定向猪场环境调节的新风空调器的制作方法

1.本实用新型涉及猪场养殖环境测控技术领域，具体涉及一种定向猪场环境调节的新风空调器。


背景技术：

2.猪场养殖业公认的基础保障涉及到三个方面，分别是养殖食宿保障、环境卫生保障、疾病处理保障。除去疾病医疗方面少有使用现代化电气设备取代外，养殖业的电控食宿系统、电控环境监测系统非常受到市场欢迎。随着科学养殖观念的普及，猪场养殖环境测控系统需要采集的数据类型、数量愈加庞大，导致传感器应用繁琐复杂，而且其需要控制的执行设备变多，导致系统分布、安装、调试、生产多环节的问题增多，工程量大。在人工成本、技术设备成本敏感的当下，猪场养殖方案有跟进需求。
3.目前，空气环境中影响养殖猪健康状况的成分主要为“二氧化碳、硫化氢、氨气”三种物质，实践证明养殖环境测控是解决猪场环境问题的有效方法，市场上现有的猪场养殖环境测控系统基本能控制环境指标在人为设定规范来保障养殖猪的生存环境，然而传统猪场养殖环境控制系统的构成较为离散，系统执行设备和测量传感设备的铺设、编程控制、更新维护、系统管理对于猪场经营是繁重的任务，且目前执行设备、控制设备、监测设备组配方案衍生出的工程周期长、费用高。


技术实现要素：

4.为解决现有猪场养殖环境控制系统信息收集单元与执行单元复杂繁多、系统分布离散复杂的缺点，本实用新型提供一种定向猪场环境调节的新风空调器，室内机主板在保留常规空调温湿度传感器配置的基础上集成了氨气、co2、风速与风压、硫化物气体浓度监测传感器和预留接口；室外机主板在保留变温进出、风相应的直流风机控制的基础上增设排风机、引风机等子设备，实现猪场养殖环境更为舒适的通风构造。
5.本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种定向猪场环境调节的新风空调器，包括：具有室内机主板的室内机和具有室外机主板的室外机，室内机主板上接入有一组温湿度传感器，所述室内机与室外机通过管道与通讯线相连接，所述室内机主板具有多个预留接口，多个预留接口分别对应连接氨气传感器、co2传感器、硫化物气体浓度监测传感器和风速风压传感器；所述室外机主板外接有引风机和排风机，风速风压传感器数据传输至室外机主板，用以使室外机主板通过该数据调整引风机和排风机的运行；所述室内机主板还分别连接有物联网设备和新风空调线控器；室内机主板与室外机主板分别连接有多个执行设备，执行设备用以接收室内机主板与室外机主板指令从而执行相应调节动作。
6.进一步的，所述的室内机主板连接有多路继电器，一路继电器外接空气净化模块，另一路继电器连接室内风机，室内风机连接风阀，所述室内风机配备有冷热盘管；再一路继电器连接加湿度器，所述冷热盘管和加湿度器均设于室内机机壳内部。
7.进一步的，所述室内机主板具有若干电子膨胀阀接口，电子膨胀阀接口处连接有电子膨胀阀。
8.进一步的，所述空气净化模块由过滤设备和负离子发生器搭建而成。
9.进一步的，所述物联网设备与pc端或电子移动设备通信。
10.进一步的，接入所述室内机主板上的一组温湿度传感器包括室内温湿度传感器和内盘管温度传感器。
11.进一步的，所述室外机主板上集成有功率驱动模块，室内机主板与功率驱动模块连接。
12.进一步的，所述功率驱动模块与压缩机连接，且其具有多组220v接口，220v接口处连接四通阀，所述四通阀用以控制冷液的气化/液化转化方向。
13.进一步的，所述功率驱动模块的引出端子与安装在室外机机壳内的多台直流风机连接；功率驱动模块设有浮出端子，浮出端子安装于室外机机壳上，引风机和排风机分别与浮出端子连接。
14.进一步的，所述室外机主板上设有多个传感器接口，传感器接口连接有多套位于室外机机壳内的温湿度传感器。
15.本实用新型的有益效果是：1.室内机主板在保留常规空调的温湿度传感器配置的基础上集成了氨气、co2、风速风压、硫化物气体浓度监测传感器和预留接口，能够多方位监测空气成分的情况并驱动对应执行设备对应处理；
16.2.室外机主板在保留变温进出、风相应的直流风机控制的基础上增设排风机、引风机等子设备，能够实现空气环境的快速调整，为养殖猪类打造了更为舒适的通风构造；
