一种中央空调远端智能节能控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种中央空调远端智能节能控制系统，包括中央控制计算机、一级控制总线、层间通信控制模块、二级控制总线和设置在各空调房的每个空调出风口上的终端控制器；终端控制器的控制接口输出端串接在风机电源和冷/热循环水电磁阀的电源控制输入端；中央控制计算机通过层间通信控制模块与终端控制器进行信号传递，终端控制器根据中央控制计算机发出的优化控制参数直接控制风机电源和冷/热循环水电磁阀。本实用新型的系统设置在原有中央空调的控制系统之外，通过终端控制器直接对出风口的风机电源和冷/热循环水电磁阀开闭进行控制，由于中央空调机组的运行是根据回水的实际温度/流量自动调整的，故本系统不对中央空调机组的控制器进行改动，而是通过对远端的风机电源和冷/热循环水电磁阀的运行状态进行直接调整，在设置时叠加在原有中央空调系统中，不改变原有设置。
【专利说明】一种中央空调远端智能节能控制系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种节能控制系统，具体涉及一种用于对中央空调远端环境温度 与冷/热源负荷进行自动的远程科学管理与集中调控的中央空调远端智能节能控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济社会的快速发展，中央空调作为大型能耗设备，已普遍地应用于各类大 中型建筑，在改善人们生产生活条件的同时，也消耗了大量电能。2007年6月3日，国务院 办公厅发出了关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知：所有公共建筑内的单位， 包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除医院等特殊单位以及在生产工艺上 对温度有特定要求并经批准的用户之外，夏季室内空调温度设置不得低于26°C。但是，是否 按照上述国家用冷/热的要求调节中央空调远端温度，只能依靠用户个人的节能意识和自 觉行为，即使不按照要求执行中央空调的运营方也无法干预。经调查，夏季仍有很大部分的 用户，将中央空调温度设定为26°C以下，有的设定为18°C，远远超出国家的规定，造成大量 电能白白消耗。
[0003] 目前主要通过BA(Building Automation System-RTU)系统对中央空调系统中的设 备，包括中央主机、冷冻水泵、冷却水泵等进行集中监视和启停控制，由于是根据回水温度/ 流量结合内置参数单向地对各个设备进行控制，仅设备配置方面出发，与末端的具体工况 脱节，因此BA系统无法对中央空调系统的末端进行实时的管理，节能性较差。同时由于资 金投入大、工程施工限制多，只能限于在用中央主机房现场的控制而不能对远端用冷房间 进行改造。
[0004] 还有一些集控系统，大多数以PLC为主控单元，不仅造价高昂，而且要对空调系统 的控制部分进行大范围的控制及改造，限制了使用范围。
【发明内容】
[0005] 本实用新型针对现有技术的缺陷，提出一种通过采集所有远端房间的实时温度， 以室内温度在设定的温度阈值内或以上为管理目标，对中央空调系统远端的冷/热循环水 电磁阀、风机进行实时的智能控制，调节远端用户室内的用冷/热，实现最大程度的中央空 调的节能(含热/冷能及电能）的中央空调远端智能节能控制系统。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] -种中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：它包括中央控制计算机、一级 控制总线、层间通信控制模块、二级控制总线和设置在各空调房的每个空调出风口上的终 端控制器；所述终端控制器的控制接口输出端串接在远端设备的电源控制输入端；所述中 央控制计算机通过所述一级控制总线连接对应各层的层间通信控制模块，实现层间通信； 所述层间通信控制模块通过所述二级控制总线连接同层的终端控制器，实现层内通信；所 述远端设备、终端控制器、层间通信控制模块和中央控制计算机为闭环。
[0008] 所述远端设备包括风机和冷/热循环水电磁阀。
[0009] 所述终端控制器中包括分别与工业通讯接口连接的温度采集接口、电磁阀控制输 出接口、风机控制输出接口；所述温度采集接口连接温度传感器，所述电磁阀控制输出接口 连接冷/热循环水电磁阀的电源控制输入端，所述风机控制输出接口连接风机的电源控制 输入端；所述工业通讯接口通过所述层间通信控制模块连接中央控制计算机。
[0010] 所述中央控制计算机中设置用户数据库。
[0011] 所述中央控制计算机中设置人机交互接口。
[0012] 所述人机交互接口与移动设备间进行进行信息交互。
