量的计量，大多数采用按使用面积分摊和按使用功能收费的方式。这些收费方式的弊端有用户恶性消费，浪费大量的能源，运行费用居高不下；管理部门设备投入加大，空调主机超负荷运行，中央空调效果变差，维护成本增高；由于不能了解用户的使用情况，从而无法得到收费依据，造成物业管理部门与用户产生收费纠纷，影响物业公司的企业形象。在此形势下国内的能量计量技术也受到了广泛的重视。而现有的能量型中央空调系统主要通过RS232同工控主机联系，工控主机再通过 RS485同区域管理器以及其它终端设备如风机盘管、电动阀门等联系，埋设通信线路需要花费大量资金，特别是中小用户、居家用户，带来通信线路的铺设、投入使用后的维护有诸多不便。因此，采用无线网络协议解决埋设通信线路的问题具有现实的积极意义。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee的中央空调计费系统， 该系统通过现代微处理及ZigBee技术对能量型中央空调的计费信息进行近程无线传输， 并结合互联网技术，使远程控制中心实时对中央空调进行监督控制，解决了现有技术中存在的问题。为解决上述问题，本实用新型的技术方案是一种基于ZigBee的中央空调计费系统，包括数据采集模块和数据处理与传输模块，数据采集模块包括控制芯片、进水口温度传感器、出水口温度传感器和流量计组成，控制芯片分别与进水口温度传感器、出水口温度传感器和流量计相连，所述进水口温度传感器安装在中央空调的进水口上，出水口温度传感器和流量计安装在中央空调的出水口上， 所述数据处理与传输模块由近程传输网络和远程控制中心组成，近程传输网络与远程控制中心通过互联网通信，近程传输网络包括用于初始化ZigBee网络的协调器、用于构建网络覆盖范围的路由器和用于发送和接收信息的客户端节点，客户端节点与控制器相连，协调器、路由器和客户端节点之间通过ZigBee网络进行无线通信。优选地，所述近程传输网络还设有信息处理器，信息处理器与协调器相连。[0008]优选地，所述温度传感器为热敏电阻。优选地，所述中央空调设有LED显示屏，LED显示屏与控制器相连。优选地，所述数据采集模块还包括温度采集电路、信号放大电路和AD转化电路组成，温度采集电路、AD转化电路分别与信号放大电路相连。优选地，所述温度采集电路由热敏电阻RT1、电阻Rl、电阻R2、可调电阻R3、电阻 R4、电阻R5、电容Cl、电容C2和电容C3组成，热敏电阻RTl、电阻R1、电阻R2与可调电阻R3 依次串联成回路，热敏电阻RTl与可调电阻R3的连接处连接有电源，电阻R2与电阻Rl的连接处接地，热敏电阻RTl与电阻Rl的连接处连接有电阻R5，电阻R5与电容C3、电阻R4 顺次串联后与电阻R2和可调电阻R3的连接处相连；电阻R4与可调电阻R3的连接处通过电容Cl与地相连，电阻R5与电阻Rl的连接处通过电容C2与地相连。本实用新型提供的基于ZigBee的中央空调计费系统，该系统通过现代微处理及 ZigBee技术对能量型中央空调的计费信息进行近程无线传输，并结合互联网技术，使远程控制中心实时对中央空调进行监督控制，解决了中小户型、居家用户的中央空调计费布线的复杂度高与成本高的问题，同时解决大楼内部的中央空调计费装置的布线问题及远程传输的埋线资金问题；另一方面，该系统在安装和维护上方便、简单，能够随装随用，直接建立网络，而不用依赖于电脑等设备，同时利用现代电子信息技术也达到了一定的节能环保的目的。
图1是本实用新型的网络节点分布示意图。图2是本实用新型温度采集电路和信号放大电路的电路连接图。图3是本实用新型AD转化电路的电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型，但本实用新型的保护范围并不限于此。参照图1-3，本实用新型的基于ZigBee的中央空调计费系统，包括数据采集模块和数据处理与传输模块。数据采集模块包括控制芯片、流量计、出水口温度采集电路、进水口温度采集电路、信号放大电路和AD转化电路组成，控制芯片分别与流量计、AD转化电路和信号放大电路相连，出水口温度采集电路、进水口温度采集电路、AD转化电路分别与信号放大电路相连。所述出水口温度采集电路包括出水口温度传感器，所述温度传感器为热敏电阻。 