CN102109209A - 中央空调风机盘管控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中央空调风机盘管控制技术，具体说是一种基于无线通信的中央空调风机盘管控制器。包括控制模块、传感器模块、按键模块、液晶显示模块和控制输出模块五部分；其中，控制模块存有控制程序，用于运行控制策略，通过网络控制器与上位机通信；传感器模块采集环境温度信息；按键模块接受用户的按键操作指令；液晶显示模块显示中央空调风机盘管控制器的运行状态、中央空调风机盘管控制器的运行模式和环境温度；控制输出模块用于控制中央空调风机盘管的运行。本发明适用于大型建筑的节能改造，可根据环境温度实现对中央空调风机盘管的调节，降低空调***运行能耗，同时由于采用了无线通信技术，可节省大量布线，降低***造价。

Description

中央空调风机盘管控制器

技术领域

本发明涉及中央空调风机盘管控制技术，具体说是一种基于无线通信的的中央空调风机盘管控制器。 

背景技术

随着全球能源问题日益突出和我国科技经济逐步发展，建筑节能成为建设节约型社会的重要方面。根据***确立的建筑节能要求的具体措施与发展方向，节能工作已在全国范围内全面启动、实施。能否降低建筑电气能源消耗标准，提高建筑电气能源利用率，是建筑节能设计中的重要环节。然而在办公楼里，类似空调常开等问题普遍存在，不仅浪费能源，还在很大程度上缩短了空调等设备的使用寿命，造成大楼运营成本的增加。当前的楼宇自动化***通常采用有线方式，这种方式需要大量布线，布线与***安装极为不便，同时增加了***的安装成本。 

近年来无线传感器网络技术得到了快速的发展。无线传感器网络一般采用多跳(multi-hop)、对等(peer to peer)的无线通信方式，自身具有自主组网、网络规模可变、节点可大量部署、无人值守等特点，同时可以通过休眠机制降低节点能耗。 

结合无线传感网技术与中央空调控制技术，可方便地实现中央空调的自动控制，同时易于实现中央空调控制***的远程控制。和采用有线网络通信技术的楼控产品相比较，无线解决方案最吸引人的地方是安装布置的灵活性、低廉的安装费用和对楼宇自动化***进行重新布置时可移动性。在楼宇自动化***中采用无线解决方案，能快速方便地解决使用有线方式所不易实现的网络连通问题。但是，目前相关的技术方案仍未见报道。 

发明内容

本发明的目的是提供一种中央空调风机盘管控制器，它把无线通信技术和中央空调控制技术相结合，实现中央空调风机盘管的自动控制和远程控制。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案为： 

安装在包括上位机(8)、网络控制器(7)构成的无线传感器网络中， 通过网络控制器(7)与上位机(8)通信，输入端还与双鉴探测器(9)通信；结构包括： 

-控制模块(1)，存有控制程序，用于运行控制策略，通过网络控制器(7)与上位机(8)通信，用于接收上位机(8)的无线指令，输入端还与双鉴探测器(9)通信，用于接收双鉴探测器(9)的人员存在的信息； 

-传感器模块(2)，输入端采集环境温度信息，输出端与控制模块(1)相连； 

-按键模块(3)，输入端接受用户的按键操作指令，输出端与控制模块(1)相连； 

-液晶显示模块(4)，输入端与控制模块(1)相连，输出端显示风机盘管(6)的运行状态、中央空调风机盘管控制器的工作状态和运行模式、设定温度信息和环境温度信息； 

-控制输出模块(5)，输入端与控制模块(1)相连，接收控制模块(1)发出的指令，输出端接至风机盘管(6)，用于控制风机盘管(6)运行。 

所述无线传感器网络中还包括路由器(13)，所述控制模块(1)还通过路由器(13)及网络控制器(7)与上位机(8)通信。 

所述传感器模块(2)由温度传感器、电阻和电容组成，其中，温度传感器位于电源和地之间，所述电阻与电容并联后与温度传感器构成串联结构；电阻与电容并联后与温度传感器串联的分压节点与控制模块相连，通过电阻和温度传感器串联后的分压值计算环境温度。 