[0013] 所述一级控制总线和二级控制总线为CAN/485总线。
[0014] 所述层间通信控制模块和终端控制器为单片机。
[0015] 本实用新型的技术效果如下：
[0016] 本实用新型的一种中央空调远端智能节能控制系统，包括中央控制计算机(含控 制软件)、一级控制总线、层间通信控制模块、二级控制总线和设置在各空调房的每个空调 出风口上的终端控制器；终端控制器的控制接口输出端串接在风机电源和冷/热循环水电 磁阀的电源控制输入端；中央控制计算机通过一级控制总线连接上对应各层的层间通信控 制模块，实现层间通信；层间通信控制模块通过二级控制总线连接同层的终端控制器，实现 层内通信；终端控制器根据中央控制计算机发出的优化控制参数直接控制风机电源和冷/ 热循环水电磁阀。本实用新型的系统设置在原有中央空调的控制系统之外，通过终端控制 器直接对出风口的风机电源和冷/热循环水电磁阀开闭进行控制，由于中央空调机组的运 行是根据回水的实际温度/流量自动调整的，故本系统不对中央空调机组的控制器进行改 动，而是通过对远端的风机电源和冷/热循环水电磁阀的运行状态进行直接调整，在设置 时叠加在原有中央空调系统中，不改变原有设置。
[0017] 本实用新型独立于原有中央空调的控制系统之外，通过硬件设施和软件控制，对 远端的风机电源和冷/热循环水电磁阀进行精确调整，在保证用户基本的用冷/热的需求 同时，强制用户按规定的要求用冷/热，而达到国家规定的用冷/热要求。本实用新型的终 端控制器和中央控制计算机之间采取闭环控制手段，可获得最大化的节能效果。
[0018] 本实用新型的中央控制计算机作为数据采集、控制以及处理核心，具有性能优越、 运行稳定的特点，还可加入人工的干预参数，达到自动管理、最佳节能的效果，解决了远端 管理难(不受控的局面)、中央空调耗能大的问题。
[0019] 本实用新型每层内的远端模块数量可以通过虚拟楼层的设定，在物理上可控楼层 数量(可达999层）和层内控制点数量（同层内可达999控制点）极大，可以对国内所有的高 层楼或者单位面积广大的楼层(如多层厂房）进行优化控制。
[0020] 本实用新型采用单片机代替常用的PLC作为层间通信控制模块和终端控制器，充 分发挥单片机计算能力强、成本低的优势，便于大规模的实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本实用新型的终端控制器连接示意图
[0022] 图2是本实用新型的中央空调远端智能节能控制系统结构示意图
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本实用新型进行说明。
[0024] 在以下描述中，一些具体细节为计算机领域的技术人员提供对本实用新型的整体 理解。在实施例中，以示意图或者框图的形式表明实现具体功能的元件，以便突出技术重 点，而不会在不必要的细节方面模糊本实用新型。比如，由于本领域普通技术人员的理解范 围中涵盖了关于网络通信、电磁信号指令技术、用户接口或输入/输出技术等本领域中公 开的、常识性的细节，因而在实施例中最大程度上省略了上述技术细节，而不认为这些细节 是获得本实用新型完整技术方案所必须的特征。
[0025] 如图1所示，本实用新型的中央空调远端智能节能控制系统，包括：中央控制计算 机1、一级控制总线2、层间通信控制模块3、二级控制总线4、终端控制器5和中央控制计算 机1中设置的用户数据库。中央控制计算机1通过一级控制总线2上连接对应各层的层间 通信控制模块3,用于实现层间通信；各层间通信控制模块3为通信中继器，内有唯一机内 地址码用于层间寻址，层间通信控制模块3通过二级控制总线4连接对应各出风口的终端 控制器5,用于实现层内通信。终端控制器5设置在各空调房中的每个出风口上以直接对风 机电源和冷/热循环水电磁阀进行控制，内有唯一机内地址码用于层内寻址，接收中央控 制计算机1发出的控制参数，并且向中央控制计算机1返回包括空调出风口的实时温度、风 机运行状态和冷/热循环水电磁阀运行状态的运行数据。
[0026] 终端控制器5中设置用于连接温度传感器、采集出风口处区域内实时温度的温度 采集接口，用于控制冷/热循环水电磁阀开闭、采集并输出冷/热循环水电磁阀开闭状态， 用于控制风机开闭、采集并输出风机开闭状态和运行时间的风机控制输出接口，以及连接 _级工业总线4的工业通讯接口。如果原来的中央空调系统中存在新风机组，终端控制器5 中另设控制新风机组中送风电机开闭的控制命令输出接口。用户数据库用于储存预置的节 能运行过程、时间阈值和温度阈值，由终端控制器5输入的空调出风口的实时温度和风机、 冷/热循环水电磁阀的运行数据，以及由人机交互接口输入的干预参数。其中运行数据包 括风机的风速和开闭状态和运行时间、冷/热循环水电磁阀的开闭状态和运行时间、风机 和冷/热循环水电磁阀的故障信号等描述运行状态的数据。