17.3.风速风压传感器数据传递给室外机，室外机能够根据该数据反馈调整引风机、排风机运行参数，同时管理自身功率电路状态；同时风速风压传感器的增设让空气流通时的变温过程带给养殖猪的体感更为舒适，不易产生感冒、着凉等情况；
18.4.室外机运行状态传递数据和传感器测得数据发送给室内机，室内机将这些数据连同由氨气传感器、co2传感器、硫化物气体浓度监测传感器和风速风压传感器组成的空气信息传感器组合测得的数据发送到物联网设备，实现了远程信息监控；
19.5.设备运行过程中传感器、执行设备异常，会触发新风空调线控器与物联网设备进行本地异地同时报警；设备工作过程中，可通过新风空调线控器、物联网设备指令对环境参数进行设定，实现设备功能控制；
20.6.室内机主板连接电子膨胀阀，能够通过控制电子膨胀阀实现冷热盘管供液量合理调节；
21.7.室外机主板连接四通阀，用以控制冷液的气化/液化转化方向以完成冷热、除湿功能的物理实现；
22.相比于传统的养殖环境监控系统，定向应用于猪场环境调节的新风空调器不需要使用工业控制器或者其他控制主板搭建测控系统；从环境的各项数据监测到环境的能动性更新，调用空气净化模块时整机具备主观滤除空气成分的能力，且全部控制功能基本由室内机主板实现。对应猪场养殖环境测控需求可以直接装设定向猪场环境调节的新风空调器，在减少工程量、降低工程成本的同时，使得维护、更新设备变得轻松。
附图说明
23.图1是本实用新型整体结构示意图；
24.图2是本实用新型通讯关系示意图；
25.图3是本实用新型室内机主板接口示意图。
26.附图标记：1、室内机，2、室外机，3、氨气传感器，4、co2传感器，5、硫化物气体浓度监测传感器，6、风速风压传感器，7、引风机，8、排风机，9、物联网设备，10、新风空调线控器，11、空气净化模块，12、冷热盘管，13、压缩机。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
30.实施例1
31.一种定向猪场环境调节的新风空调器，在对传统新风功能完全保留的前提下，进行多类型传感器、执行设备的集成以及空气净化模块的应用，包括：具有室内机主板的室内机1和具有室外机主板的室外机2，所述室内机1与室外机2通过管道与通讯线相连接；
32.室内机主板：
33.室内机主板由常规市电供能，基板上具有相关驱动电路(阻抗匹配、滤波，配压)，留出有硬件rs485多软协议通信接口。
34.(1)信息采集方面；室内机主板接入一组温湿度传感器，包括室内温湿度传感器和内盘管温度传感器，专项功能面向进风温度、冷盘温度、热盘温度、出风温度、空气湿度的测量。室内机主板具有多个预留接口，预留一接口连接氨气传感器3，预留二接口连接co2传感器4，预留三接口连接风速风压传感器6，预留四接口连接硫化物气体浓度监测传感器5；
35.(2)驱动控制方面；包含了可通断市电的若干12v低压继电器，继电器控制电能通断，驱动控制执行设备。一路继电器外接空气净化模块11，所述空气净化模块11由过滤设备和负离子发生器搭建，接入继电器输出端子上，自身不具备控制逻辑和信号反馈，且不可扩展外接入设备，用于过滤空气悬浮微粒、细菌、病毒、真菌孢子、花粉、石棉、衰变产物等污染物。优选的，室内机主板留有8组别空气处理模块接口，可以更多，任意连接传感器来监控空气质量成分。
36.另一路继电器连接室内风机，室内风机连接风阀；室内风机配备有冷热盘管12，冷热盘管12作为温度控制的物理实现设备，是必有的执行原件。再一路继电器连接加湿度器，
加湿度器物理空间的安装地址在室内机1机壳内部，不外引出且不具备自主逻辑和外界扩展接口。
37.室内风机用以配合冷热盘管12送冷热风，风阀用于送风通道的开通与关闭，用于防止、隔离室内外空气异常流通。室内风机、风阀都接到主板继电器上。
38.室内机主板还具有两个电子膨胀阀接口，电子膨胀阀接口提供驱动电源和通信连接线，连接有两台电子膨胀阀设备：室内机主板上具有两组12v低电压驱动接口，用以接连两个电子膨胀阀。电子膨胀阀端子为五线接口，每条线的高低电平决定其工作状态。
