专利名称：中央空调能耗远程监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到检测控制技术领域，特别涉及到一种中央空调能耗远程监测系统。
背景技术：
随着经济和城市建设的飞速发展，人们对工作、生活和学习环境要求的也不断提 高，中央空调逐渐成为建筑中不可缺少的重要设备之一。但中央空调在改善和提高办公或 居住环境质量的同时，由于其大功率的特点，也带来了巨大的电力消耗；因此中央空调节能 开始受到越来越多的关注。 目前，中央空调节能主要是通过对空调设备进行技术改造，再加上模糊控制器、可 编程控制器(PLC)来优化中央空调的运行参数以达到节能的目的。 但是，企业对节能的要求是持久的。现有的中央空调的节能技术由于节能控制方 式由预先设置的节能程序决定，不可更改；由于模糊控制器、可编程控制器老化，中央空调 的节能效果会出现不稳定或出现节能效益的衰减。
发明内容本实用新型的目的之一为提供可对中央空调运行状况进行在线监测，提供实时故
障报警，有效保证系统长期安全稳定地运行的中央空调能耗远程监测系统。
本实用新型提出一种中央空调能耗远程监测系统，包括 数据采集终端，按照预设采样周期，采集现场数据；所述现场数据至少包括中央空 调能耗参数； 现场工作站，连接所述数据采集终端，接收数据采集终端发送的现场数据，对所述 现场数据进行处理后发送； 数据处理中心，连接所述现场工作站，接收现场工作站发送的所述现场数据，并对
所述现场数据进行存储和管理。 进一步的，所述系统还包括 数据传输网络，连接所述现场工作站和所述数据处理中心，所述现场工作站通过
所述数据传输网络发送所述现场数据。 计量装置，连接中央空调，计量中央空调参数； 所述数据采集终端，连接所述计量装置，按照预设采样周期，从所述计量装置计量 的参数中获取现场数据。 用户终端，连接所述数据处理中心，根据提供所述数据处理中心对所述现场数据 进行管理的展示界面给用户。 所述数据采集终端包括至少一个协议采集器，用于提供不同协议以供的现场数据 采集的使用。 进一步的，所述数据采集终端还包括协议转换装置，连接所述协议采集器，当所述协议采集器不能满足协议要求时，对协议进行转换。
进一步的，所述现场工作站包括 采集参数配置模块，用于对采集终端进行参数配置，所述参数包括现场数据种 类、采样周期和采集协议； 采集状态监测模块，用于记录操作步骤和错误日志，发布现场数据当前的采集状 态； 数据处理模块，用于从数据采集终端获取现场数据，对所述现场数据进行处理，所 述处理包括标识、加密、打包； 数据发送模块，发送标识、加密、打包后的现场数据。 所述数据处理中心包括 前置服务器，用于接收标识、加密、打包后的现场数据，并对所述标识、加密、打包 后的现场数据进行拆包、解密和预处理； 数据服务器，用于对所述现场数据进行存储和管理； 应用服务器，对所述数据服务器存储的现场数据进行统计和分析； Web服务器，用于发布展示所述应用服务器统计和分析的现场数据。 进一步的，所述应用服务器包括 权限管理模块，用于分配和管理各类数据的访问权限； 系统日志模块，用于记录和管理系统的操作信息； 数据监测模块，用于展示现场数据的当前值和指定时间段内的变化曲线； 报警模块，用于当所述数据监测模块展示的现场数据的当前值指示中央空调系统
出现故障或处于非经济运行状态时，发布报警信息； 能耗统计模块，用于根据现场数据统计中央空调能耗，所述统计为逐时、逐日、逐 月和逐年统计中的一种或多种； 能耗分析模块，用于对中央空调各设备运行时间、能耗规律和节电效益中的一种 或多种进行分析。
进一步的，所述数据监测模块包括 中央空调运行状态监测模块，用于监测中央空调冷冻站和中央空调末端的运行状 态，包括开关机状态，冷冻泵运行频率、冷却泵运行频率、主机冷冻水出水温度、冷冻水总管 出水温度、回水温度、流量、压差、冷却水出水温度、回水温度、室内外温湿度、室内二氧化碳 浓度、新风温度、回风温度、送风温度、新风湿度、回风湿度、送风湿度中的一种或多种； 中央空调能耗及负荷监测模块，用于监测中央空调系统的负荷和各设备的实时耗 电量； 环境参数监测模块，用于对生产或经营场所的室内外温度、湿度或室内C02浓度环 境数据中的一种或多种进行监测； 历史数据查询模块，用于查询任意参数在任一历史时刻的数值。 本实用新型通过采用数据处理中心对数据采集终端上报的现场数据进行分析处