[0027] 如图2所示，假设在商业写字楼中空调房以风机盘管的方式用冷/热，在设置本实 用新型的中央空调远端智能节能控制系统时，首先，在每个各空调出风口处设置一终端控 制器5,同时在温度采集接口上连入装温度传感器的温度探头，其中温度探头采用DS18B20 数字式温度探头。其次，将空调的室内控制器至风机电源和冷/热循环水电磁阀的电源线 一端断开，将终端控制器5的控制接口输出端串入风机电源和冷/热循环水电磁阀的电源 控制输入端（内部继电器控制)，以达到直接控制出风口的风机电源和冷/热循环水电磁阀 的目的。之后，在每层的坚井中加装控制配电箱，控制配电箱中包括24V电源模块和层间通 信控制模块3最后，通过4芯电缆线，将24V电源和二级控制总线4分别连接至本层的每个 终端控制器5的电源输入端和工业通讯接口上，以达到供电和通信的目的。中央控制计算 机1通过一级控制总线2连入坚井中的层间通信控制模块3,完成通信控制功能。
[0028] 中央控制计算机1通过一级控制总线2、层间通信控制模块3和二级控制总线4向 终端控制器5的工业通讯接口发出状态查询的命令。终端控制器5将温度采集接口、电磁 阀控制输出接口和风机控制输出接口采集的区域内实时温度和运行数据输入工业通讯接 口，由工业通讯接口经二级控制总线4、层间通信控制模块3和一级控制总线2将运行数据 上传入中央控制计算机1，作为中央控制计算机1状态查询的反馈。中央控制计算机1接收 到实时温度和运行数据与用户数据库中储存的预置时间阈值和温度阈值进行比对，根据比 对结果自动计算出终端控制器5的运行温度和运行时间等优化控制参数，并通过一级控制 总线2、层间通信控制模块3和二级控制总线4将优化控制参数返回工业通讯接口，工业通 讯接口将优化控制参数分别输出给电磁阀控制输出接口和风机控制输出接口，形成实时的 闭环控制。基于实时时钟控制冷/热循环水电磁阀和风机的开闭，调节远端用户空调房内 的用冷/热，实现最大程度的中央空调的节能。
[0029] 由于终端控制器5只执行由中央控制计算机1输出的优化控制参数直接控制风机 电源和冷/热循环水电磁阀的开闭以及运行时间，因此终端控制器5可为成本低廉的单片 机，且不需要直接对原本的中央空调系统进行改动，便于大规模的实施。
[0030] 为了增加本系统的扩展性，也可在中央控制计算机1中设置人机交互接口，方便 用于输入干预参数，对中央控制计算机1中自动生成的优化控制参数进行干预调整，如对 风机、和冷/热循环水电磁阀的运行时间进行强制设定。中央控制计算机1根据干预参数 生成包括新的运行温度、风机电源和冷/热循环水电磁阀的运行时间等干预后控制参数， 对终端控制器5中的电磁阀控制输出接口和风机控制输出接口进行强制控制，如关闭无人 房间的风机电源和冷/热循环水电磁阀达到节能的目的。人机交互接口既能够实现本地输 入和界面显示，也可实现与移动设备之间的通信，即接收由移动设备通过通信网络或互联 网输出的干预参数并保存在用户数据库中，对优化控制参数进行干预调整，并向移动设备 返回区域内实时温度和运行数据。
[0031] 用户数据库中储存的节能运行过程及相关时间阈值和温度阈值的设定包括：
[0032] A.夏季节能运行过程：在设定的时间阈值内，室温小于或等于温度阈值下限时， 自动关闭冷/热循环水电磁阀，并自动将风机的风速电机延迟一段时间后关闭，完成节省 制冷能的目的；当室温大于或等于温度阈值上限时，自动开启冷/热循环水电磁阀，并自动 将风机的风速电机开启，完成制冷降温的目的；
[0033] B.冬季节能运行过程：在设定的时间阈值内，室温大于或等于温度阈值上限时， 自动关闭冷/热循环水电磁阀，并自动将风机的风速电机延迟一段时间后关闭，完成节省 制热能的目的；当室温小于或等于温度阈值时，自动开启冷/热循环水电磁阀，并自动将风 机的风速电机开启，完成制热升温的目的；
[0034] C.新风机组间歇运行过程：在设定的时间阈值内，按照设定时间的间隔，自动运 行或者停止新风机组送风电机，以达到节省风机用电能的目的。
[0035] 本实施例的中央空调远端智能节能控制系统的控制方法包括以下步骤：
[0036] 1)中央控制计算机1在控制程序启动后，首先通过一级控制总线2向层间通信控 制模块3广播时间同步命令，同步各层间通信控制模块3的内部实时时钟；
[0037] 2)中央控制计算机1根据用户数据库中预置的节能运行过程、时间阈值和温度阈 值生成包括运行温度和风机、冷/热循环水电磁阀运行时间的初始的优化控制参数，或根 据由人机交互接口输入的干预参数生成干预后控制参数；
[0038] 3)中央控制计算机1通过层间通信控制模块3将包括优化控制参数或干预后控制 参数发给每个终端控制器5的工业通讯接口，在得到工业通讯接口确认的回答后，再发送 下一个节点；层间通信控制模块3依据实时时钟向本层内各终端控制器5发送优化控制参 数或干预后控制参数；
