CN103941656A - 基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置 - Google Patents

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张永宁
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Abstract

本发明涉及一种基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，属于绿色智能建筑技术领域，本发明通过采集教室和办公室内空气温度和湿度、二氧化碳浓度、照度、辐照度等参数，通过人机交互触摸屏面板展示出室内环境状态，AM1810CPU模块计算出热舒适度最佳效果，从而调节空调、新风、照明、采暖和遮阳设备参数，并且控制办公设备，在保障室内空气品质和环境质量的同时，降低了设备能耗；同时，本发明集成度高，多种传感器和执行器组成智能控制、环境监测和调控执行三部分，采用总线、近距离无线传输组合的通讯传输方式，降低施工走线难度，减少对装修的影响，适合在既有建筑改造项目推广。

Description

基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置
技术领域
本发明涉及一种基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，属于绿色智能建筑技术领域。 
背景技术
绿色建筑是建设两型社会的重要举措，室内环境质量和高效运营管理是绿色建筑的两个重要环节。室内环境质量环节强调改善用户的热舒适效果，提高室内空气品质，从而提高教学和办公效率。高效运营管理环节强调节能管理，实现高效用能，减少能耗浪费。 
教室内与办公室内空气质量和环境控制至关重要。室内人员密集并且长期处于一个密闭的环境中，室内的粉尘、呼出的污浊空气、昏暗或过强的灯光等降低了学习和工作效率，甚至会影响同学们和工作者的身体健康。通过改善室内的采光条件、通风条件，改善教师的授课和学生学习的环境，减轻学习工作过程中的身体负担，有益于身心健康发展，显著提高教育质量和办公效率。 
一些高端项目中，教室或办公室内安装了环境质量控制和节能监测两套***，两套***完全独立，很难实现协同工作。由于采用不同厂家的环境监测产品、调节控制产品，通讯协议复杂，增加了通讯转换环节，降低了***的稳定性，提高了集成安装难度，增加了建设成本。 
现有市场项目由于环境监测和调控是独立的***，缺少智能控制CPU单元，无法综合分析用户衣着和劳动状态，无法量化计算室内热舒适度，无法给出最佳的设备控制策略。 
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，本发明通过采集教室和办公室内空气温度和湿度、二氧化碳浓度、照度、辐照度等参数，通过人机交互触摸屏面板展示出室内环境状态，AM1810CPU模块计算出热舒适度最佳效果，从而调节空调、新风、照明、采暖和遮阳设备参数，并且控制办公设备，在保障室内空气品质和环境质量的同时，降低了设备能耗；同时，本发明集成度高，多种传感器和执行器组成智能控制、环境监测和调控执行三部分，采用总线、近距离无线传输组合的通讯传输方式，降低施工走线难度，减少对装修的影响，适合在既有建筑改造项目推广。 
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，本发明包括触摸屏、AM1810CPU、VALEEN-6电路板和VALEEN-7电路板；触摸屏和AM1810CPU通过总线相连；AM1810CPU、VALEEN-6电路板和调VALEEN-7电路板通过总线或者ZIGBEE无线通讯方式实现通讯和信息交互。 
VALEEN-6电路板上焊接了AM3359芯片和五路模拟量采集通道，五路模拟量采集通道连接室内的温湿度传感器、CO2传感器、照度传感器、辐照度传感器以及空气质量传感器；AM3359芯片将传感器的模拟量信号转化成485协议信号，并将信号通过总线或者ZIGBEE无线通讯方式传送给AM1810CPU。 
VALEEN-7电路板上焊接了STM32F207VGT6芯片和三路模拟量控制通道和七路开关量控制通道，模拟量控制通道连接新风电机、遮阳电机和采暖水路调节阀，开关量控制通道连接照明电路、空调电路、办公设备电路调控接口和教学设备电路调控接口。 
在触摸屏上点击采集按钮，AM1810CPU向环境监测VALEEN-6电路板发送命令，AM3359芯片执行数据查询和结果反馈。触摸屏上显示VALEEN-6电路板的采集参数。 
AM1810CPU对比预设的环境控制目标，人员的衣着和活动状态，计算最佳的热舒适环境，通过触摸屏显示出控制请求。 
在触摸屏上点击执行最佳舒适按钮，AM1810CPU将控制信号发送给VALEEN-7电路板；STM32F207VGT6芯片通过三路模拟量控制通道和七路开关量通道，调节新风供应量，调节室内照度，调节室内温度，调节遮阳构件角度，开关控制办公设备以及教学设备。 
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。 
1、实现了教室和办公室多种环境参数的监测与设备的手动和自动控制，在无人状态下，关断用能设备，提高了自动化控制水平； 
2、采用嵌入式软件底层开发模式，数据传输和控制命令透明化，减少了通讯控制转换过程；采用嵌入式芯片智能***综合分析用户衣着和劳动状态，量化计算室内热舒适度，制定出最佳的设备控制策略； 