理，可对中央空调运行状况进行在线监测，提供实时故障报警，避免发生系统过修和失修问
题，有效保证系统长期安全稳定地运行；可对中央空调能耗数据进行长期持续的存储和管
理，并通过实时数据监测、历史数据分析、能耗统计、横/纵对比、百分比分析、趋势预测等多种技术手段帮助用户分析能耗规律，进一步优化节能控制策略，使节能效益长久保持甚 至不断增加。
图 图 图
的内部结构 图
的结构示意 图 图 图
1是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统一个实施例的结构示意图； 2是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统另一个实施例的结构示意图； 3是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统现场工作站内数据发送模块 示意4是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统数据处理中心中应用服务器
5是本实用新型-6是本实用新型-7是本实用新型-
-种中央空调能耗远程监测系统数据监测模块的结构示意图； -种中央空调能耗远程监测系统能耗分析模块的结构示意图； -种中央空调能耗远程监测系统第三个实施例的结构示意图。 本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明,
具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本 实用新型。
本实用新型实施例提供一种中央空调能耗远程监测系统，包括 数据采集终端，用于按照预设采样周期，采集现场数据；所述现场数据包括中央空
调能耗参数、环境参数以及设备运行参数； 现场工作站，用于接收数据采集终端发送的现场数据，对所述现场数据进行标识、 加密和打包，并发送； 数据处理中心，用于接收现场工作站发送的经过标识、加密和打包后的现场数据， 并对所述现场数据进行存储、管理、展示和分析。 参照图l，是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统一个实施例的结构示意 图。 计量装置ll，用于计量中央空调参数。 所述计量装置11安装在中央空调设备的电源输入端或被计量参数的输出接口 上；对中央空调能耗参数、环境参数以及设备运行参数等进行计量。所述计量装置11可以 是例如电能表、流量计、压差变送器、水温变送器、温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器中的 一种或者多种。 数据采集终端12，用于按照预设采样周期，从所述计量装置11计量的参数中获取 现场数据。 所述数据采集终端12按照预设的采样周期从所述计量装置11的计量参数中采集 现场数据。所述数据采集终端12可以放置在中央空调的被计量设备的现场，通过RS485总 线或电缆与计量装置ll相连。所述数据采集终端12采集的现场数据可以包括泵运行频率、 主机冷冻水进回水温度、冷却水进回水温度、冷冻水总管回水温度、冷冻水流量、压差、室内 外温湿度、室内二氧化碳浓度、新风温度、回风温度、送风温度、新风湿度、回风湿度、送风湿度中的一种或者多种。 现场工作站13，用于接收数据采集终端12发送的现场数据，对所述现场数据进行 标识、加密和打包，并发送。 所述现场工作站13经以太网与所述数据采集终端12连接，从所述数据采集终端 12获取现场数据，然后对所述现场数据进行标识、加密和打包后发送。所述现场工作站13 可以是一台小型处理器，也可以是一台PC机，通常放置在中央空调设备现场或离中央空调 设备较近(200米范围内)的控制室内。 数据传输网络14，用于将所述现场工作站通过所述数据传输网络发送所述经过标 识、加密和打包后的现场数据。 所述现场工作站13在对所述现场数据进行标识、加密和打包时，需依据所述数据
传输网络14的网络格式所采用的协议。所述现场工作站13对所述现场数据进行标识、加