所述按键模块(3)由并联的为至少一个分压单元与电阻串联后接在电源与地之间构成分压电路结构；其中，所述分压单元为不同阻值的分压电阻与按键串联结构；所述分压单元与电阻之间的节点与控制模块相连，由控制模块(1)通过各分压单元的分压值辨别按键类型。 

所述控制输出模块(5)通过继电器分别与风机盘管的电磁阀、风机相连，控制输出模块(5)通过继电器分别控制风机盘管的电磁阀、风机。 

中央空调风机盘管控制器的工作状态通过控制程序实现，分为运行状态、关闭状态和待机状态，其中，所述运行状态和关闭状态的状态变化通过按键操作指令控制，待机状态通过控制程序控制。 

中央空调风机盘管控制器的工作状态通过控制程序实现，分为运行状态、关闭状态和待机状态，其中，所述运行状态和关闭状态通过上位机(8)的无线指令控制，待机状态通过控制程序控制。 

当中央空调风机盘管控制器为运行状态时，T1时间内控制模块(1)没有接收到人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器变为待机状态，当中 央空调风机盘管控制器为待机状态时，如果控制模块(1)接收到人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器变为运行状态； 

处于运行状态时通过分析当前的环境温度信息、设定温度信息及当前的运行模式控制风机盘管(6)的运行；控制程序具体流程为： 

***程序初始化； 

控制模块(1)接收传感器模块(2)定时采集的环境温度信息并判断当前温度和中央空调风机盘管控制器当前模式： 

1)如果当前温度高于设置温度并在制冷情况下：开启风机盘管(6)电磁阀，通过判断温度差，发出打开风机盘管(6)风机至相应档位指令，控制输出模块(5)接收指令，打开风机；如果当前温度达到设定温度，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机； 

2)如果当前温度高于设置温度但不在制冷情况下，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机； 

3)如果当前温度低于设置温度并在制热情况下：开启风机盘管(6)电磁阀，通过判断温度差，发出打开风机盘管(6)风机至相应档位指令，控制输出模块(5)接收指令，打开风机；如果当前温度达到设定温度，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机； 

4)如果当前温度低于设置温度但不在制热情况下，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机； 

5)如果当前温度等于设置温度，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机； 

无论处于何种情况，当中央空调风机盘管控制器状态发生改变时，控制模块(1)通过网络控制器(7)向上位机(8)发送包括工作状态和运行模式、运行状态及当前温度信息，否则返回***程序初始化。 

本发明具有如下有益效果： 

1.实现远程操作。通过上位机控制软件发送远程无线指令控制中央空调风机盘管控制器的开关。而且采集温度信息的传感器模块和采集人员存在信息的双鉴探测器可以根据要求随意安装，控制模块在设定范围内(如在一栋大楼中)都可以通过无线传感器网络接收到无线指令。 

2.可实现自动化控制。通过上位机控制软件对分散的中央空调风机盘管进行集中统一控制，发送无线指令自动控制中央空调风机盘管控制器开关风机盘管，节省大量人力。 

3.无线网络安装布置灵活。减少了大量的室内布线，节约了安装成本，同时可以分散布置设备，央空调风机盘管控制器的安装相对独立，因而系 统可移动性强，并且可反复对网络进行更新，易于对网络及设备进行维护。 

4.节约能源。通过合理的对中央空调风机盘管控制器进行参数设定(如：中央空调风机盘管控制器定时设定10分钟内如果没有接收到人员存在的信息后自动待机)，控制中央空调风机盘管控制器电源的供给，增加了中央空调风机盘管控制器的使用寿命，也可以通过温度控制有效的减少了空调长开带来的用电消耗，有效利用了能源。 

附图说明

图1是本发明实施例1的结构图； 

图2是图1中控制模块存有的控制程序流程图； 

图3是本发明实施例2的结构图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 

实施例1 

如图1所示，本发明所述中央空调风机盘管控制器，安装在包括上位机8、网络控制器7构成的无线传感器网络中，其中，中央空调风机盘管控制器通过网络控制器7与上位机8通信，输入端还与双鉴探测器9(本实施例安装在大厦室内天花板上)相连；所述中央空调风机盘管控制器结构包括： 

-控制模块1，本实施例采用U1(芯片为CC2430F128)，存有控制程序，用于运行控制策略，通过网络控制器7与上位机8通信，接收上位机8的无线指令，输入端还与双鉴探测器9相连，接收双鉴探测器9采集的人员存在的信息； 