39.(3)信息通信方面：室内机主板具有集控接口，使用常规rs485接口，可外接可控对象。一方面室内机主板多方采集的环境数据，通过与其相连的物联网设备9发送到pc端或电子移动设备(pc端口、手机)，通信上采用电气通用的modbus协议，不论是作为更高级系统的被控对象或者其他设备的控制对象，集控接口的留出为便捷配置留下空间；此处物联网设备9作为modbus主机，室内机主板作为mofbus从机进行数据的传递。另一方面室内机主板与新风空调线控器10连接，此处采用的通信方式为以rs485为基础的集控通信协议。室内机1也是以rs485通讯为基础与室外机2通讯，优选的，室内机主板用于逻辑任务处理，室外机主板用于电能处理和执行设备驱动，功能实现上室外机2等同于相对复杂的执行设备。室外机主板采集的数据作为反应其自身状态的依据通过通讯线反馈给室内机主板，同时接收室内机下达的命令。
40.优选的，温湿传感器型号：核心传感元件采用sensirion公司的shtw2或shtc1型温湿度传感器；
41.氨气传感器3型号：honeywell 4nh3-100；
42.co2传感器4型号：honeywell crir co2—m1；
43.风速风压传感器6型号：waf200b；
44.硫化物气体浓度监测传感器5型号：英国alphasense h2s-b4或美国spec sensors 3sp-h2s-50。
45.关于上述各传感器不限于具体型号的选择，具备相关检测和数据传输功能的传感器可作为选择，本实施例不限定室内机主板的型号选择，具备相关信号/数据接收处理、发送等功能的控制板可作为选择。
46.室外机主板：
47.外接市电，室外机主板上具有以变压器、ipm(智能功率模块)为主的功率驱动模块，实现对市电的变频与整流。室内机1与功率驱动模块连接。
48.(1)功率驱动模块连接压缩机13，市电经过功率驱动模块的ipm模块变频、单相裂相等变电处理的三相端子连接压缩机13。而功率驱动模块上的两组220v接口连接四通阀，用以控制制冷液的气化(液化)转化方向以实现冷热、除湿功能物理实现。
49.(2)室外机主板可以根据需求直接驱动多款电机，留有电机通讯线、电源线接口，对风机进行控制，实现排风、散热、引风功能。优选的，功率驱动模块与两台直流风机连接，直流风机固定在室外机2机壳内，与功率驱动模块整流引出的端子连接。功率驱动模块设有浮出端子安装在室外机壳体上，可选择的外接端口多达四组，排风机8、引风机7可直接连接于其上，此部分直接转接市电。室外机主板上留有拨动开关，每一套外接直流风机需要开启拨动开关后受到室外机主板控制。
50.(3)室外机主板设有相应类型的传感器接口，在机壳内设有多套连接于室外机主板上的温湿度传感器。通信方面则留有与室内机1通信的rs485通信接口。
51.优选的，与室外机相连的各传感器不作具体型号的限定，具备相关检测和数据传输功能的传感器可作为选择，本实施例不限定室外机主板的型号选择，具备相关信号/数据接收处理、发送等功能的控制板可作为选择。
52.风速风压传感器6数据传输至室外机主板，用以使室外机主板通过该数据调整引风机7和排风机8的运行；室外机2反馈调整引风机7、排风机8运行参数的同时也管理自身的功率电路状态，此部分信息不上传，只有在故障情况下进行报警信息传递。室外机2运行状态传递数据和传感器测得数据打包发送给室内机1，室内机1把这些数据信息连同由氨气传感器3、co2传感器4、硫化物气体浓度监测传感器5和风速风压传感器6组成的空气信息传感器组合测得的信息一同发送到物联网设备9，实现远程信息监控。室内机主板处理物联网设备9下达的控制命令、各种传感器数据范围的判断、执行新风空调线控器10的信息交互等任务。
53.与传统新风空调不同，本实用新型不仅以室内温湿度作为测控指标，只要是用户所需求的如氨气、co2、硫化氢等空气成分都是所关注的变量。本实用新型制冷、热的范围在16-31℃可调，湿度范围在40-95rh可调，环境控制能力远超传统设备。
54.本实施例涉及的执行设备：压缩机13，引风机7、排风机8，空气净化模块11，冷热盘管12，加/除湿度器，电子膨胀阀，风阀，四通阀。