密和打包后按照所述数据传输网络14所采用的协议向数据处理中心15发送。 所述数据传输网络14将所述现场工作站13发送的经过标识、加密和打包的现场
数据传送到数据处理中心15，所述数据传输网络14可以是以太网、GPRS/CDMA、ADSL等传输
方式中的一种或多种的组合。 数据处理中心15，用于接收现场工作站13发送的经过标识、加密和打包后的现场 数据，并对所述现场数据进行存储、管理、展示和分析。 所述数据处理中心15对接收到的现场数据进行存储、管理、展示和分析，提供多 种技术手段帮助用户分析能耗规律。 用户终端16与所述数据处理中心15相连，用于根据提供所述数据处理中心对所
述现场数据进行管理的展示界面给用户。所述用户终端16提供对中央空调能耗进行监测
和分析的前端界面给管理人员或用户，通常可以为笔记本电脑或台式电脑。 本实用新型实施例采用数据处理中心对数据采集终端上报的现场数据进行分析
处理，可对中央空调运行状况进行在线监测，提供实时故障报警，避免发生系统过修和失修
问题，有效保证系统长期安全稳定地运行；可对中央空调能耗数据进行长期持续的存储和
管理，并通过实时数据监测、历史数据分析、能耗统计、横/纵对比、百分比分析、趋势预测
等多种技术手段帮助用户分析能耗规律，进一步优化节能控制策略，使节能效益长久保持
甚至不断增加。 结合前述实施例如图2所示本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统另一个 实施例的结构示意图。 数据采集终端12内部可以包含多个协议采集器12a，如DLT645采集器、MODBUS采 集器及扩展协议采集器等，这样可以在不同的协议要求下进行现场数据的采集。 进一步的，所述系统还可以包括协议转换装置17，用于当所述协议采集器12a不 能满足协议要求时，对协议进行转换。 在所述内置协议采集器12a不能满足协议要求的情况下，还可以在计量装置11和 数据采集终端12之间加装协议转换装置17，通过所述协议转换装置17的协议转换搭建起 有效的采集链路。数据采集终端12屏蔽了各计量设备通信协议的不同，以统一的方式向现 场工作站13提供数据。 所述现场工作站13内部包括采集参数配置模块131用于对采集终端12进行参数配置，所述参数包括现场数据种类、采样周期和采集协议。所述采集参数配置模块131对
需采集的现场数据中参数的种类、采集频率等对所述采集终端12进行配置，可根据数据的
不同性质，如瞬时量、状态量、累计量，灵活控制数据的采样频率，基本原则如下 状态量指设备的运行状态、故障报警等信息，这类数据每次的状态变化都很重要
需要被记录和及时上传，对于这些数据不能设置固定的采集周期，要求状态变化时立即上
传； 瞬时量主要指温度，压力、运行频率等信息，这些数据的实时性要求较高，需要最 低5秒种采集一次； 累计量主要指电量、运行时间等数据，这些数据及时性要求最低，但准确性要求 最高，可以以相对长的周期进行采集，如30秒。 所述现场工作站13还包括数据读取模块132，负责按照采集参数配置模块131 设置的采集频率从所述数据采集终端12读取数据；采集状态监测模块133，用于记录系 统重要操作步骤和错误日志，并实时发布每个参数当前的采集状态，以便于现场工程师查 看数据采集环节是否工作正常、了解所采集数据的数值和更新时间，了解现场数据是否正 确，并能进行现场调试；数据处理模块134，用于对采集的数据进行处理，包括计算、标识、 加密、按协议对数据进行打包；数据发送模块135，通过内置通讯芯片或外接网络设备(如 DTU、路由器等)与数据传输网络14相连，负责向外发送数据。 进一步的，结合上述实施例如图3所示是本实用新型一种中央空调能耗远程监测 系统现场工作站内数据发送模块的内部结构示意图。 所述现场工作站13中的数据发送模块135由发送队列1351、发送线程1352、重发 队列1353和数据暂存库1354组成。数据处理模块134打包后的数据首先放入发送队列 1351，发送线程1352从发送队列1351中取出数据向数据处理中心15发送。当现场工作站 13和数据处理中心15通信发生中断时，发送线程1352即将要发送的数据包转入重发队列 1353进行暂存，如果重发队列1353已满，则将数据放入数据暂存库1354暂存。