-传感器模块2(本实施例安装在大厦室内天花板上)，输入端采集环境温度信息，输出端与控制模块1相连； 

-按键模块3，输入端接受用户的按键操作指令，输出端与控制模块1相连； 

-液晶显示模块4，输入端与控制模块1相连，输出端显示风机盘管6的运行状态、中央空调风机盘管控制器的工作状态和运行模式、设定温度信息和环境温度信息； 

-控制输出模块5，输入端与控制模块1相连，接收控制模块1发出的指令，输出端接至风机盘管6，用于控制风机盘管6运行。 

所述传感器模块2由温度传感器(本实施例采用热敏电阻RT1)、电阻和电容(本实施例采用去偶电容)组成，其中，温度传感器位于电源和地之间，所述电阻与电容并联后与温度传感器构成串联结构；电阻与电容并联后与 温度传感器串联的分压节点与控制模块的一路内部A/D转换器的引脚(P0.0)相连，控制模块通过对电阻和温度传感器串联后的分压值进行A/D采样，可以计算出温度传感器的阻值，然后通过已知建立的热敏电阻RT1的阻值与当前环境温度对照表查找出相应的温度值。 

所述按键模块3(本实施例由第二～八电阻(R2～R8)、第一～六按键(S1～S6)、第五电容(C5)及第七电容(C7)组成，第二～七电阻R2～R7之间的阻值不同，第五电容(C5)和第七电容(C7)的作用为电源去偶，其中，第二电阻R2与开关按键S1串联；第三电阻R3与运行模式按键S2串联；第四电阻R4与风速按键S3串联；第五电阻R5与调高设置温度按键S4串联；第六电阻R6与调低设置温度按键S5串联；第七电阻R7与查看设置温度按键S6串联)由并联的为至少一个分压单元(本实施例采用第二～七电阻(R2～R7)依次分别与第一～六按键(S1～S6)构成六组分压单元)与第八电阻R8串联后接在电源与地之间构成分压电路结构；所述分压单元与电阻之间的节点通过一路具有中断功能的引脚(P2.4)和一路连接内部A/D转换器的引脚(P0.1)与控制模块相连，当按键S1～S6按下时，由于电平的突变，触发控制模块的引脚中断，控制模块即可运行按键识别程序。由于电阻R2～R7之间的阻值不同，当按键按下时输入到微控制器U1的电压值也不同，控制模块通过A/D采样获取当前输入的电压值辨别相应的按键类型。 

所述控制输出模块5通过继电器分别与风机盘管6的电磁阀、风机相连，控制输出模块5通过继电器分别控制风机盘管6的电磁阀、风机。 

中央空调风机盘管控制器的工作状态可以通过控制模块内的控制程序实现，分为运行状态、关闭状态和待机状态，其中，所述运行状态和关闭状态的状态变化通过按键操作指令控制，待机状态通过控制程序控制(本实施例采用的控制程序为控制模块1接收双鉴探测器9采集到的人员存在的信息实现状态的转变)。 

当中央空调风机盘管控制器为运行状态时，T1时间内(本实施例设定为10分钟)控制模块1没有接收到人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器转变为待机状态，当中央空调风机盘管控制器为待机状态时，如果控制模块1接收到人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器转变为运行状态；当中央空调风机盘管控制器处于运行状态时，控制模块1通过分析当前的环境温度信息、设定温度信息及当前的运行模式控制风机盘管的运行； 

如图2所示，所述控制程序具体流程如下： 

***程序初始化； 

控制模块1接收传感器模块2定时采集的环境温度信息(设定定时时间为5秒)； 

判断当前温度和中央空调风机盘管控制器当前模式： 

1)如果当前温度高于设置温度并在制冷情况下：开启风机盘管6电磁阀，通过判断温度差，发出打开风机盘管6风机至相应档位指令；如果当前温度达到设定温度，则关闭风机盘管6的电磁阀和风机； 

2)如果当前温度高于设置温度但不在制冷情况下，则关闭风机盘管6的电磁阀和风机； 

3)如果当前温度低于设置温度并在制热情况下：开启风机盘管6电磁阀，通过判断温度差，发出打开风机盘管6风机至相应档位指令；如果当前温度达到设定温度，则关闭风机盘管6的电磁阀和风机； 