[0039] 4)终端控制器5根据优化控制参数或干预后控制参数完成对风机风速和开闭状 态、冷/热循环水电磁阀开闭状态的控制，从而控制空调房的温度；
[0040] 5)中央控制计算机1完成所有优化控制参数或干预后控制参数发送后，开始自动 巡检每层的层间通信控制模块3,检查层间通信控制模块3是否有正常的通信应答，并向每 个终端控制器5发出状态查询命令；
[0041] 6)终端控制器5将采集到的实时温度和运行数据反馈给中央控制计算机1中与用 户数据库中储存的预置时间阈值和温度阈值进行比对，根据比对结果自动计算出新的优化 控制参数，或根据由人机交互接口输入的干预参数生成新的干预后控制参数；将新的优化 控制参数或干预后控制参数进入步骤3)的循环；
[0042] 7)通过人机交互接口的界面向用户显示和记录各个终端控制器5的运行数据；将 运行数据输入用户数据库中并形成相关的数据曲线图表，以便进行记录、统计分析运行数 据，作为计算优化控制参数和选择节能运行过程的依据；
[0043] 8)当中央控制计算机1完成优化控制参数或干预后控制参数的输出后，如不需要 对终端控制器5的运行数据进行监视或手控，且用户数据库不需要进行数据记录、统计分 析和计算时，中央控制计算机1即可关闭控制程序及电源，达到省电的目的；转而由层间通 信控制模块3和终端控制器5通过优化控制参数或干预后控制参数设定的运行状态，进行 自主调节。
[〇〇44] 应当指出，以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本实用 新型创造，但不以任何方式限制本实用新型创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对 本实用新型创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本实用 新型创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本实用新型创造的精神和范围的技术 方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型创造专利的保护范围当中。
【权利要求】
1. 一种中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：它包括中央控制计算机、一级 控制总线、层间通信控制模块、二级控制总线和设置在各空调房的每个空调出风口上的终 端控制器；所述终端控制器的控制接口输出端串接在远端设备的电源控制输入端；所述中 央控制计算机通过所述一级控制总线连接对应各层的层间通信控制模块，实现层间通信； 所述层间通信控制模块通过所述二级控制总线连接同层的终端控制器，实现层内通信；所 述远端设备、终端控制器、层间通信控制模块和中央控制计算机为闭环。
2. 如权利要求1所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述远端设备 包括风机和冷/热循环水电磁阀。
3. 如权利要求1或2所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述终端 控制器中包括分别与工业通讯接口连接的温度采集接口、电磁阀控制输出接口、风机控制 输出接口；所述温度采集接口连接温度传感器，所述电磁阀控制输出接口连接冷/热循环 水电磁阀的电源控制输入端，所述风机控制输出接口连接风机的电源控制输入端； 所述工业通讯接口通过所述层间通信控制模块连接中央控制计算机。
4. 如权利要求1所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述中央控制 计算机中设置用户数据库。
5. 如权利要求1或2或4所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述 中央控制计算机中设置人机交互接口。
6. 如权利要求5所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述人机交互 接口与移动设备间进行信息交互。
7. 如权利要求1或2或4所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述 一级控制总线和二级控制总线为CAN/485总线。
8. 如权利要求1或2或4所述的中央空调远端智能节能控制系统，其特征在于：所述 层间通信控制模块和终端控制器为单片机。
【文档编号】F24F11/00GK203837197SQ201420037758
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】茹祥忠 申请人:茹祥忠, 买龙