当数据通 信正常后，再从重发队列1353中和数据暂存库1354中取出数据重新向数据处理中心15发 送。通过提供这种断点续传的机制有效保证了远程数据传输的可靠性。 进一步的，图2所示本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统实施例中，所述 数据传输网络14由GPRS和ADSL组合而成。所述现场工作站13经路由器接入GPRS网络， 再由GPRS发射基站接入ADSL网络与所述数据处理中心15连接。 数据处理中心15包括前置服务器151，用于接收标识、加密、打包后的现场数据， 并对所述标识、加密、打包后的现场数据进行拆包、解密和预处理； 数据服务器152，用于对进行拆包、解密和预处理后的现场数据进行存储和管理； 应用服务器153，对所述数据服务器存储的现场数据进行组织、统计和分析； Web服务器154，用于发布展示所述应用服务器组织、统计和分析的现场数据。 具体的，所述前置服务器151，接收所述现场工作站13通过所述数据传输网络 14传送的过来的现场数据，并对所述现场数据进行拆包、解密和预处理后存入数据服务器 152 ;所述数据服务器152，对所述现场数据进行持久存储和管理；应用服务器153，负责对 所述现场数据按应用要求进行组织、统计和分析，并通过Web服务器154向用户终端16进 行发布和展示。[0084] 进一步，如图4所示是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统数据处理中心 中实施例应用服务器的结构示意图。 应用服务器153包括权限管理模块1531，用于分配和管理各类数据的访问权 限； 系统日志模块1532，用于记录和管理系统的操作信息； 数据监测模块1533，用于展示现场数据的当前值和指定时间段内的变化曲线； 报警模块1534，用于当所述数据监测模块展示的现场数据的当前值指示中央空调 系统出现故障或处于非经济运行状态时，发布报警信息； 能耗统计模块1535，用于根据现场数据统计中央空调能耗，所述统计为逐时、逐 日、逐月、逐年统计； 能耗分析模块1536，用于对中央空调各设备运行时间、能耗规律、节电效益等进行 分析、对比和趋势预测。 具体的，所述权限管理模块1531，分配和管理各类数据的访问权限；所述系统日
志模块1532，记录对系统的重要操作，更好地保证系统数据的安全性；所述数据监测模块
1533，实时展示现场数据中所有被采集参数的当前值和指定时间段内的变化曲线，远程监
测中央空调系统的运行状态和能耗情况；所述报警模块1534，当所述数据监测模块展示的
现场数据的当前值指示中央空调系统出现故障或处于非经济运行状态时，发布报警信息；
当中央空调系统出现故障或处于非经济运行状态时，在线实时发布报警信息；所述能耗统
计模块1535，完成中央空调各设备能耗逐时、逐日、逐月、逐年的统计；能耗分析模块1536，
对中央空调各设备运行时间、能耗规律、节电效益等进行分析、对比和趋势预测。 进一步的，如图5所示是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统数据监测模
块的结构示意图。 所述数据监测模块1533包括 中央空调运行状态监测模块15331，用于监测中央空调冷冻站和中央空调末端的
运行状态，包括开关机状态，冷冻泵运行频率、冷却泵运行频率、主机冷冻水出水温度、冷冻
水总管出水温度、回水温度、流量、压差、冷却水出水温度、回水温度、室内外温湿度、室内二
氧化碳浓度、新风温度、回风温度、送风温度、新风湿度、回风湿度、送风湿度； 中央空调能耗及负荷监测模块15332，用于监测中央空调系统的负荷和各设备的
实时耗电量； 环境参数监测模块15333，用于对生产或经营场所的室内外温度、湿度、室内0)2浓 度等环境数据进行监测； 历史数据查询模块15334，用于查询任意参数在任一历史时刻的数值。 所述中央空调运行状态监测模块15331通过提供系统流程图可监测中央空调冷
冻站和空调末端各设备的运行状态，包括但不限于各设备的开关机状态，各冷冻泵运行频
率、各冷却泵运行频率、各主机冷冻水出水温度、冷冻水总管出水温度、回水温度、流量、压