55.优选的，当设备运行过程中有任何传感器、执行设备异常，会通过新风空调线控器10与物联网设备9进行本地异地同时报警。设备处于工作模式过程中，可用新风空调线控器10、物联网设备9指令对环境参数进行设定，起到设备功能控制。
56.本实用新型运行流程：
57.新风空调器启动后进行整机状态检测，若有任意设备存在通信异常，都会通过新风空调线控器10反馈，指导问题异常处理。若确认全部器件通讯正常后进入工作模式。设备首先获取温度、湿度、co2、氨气、硫化物传感器的数据参数，经由室内机主板进行逻辑判定，根据空气成分数据的具体情况，决定是否启动室外主板控制的排风机8、引风机7进行换气。根据空气的温湿度数据决定是否启动冷热盘管12、加湿度器进行变温、湿度处理。根据空气情况问题的类型，决定是否运用空气净化模块11做空气净化处理。
58.作为优选，本实用新型室内空气置换模式：
59.(1)室内外环境温、湿度相近且室内温湿度达标情况下，若空气成分有害物质含量超标，仅调用引风机7与排风机8动作，实现更快速度的空气置换。
60.(2)室内外环境温、湿度相差很大且空气成分有害物质含量超标情况下，新风空调器进行阶段交替式换气，调用排风机8、引风机7全运行排气，待实时温、湿度低于设定要求“若干摄氏度”(人工设定)，风机换气扇停止工作，进行温、湿度回标。不论此流程执行完毕后空气成分是否达标，都要继续执行此流程至少两次，用以保证有害气体的清除效果。温、湿度回标有具体的上下限设置，同时对送风的风速、风压实行反馈式监控，防止环境变化剧烈产生疾病。
61.(3)内外环境温、湿度相差很大但无有害气体超标情况下，引风机7停运，排风机8排气，新风变温、湿室内风机送风，对送风的风速、风压实行反馈式监控。
62.(4)自动模式，维持环境温湿度设定范围情况下，不论空气成分如何都进行定时排气、换气。
63.(5)调用空气净化模块11专项化启动。人为设定空气净化功能，关闭排风机8与引风机7，只是经由室内风机送风进行换气。其他情况下空气净化模块11按需定时启动，实现除菌、净化效果。
64.实施例2
65.关于物联网设备9：本实用新型能通过pc机(电脑)或电子移动设备(手机)控制使用，通过网络远程接收系统的环境数据并下达用户指令。网络传输信息的物理实现以物联网设备为基础，使用sim卡作为流量供应源，实现无线数据传输。本实施例优选使用bingo-box物联网关，其具有边缘计算能力，具备逻辑判断功能，bingo-box物联网关采用rs485通信连接。
66.值得强调的是，除去空气温、湿度数据可以在新风空调线控器10上显示外，其他空气物质的含量数据在物联网设备9的协调下可进行远程监视，新风空调线控器10会显示排除这些气体时设备运行的状态，超标信息也会通过物联网设备9反馈记录到我们使用的远程监控设备，如手机、电脑等。
67.优选地采用瑞萨(renesas)单片机作为室内机主板、室外机主板，通过cs+for cc软件、ap4等控件进行编程，通过c语言程序为新风空调器添加逻辑。整个系统利用物联网设备9实时监控执行设备，通过物联网设备9进行数据实时交互。
68.实施例3
69.缩略语和关键术语定义
70.(1)modbus：施耐德公司的推出的基于rs-232/485物理接线的通信协议。
71.(2)边缘计算：是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。
72.(3)物联网设备：是指将网络上的设备连接起来的设备，无论是物联网独立传感器还是其他控制设备；即：连接到广域网上的东西，能够实现这些流量和传递它们的聚合物被称为物联网设备。
73.(4)电子膨胀阀：电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器(冷热盘管)供液量，因属于电子式调节模式，故称为电子膨胀阀。它适应了制冷机电一体化的发展要求，具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性，为制冷系统的智能化控制提供了条件，是一种自控节能元件。
74.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。