控制芯片与出水口温度传感器相连，出水口温度传感器安装在中央空调的出水口上。所述出水口温度采集电路由热敏电阻RT1、电阻R1、电阻R2、可调电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容 Cl、电容C2和电容C3组成，热敏电阻RTl、电阻Rl、电阻R2与可调电阻R3依次串联成回路， 热敏电阻RTl与可调电阻R3的连接处连接有电源，电阻R2与电阻Rl的连接处接地，热敏电阻RTi与电阻Ri的连接处连接有电阻R5，电阻R5与电容C3、电阻R4顺次串联后与电阻 R2和可调电阻R3的连接处相连；电阻R4与可调电阻R3的连接处通过电容Cl与地相连，电阻R5与电阻Rl的连接处通过电容C2与地相连。进水口温度采集电路包括进水口温度传感器，控制芯片与进水口温度传感器相连，进水口温度传感器安装在中央空调的进水口上。 进水口温度采集电路与出水口温度采集电路相同，在此不做描述。所述信号放大电路由运放U1、运放U2、运放U3和若干电阻组成，运放Ul第一接线端通过电阻R7与运放Ul第四接线端相连，运放U2第一接线端通过电阻R8与运放U2第三接线端相连，运放Ul第四接线端与运放U2第三接线端之间连接有电阻R6，电阻R7与电阻 R9串联后与运放U3的第三接线端相连，电阻R9与电阻Rll串联后与运放U3第一接线端相连，电阻R8与电阻RlO串联后与运放U3第四接线端相连，运放U3第四接线端通过电阻R12 与地相连，运放Ul第五接线端、运放U2第二接线端和运放U3第二接线端分别与电源相连， 运放Ul第二接线端、运放U2第五接线端和运放U3第五接线端分别与地相连。信号放大电路的运放Ul第三接线端和运放U2第四接线端并联在进水口温度采集电路的电容C3两端， 则运放U3的第一接线端为进水口温度放大信号输出端，记为OUTl，若信号放大电路的运放 Ul第三接线端和运放U2第四接线端并联在出水口温度采集电路的电容C3两端，则运放U3 的第一接线端为出水口温度放大信号输出端，记为0UT2。所述AD转化电路由D触发器、或非门TOA、或非门U5B和AD转化芯片U5组成，AD 转化芯片U5与控制芯片U4相连，TO的CLK管脚与D触发器的正向输出端Q相连，D触发器
的反向输出端2与D触发器的输
入端D相连，D触发器的CLK管脚与控制芯片U4的ALE管脚相连，D触发器的PRE管脚和 CLR管脚与地相连；U5的START管脚和ALE管脚与或非门U5A的输出管脚1相连，U5A的输入管脚2与控制芯片U4的尿f相连，U5A的输入管脚3与控制芯片U4的P2. 7相连，或非门 U5B的输出管脚4与TO的OE管脚相连，U5B的输入管脚5与U5A的输入管脚3相连，U5B 的输入管脚6与控制芯片U4的 Β相连，U5的ADDA管脚与控制芯片U4的P2. 6相连，U5 的ADDB管脚、ADDC管脚、GND管脚和REF “管脚分别与地相连，REF管脚和VCC管脚与电源相连；U5的INO管脚为OUTl的输入端，INl管脚为0UT2的输入端，U5的DO管脚、Dl管脚、 D2管脚、D3管脚、D4管脚、D5管脚、D6管脚、D7管脚分别为数字信号的输出端。数据处理与传输模块由近程传输网络和远程控制中心组成，近程传输网络与远程控制中心通过互联网通信，近程传输网络包括用于初始化ZigBee网络的协调器、若干用于构建网络覆盖范围的路由器和若干用于发送、接收信息的客户端节点和信息处理器，信息处理器与协调器相连，客户端节点与控制器相连，协调器、路由器和客户端节点之间通过 ZigBee网络进行无线通信。系统中的协调器是整个网络的核心，负责启动网络，它可以在1000米左右的区域内建立并形成一个ZigBee无线网络，对网络的客户端节点进行初始化及网络地址的分配。 路由器是协助构建网络，扩大网络的覆盖范围，一般整栋大楼至少配备一个网络路由器节点，主要负责找寻、建立及修复资料封包路由路径，转送资料封包，同时也可以配置网络位置给子节点。协调器和路由器一般由线路供电，但在对整个系统灵活性有要求的场合下也可由电池供电。每一处的中央空调都设有一处客户端节点，大楼内部的若干中央空调即形成了若干的客户端节点。整栋大楼内部各客户端节点实时发送控制芯片通过数据采集模块测取的温度、流量信息，将这些信息发送至路由器。路由器将接受到的信号进行放大后进行二次传播，扩大了信号的传递范围。协调器接收路由器信号，并将此信号传送给信息处理器，由信息处理器处理数据采集模块的信息，根据进水温度tl、出水温度t2及水的质量流