差、冷却水出水温度、回水温度、室内外温湿度、室内二氧化碳浓度、新风温度、回风温度、送
风温度、新风湿度、回风湿度、送风湿度等。通过24小时对这些数据进行在线监测，设备管
理人员就可以随时了解中央空调系统是否存在设备故障，是否处于经济运行状态，从而有
效避免发生系统过修和失修问题。[0099] 所述中央空调能耗及负荷监测模块15332，用于提供中央空调各设备耗电量的实时值和变化曲线以及系统COP实时变化曲线。 所述环境参数监测模块15333，用于监测生产或经营场所的室内外温度、湿度、室内C02浓度等环境数据的实时变化情况。 所述历史数据查询模块15334，用于查询任意参数在某历史时刻的数值或某历史时间段内的变化情况，更有效地进行中央空调运行情况的对比，从而分析中央空调能耗规律，进一步制定更有效的节能措施。 进一步的，如图6所示是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统能耗分析模块的结构示意图。 所述能耗分析模块1536内部包括设备运行状态分析模块15361、设备分项能耗分析模块15362、节能效益分析模块15363、同期对比分析模块15364、能耗趋势预测模块15365。 所述设备运行状态分析模块15361，用于对中央空调各设备逐时、逐日、逐月的运行时间和相应耗电量进行统计，以分析每台设备每时/日/月分别运行了多长时间、花费了多少能耗，由此可以掌握设备开关机时间及用能状况的合理性。 所述设备分项能耗分析模块15362，用于分时、分项地统计中央空调各类设备的能
耗量和百分比，为管理者客观分析空调系统的能耗规律提供数据依据。 所述节能效益分析模块15363，用于统计任意计费周期内的节能效益数据，包括该
计费周期内的用电量、电价、电费、节电率、节电量和节约的电费等，以便管理者掌握和分析系统的节能效果。 所述同期对比分析模块15364，用于对任意两年之间的能耗进行逐月比对，以了解各年之间的能耗变化趋势。 所述能耗趋势预测模块15365，用于对当年各月份的用电量进行统计预测，以便用户预知当年的总体能耗趋势，从而及时调整能源管理策略。 请参阅图7是本实用新型一种中央空调能耗远程监测系统第三个实施例的结构示意图。 本实施例采用实际应用中系统一种组网和部署方案进行说明。如图7所示，实际组网时可以根据计量装置的数量和物理分布情况灵活设置数据采集终端和现场工作站的数量。在数据处理中心也可以根据所采集的数据量灵活设置前置采集服务器的数量。此外，根据数据处理中心计算机的性能和处理能力的不同，前置采集服务器、数据服务器、应用服务器、Web服务器这些模块可以配置在同一机器上，也可以分别配置在不同机器上。[0111] 应当说明的是，本实用新型所有图示中各模块之间的连接关系是为了清楚阐释其信息交互及控制过程的需要，因此应当视为逻辑上的连接关系，而不应仅限于物理连接。[0112] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求一种中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，包括数据采集终端、现场工作站和数据处理中心所述数据采集终端，按照预设采样周期，采集现场数据；所述现场数据至少包括中央空调能耗参数；所述现场工作站，连接所述数据采集终端，接收所述数据采集终端发送的现场数据，对所述现场数据进行处理后发送；所述数据处理中心，连接所述现场工作站，接收所述现场工作站发送的所述现场数据，并对所述现场数据进行存储和管理。
2. 根据权利要求1所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述系统还包括 数据传输网络，连接所述现场工作站和所述数据处理中心，所述现场工作站通过所述数据传输网络发送所述现场数据。
3. 根据权利要求1或2所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述系统还包括计量装置，连接中央空调，计量中央空调参数；所述数据采集终端，连接所述计量装置，按照预设采样周期，从所述计量装置计量的参 数中获取现场数据。