4)如果当前温度低于设置温度但不在制热情况下，则关闭风机盘管6的电磁阀和风机； 

5)如果当前温度等于设置温度，则关闭风机盘管6的电磁阀和风机； 

无论处于何种情况，风机盘管6控制器状态发生改变，控制模块通过网络控制器7向上位机8发送包括中央空调风机盘管控制器的工作状态和运行模式、风机盘管的运行状态及当前温度信息。 

本发明的供电方式如下：采用市电12(本实施例为220V交流电供电)通过交直流转换器11(交直流转换器11由电容降压电路，整流和稳压电路组成，为现有技术)后产生直流12V直流电，为控制输出模块5的继电器供电，所述12V直流电再利用稳压模块10(本实施例采用BM1117芯片)变成3.3V直流电，为其它模块供电； 

本发明工作原理如下： 

通过开关按键操作指令控制中央空调风机盘管控制器进入运行状态，在T1时间内，如果控制模块1接收到双鉴探测器9采集到的人员存在的信息，则中央空调风机盘管控制器继续运行状态；否则中央空调风机盘管控制器进入待机状态，这时液晶显示模块继续工作，但是风机盘管关闭；当中央空调风机盘管控制器为待机状态时，控制模块1接收到双鉴探测器9采集到的人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器进入运行状态；当中央空调风机盘管控制器处于运行状态时，可以通过按下设置温度按键查看当前的设定温度值，如果需要调低设置温度则按下调低设置温度按键，每按一次减少一度，长按0.5秒后，每0.5秒自动减1，如果需要调高设置温度则按下调高设置温度按键，每按一次增加一度，长按0.5秒后，每0.5秒自动加1；只要长按后放开2秒，就会显示当前温度值；传感器模块2每5 秒采集一次当前环境温度，发送给控制模块1当前温度信息，控制模块将当前温度信息与当前的设定温度值进行对比，通过模式控制按键设置中央空调风机盘管控制器的制冷、制热模式；(1)在制冷模式下：如果采集到的温度高于设定温度，开启风机盘管的电磁阀，并通过风速按键控制风机盘管的风速选择；如果温度差小于1度，则选择风速为低风，打开风机盘管的风机至低风档；如果温度差大于1度但小于3度，则选择风速为中风，如果温度差大于3度，则选择风速为高风，打开风机盘管的风机至高风档；当前温度达到设定温度值时，关闭风机盘管的电磁阀，关闭风机盘管的风机；(2)制热模式下：如果采集到的温度低于设定温度，开启风机盘管的电磁阀，并通过风速按键控制风机盘管的风速选择；如果温度差小于1度，则选择风速为低风，打开风机盘管的风机至低风档；如果温度差大于1度但小于3度，则选择风速为中风，如果温度差大于3度，则选择风速为高风，打开风机盘管的风机至高风档；当前温度达到设定温度值时，关闭风机盘管的电磁阀，关闭风机盘管的风机。 

无论发生任何上述情况，只要中央空调风机盘管控制器状态发生改变，控制模块1就通过网络控制器7向上位机8发送包括中央空调风机盘管控制器的工作状态和运行模式、风机盘管的运行状态及当前温度信息。 

效果：本发明结合无线传感器网络技术与中央空调控制技术，能方便地实现风机盘管6的自动控制。与现有技术相比较，本发明方案安装布置具有灵活性(对楼宇自动化***进行重新布置时的可移动性)，能快速方便地解决有线方式不易实现的网络连通问题。 

实施例2 

与实施例一不同之处在于： 

如图3所示，控制模块1还可以通过路由器13接收上位机8的无线指令，其中，上位机8通过网络控制器7连接路由器13。 

所述运行状态和关闭状态还通过上位机8的无线指令控制。 

所述待机状态转变成运行状态还通过控制模块1接收上位机8的无线指令实现。 

所述传感器模块2和双鉴探测器9可以安装在大厦走廊墙壁上(还可以安装在门厅、楼道的天花板或者墙壁上)。 

Claims (9)