量Gw，由下述公式(1)计算空调的能量Lg-C^ph-ljq^dT……(1)，其中Q为用户
总的能量，单位为千焦；Cw为水的比热，单位为J / (kg.°C) ；Gw为水的质量流量，单位为 kg/ s ； τ 1为空调开始运行的时间，τ 2为空调运行结束的时间。 信息处理器将空调的能量Q反馈于协调器，协调器对数据进行处理、储存和整理， 并且协调器一方面通过互联网将该信息传送于远程控制中心，由远程控制统一计费和控制并对各个用户能量数据和使用权限进行实时控制，另以一方面将数据发送回客户端节点， 客户端节点通过控制芯片将温度、流量、能量数据显示在触屏LED显示屏上。
权利要求1.一种基于ZigBee的中央空调计费系统，包括数据采集模块和数据处理与传输模块， 数据采集模块包括控制芯片、进水口温度传感器、出水口温度传感器和流量计组成，控制芯片分别与进水口温度传感器、出水口温度传感器和流量计相连，所述进水口温度传感器安装在中央空调的进水口上，出水口温度传感器和流量计安装在中央空调的出水口上，其特征在于，所述数据处理与传输模块由近程传输网络和远程控制中心组成，近程传输网络与远程控制中心通过互联网通信，近程传输网络包括用于初始化ZigBee网络的协调器、用于构建网络覆盖范围的路由器和用于发送和接收信息的客户端节点，客户端节点与控制器相连，协调器、路由器和客户端节点之间通过ZigBee网络进行无线通信。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的中央空调计费系统，其特征在于，所述近程传输网络还设有信息处理器，信息处理器与协调器相连。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的中央空调计费系统，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的中央空调计费系统，其特征在于，所述中央空调设有LED显示屏，LED显示屏与控制器相连。
5.根据权利要求1所述的基于ZigBee的中央空调计费系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括温度采集电路、信号放大电路和AD转化电路组成，温度采集电路、AD转化电路分别与信号放大电路相连。
6.根据权利要求5所述的基于ZigBee的中央空调计费系统，其特征在于，所述温度采集电路由热敏电阻RT1、电阻R1、电阻R2、可调电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容Cl、电容C2和电容C3组成，热敏电阻RT1、电阻Rl、电阻R2与可调电阻R3依次串联成回路，热敏电阻RT1 与可调电阻R3的连接处连接有电源，电阻R2与电阻Rl的连接处接地，热敏电阻RTl与电阻Rl的连接处连接有电阻R5，电阻R5与电容C3、电阻R4顺次串联后与电阻R2和可调电阻R3的连接处相连；电阻R4与可调电阻R3的连接处通过电容Cl与地相连，电阻R5与电阻Rl的连接处通过电容C2与地相连。
专利摘要本实用新型涉及一种基于ZigBee的中央空调计费系统，包括数据采集模块和数据处理与传输模块，数据采集模块包括控制芯片、进出水口温度传感器和流量计组成，控制芯片分别与进出水口温度传感器和流量计相连，数据处理与传输模块由近程传输网络和远程控制中心组成，近程传输网络与远程控制中心通过互联网通信，近程传输网络包括协调器、路由器和客户端节点，客户端节点与控制器相连，协调器、路由器和客户端节点之间通过ZigBee网络进行无线通信。该系统解决了中小户型、居家用户的中央空调计费布线的复杂度高与成本高的问题，同时解决大楼内部的中央空调计费装置的布线问题及远程传输的埋线资金问题。
文档编号G08C17/02GK202057342SQ20112012695
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者孙晖, 张兴耀, 张婧, 王瑛 申请人:浙江大学