4. 根据权利要求1所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述系统还包括 用户终端，连接所述数据处理中心，根据提供所述数据处理中心对所述现场数据进行管理的展示界面给用户。
5. 根据权利要求1所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述数据采集终 端包括至少一个协议采集器，用于提供不同协议以供的现场数据采集的使用。
6. 根据权利要求5所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述系统还包括 协议转换装置，连接所述协议采集器，当所述协议采集器不能满足协议要求时，对协议进行 转换。
7. 根据权利要求1所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述现场工作站 包括采集参数配置模块，对采集终端进行参数配置，所述参数包括现场数据种类、采样周 期和采集协议；采集状态监测模块，用于记录操作步骤和错误日志，发布现场数据当前的采集状态； 数据处理模块，用于从数据采集终端获取现场数据，对所述现场数据进行处理，所述处 理包括标识、加密、打包；数据发送模块，发送标识、加密、打包后的现场数据。
8. 根据权利要求1所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述数据处理中 心包括前置服务器，用于接收标识、加密、打包后的现场数据，并对所述标识、加密、打包后的 现场数据进行拆包、解密和预处理；数据服务器，用于对所述现场数据进行存储和管理； 应用服务器，对所述数据服务器存储的现场数据进行统计和分析； Web服务器，用于发布展示所述应用服务器统计和分析的现场数据。
9. 根据权利要求8所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述应用服务器包括权限管理模块，用于分配和管理各类数据的访问权限； 系统日志模块，用于记录和管理系统的操作信息；数据监测模块，用于展示现场数据的当前值和指定时间段内的变化曲线；报警模块，用于当所述数据监测模块展示的现场数据的当前值指示中央空调系统出现 故障或处于非经济运行状态时，发布报警信息；能耗统计模块，用于根据现场数据统计中央空调能耗，所述统计为逐时、逐日、逐月和 逐年统计中的一种或多种；能耗分析模块，用于对中央空调各设备运行时间、能耗规律和节电效益中的一种或多 种进行分析。
10. 根据权利要求9所述的中央空调能耗远程监测系统，其特征在于，所述数据监测模 块包括中央空调运行状态监测模块，用于监测中央空调冷冻站和中央空调末端的运行状态， 包括开关机状态、冷冻泵运行频率、冷却泵运行频率、主机冷冻水出水温度、冷冻水总管出 水温度、回水温度、流量、压差、冷却水出水温度、回水温度、室内外温湿度、室内二氧化碳浓 度、新风温度、回风温度、送风温度、新风湿度、回风湿度、送风湿度中的一种或多种；中央空调能耗及负荷监测模块，用于监测中央空调系统的负荷和各设备的实时耗电环境参数监测模块，用于对生产或经营场所的室内外温度、湿度和室内(A浓度环境数 据中的一种或多种进行监测；历史数据查询模块，用于查询任意参数在任一历史时刻的数值。
专利摘要本实用新型揭示了一种中央空调能耗远程监测系统，包括数据采集终端，按照预设采样周期，采集现场数据；所述现场数据包括中央空调能耗参数、环境参数以及设备运行参数；现场工作站，接收数据采集终端发送的现场数据，对所述现场数据进行处理后发送；数据处理中心，用于接收现场工作站发送的经过标识、加密和打包后的现场数据，并对所述现场数据进行存储、管理和分析。本实用新型采用数据处理中心对现场数据进行分析处理，可对中央空调运行状况进行在线监测，提供实时故障报警，保证系统长期安全运行；对中央空调能耗数据进行长期存储和管理，通过实时数据监测等多种技术手段帮助用户分析能耗规律，使节能效益长久保持甚至不断增加。
文档编号G05B19/418GK201547914SQ20092026040
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者李铁牛, 田丽从, 程朋胜 申请人:深圳达实智能股份有限公司