1.一种中央空调风机盘管控制器，安装在包括上位机(8)、网络控制器(7)构成的无线传感器网络中，通过网络控制器(7)与上位机(8)通信，输入端还与双鉴探测器(9)通信；结构包括：

-控制模块(1)，存有控制程序，用于运行控制策略，通过网络控制器(7)与上位机(8)通信，用于接收上位机(8)的无线指令，输入端还与双鉴探测器(9)通信，用于接收双鉴探测器(9)的人员存在的信息；

-传感器模块(2)，输入端采集环境温度信息，输出端与控制模块(1)相连；

-按键模块(3)，输入端接受用户的按键操作指令，输出端与控制模块(1)相连；

-液晶显示模块(4)，输入端与控制模块(1)相连，输出端显示风机盘管(6)的运行状态、中央空调风机盘管控制器的工作状态和运行模式、设定温度信息和环境温度信息；

-控制输出模块(5)，输入端与控制模块(1)相连，接收控制模块(1)发出的指令，输出端接至风机盘管(6)，用于控制风机盘管(6)运行。

2.按照权利要求1所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：所述无线传感器网络中还包括路由器(13)，所述控制模块(1)还通过路由器(13)及网络控制器(7)与上位机(8)通信。

3.按照权利要求1所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：所述传感器模块(2)由温度传感器、电阻和电容组成，其中，温度传感器位于电源和地之间，所述电阻与电容并联后与温度传感器构成串联结构；电阻与电容并联后与温度传感器串联的分压节点与控制模块相连，通过电阻和温度传感器串联后的分压值计算环境温度。

4.按照权利要求1所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：所述按键模块(3)由并联的为至少一个分压单元与电阻串联后接在电源与地之间构成分压电路结构；其中，所述分压单元为不同阻值的分压电阻与按键串联结构；所述分压单元与电阻之间的节点与控制模块相连，由控制模块(1)通过各分压单元的分压值辨别按键类型。

5.按照权利要求1所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：所述控制输出模块(5)通过继电器分别与风机盘管的电磁阀、风机相连，控制输出模块(5)通过继电器分别控制风机盘管的电磁阀、风机。 

6.按照权利要求1所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：中央空调风机盘管控制器的工作状态通过控制程序实现，分为运行状态、关闭状态和待机状态，其中，所述运行状态和关闭状态的状态变化通过按键操作指令控制，待机状态通过控制程序控制。

7.按照权利要求1所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：中央空调风机盘管控制器的工作状态通过控制程序实现，分为运行状态、关闭状态和待机状态，其中，所述运行状态和关闭状态通过上位机(8)的无线指令控制，待机状态通过控制程序控制。

8.按照权利要求6或7所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：当中央空调风机盘管控制器为运行状态时，T1时间内控制模块(1)没有接收到人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器变为待机状态，当中央空调风机盘管控制器为待机状态时，如果控制模块(1)接收到人员存在的信息，中央空调风机盘管控制器变为运行状态。

9.按照权利要求6或7所述中央空调风机盘管控制器，其特征在于：

处于运行状态时通过分析当前的环境温度信息、设定温度信息及当前的运行模式控制风机盘管(6)的运行；控制程序具体流程为：

***程序初始化；

控制模块(1)接收传感器模块(2)定时采集的环境温度信息并判断当前温度和中央空调风机盘管控制器当前模式：

1)如果当前温度高于设置温度并在制冷情况下：开启风机盘管(6)电磁阀，通过判断温度差，发出打开风机盘管(6)风机至相应档位指令，控制输出模块(5)接收指令，打开风机；如果当前温度达到设定温度，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机；

2)如果当前温度高于设置温度但不在制冷情况下，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机；

3)如果当前温度低于设置温度并在制热情况下：开启风机盘管(6)电磁阀，通过判断温度差，发出打开风机盘管(6)风机至相应档位指令，控制输出模块(5)接收指令，打开风机；如果当前温度达到设定温度，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机；

4)如果当前温度低于设置温度但不在制热情况下，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机；

5)如果当前温度等于设置温度，则关闭风机盘管(6)的电磁阀和风机；

无论处于何种情况，当中央空调风机盘管控制器状态发生改变时，控 制模块(1)通过网络控制器(7)向上位机(8)发送包括工作状态和运行模式、运行状态及当前温度信息，否则返回***程序初始化。 

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