3、人机交互触摸屏面板，显示了室内环境状态和设备用能状态，提供了切实可行的行为节能手段；综合采用有线通讯和近距离无线传输，降低施工难度；结构紧凑，便于安装实施。 
附图说明
图1为基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置的总线方式的连接示意图。 
图2为基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置的近距离无线方式的连接示意图。 
图3为AM1810CPU工作原理图。 
图4为AM1810CPU计算最佳的热舒适环境过程图。 
图中：1、触摸屏；2、AM1810CPU；3、VALEEN-6电路板；3-1、CJ-MAM3359芯片；3-2、模拟量采集通道；4、VALEEN-7电路板；4-1、STM32F207VGT6芯片；4-2、模拟量控制通道；4-3、开关量控制通道；5、ZIGBEE无线模块 
具体实施方式
如图1-2所示，基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，包括触摸屏1、AM1810CPU2、VALEEN-6电路板3、VALEEN-7电路板4和ZIGBEE无线模块5；触摸屏1和AM1810CPU2通过总线相连，AM1810CPU2、VALEEN-6电路板3和VALEEN-7电路板4通过总线或者ZIGBEE无线模块5两种通讯方式实现通讯和信息交互。 
VALEEN-6电路板3上焊接了AM3359采集芯片3-1和五路模拟量采集通道3-2，五路模拟量采集通道3-2连接室内的温湿度传感器、CO2传感器、照度传感器、辐照度传感器以及空气质量传感器。 
VALEEN-7电路板4上焊接了STM32F207VGT6控制芯片4-1和三路模拟量控制通道4-2和七路开关量控制通道4-3；模拟量控制通道4-3连接新风电机、遮阳电机和采暖水路调节阀，开关量控制通道4-2连接照明电路、空调电路、办公设备电路调控接口和教学设备电路调控接口。 
在触摸屏1上点击采集按钮，AM1810CPU2向环境监测VALEEN-6电路板3发送命令，AM3359芯片3-1执行数据查询和结果反馈；触摸屏1上显示VALEEN-6电路板3的采集参数。 
AM1810CPU2对比预设的环境控制目标，人员的衣着和活动状态，计算最佳的热舒适环境，通过触摸屏1显示出控制请求。 
在触摸屏1上点击执行最佳舒适按钮，AM1810CPU2将控制信号发送给VALEEN-7电路板4；STM32F207VGT6芯片4-1通过三路模拟量控制通道4-2 和七路开关量控制通道4-3，调节新风供应量、调节室内照度、调节室内温度、调节遮阳构件角度、开关控制办公设备以及教学设备。 
实施例 
某高档办公室安装了基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，在内墙上安装触摸屏1，在吊顶内安装AM1810CPU2、VALEEN-6电路板3、VALEEN-7电路板4和ZIGBEE无线模块5；触摸屏1和AM1810CPU2通过总线相连，AM1810CPU2、VALEEN-6电路板3和VALEEN-7电路板4通过总线或者ZIGBEE无线模块5两种通讯方式实现通讯和信息交互。 
VALEEN-6电路板3焊接了AM3359采集芯片3-1和五路模拟量采集通道3-2，五路模拟量采集通道3-2连接室内的温湿度传感器、CO2传感器、照度传感器、辐照度传感器以及空气质量传感器，五个传感器安装在1.5米距地高度的墙壁上。 
VALEEN-7电路板4焊接了STM32F207VGT6控制芯片4-1和三路模拟量控制通道4-2和七路开关量控制通道4-3，模拟量控制通道4-3串联在新风电机、遮阳电机和采暖水路调节阀的电路中；开关量控制通道4-2串联在照明电路、空调电路、办公设备电路调控接口和教学设备电路调控接口。 
如图3，在触摸屏1上点击采集按钮，AM1810CPU2向VALEEN-6电路板3发送命令，M3359采集芯片3-1执行数据查询，并将信号进行485协议转换后反馈采集结果。触摸屏1上显示VALEEN-6电路板3的采集参数：分别是室内温湿度、CO2、照度、辐照度以及空气质量。 
如图4，AM1810CPU2对比预设的环境控制目标，人员的衣着和活动状态，计算最佳的热舒适环境，通过触摸屏1显示出控制请求。 
在触摸屏1上点击执行最佳舒适按钮，AM1810CPU2将控制信号发送给VALEEN-7电路板4；STM32F207VGT6芯片4-1通过三路模拟量控制通道4-2和七路开关量控制通道4-3，调节新风供应量、调节室内照度、调节室内温度、调节遮阳构件角度、开关控制办公设备以及教学设备。 

Claims (2)

1.基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，其特征在于：该装置包括触摸屏（1）、AM1810CPU（2）、VALEEN-6电路板（3）、VALEEN-7电路板（4）和ZIGBEE无线模块（5）；触摸屏（1）和AM1810CPU（2）通过总线相连，AM1810CPU（2）、VALEEN-6电路板（3）和VALEEN-7电路板（4）通过总线或者ZIGBEE无线模块（5）两种通讯方式实现通讯和信息交互；
VALEEN-6电路板（3）上焊接了AM3359采集芯片（3-1）和五路模拟量采集通道（3-2），五路模拟量采集通道（3-2）连接室内的温湿度传感器、CO2传感器、照度传感器、辐照度传感器以及空气质量传感器；
VALEEN-7电路板（4）上焊接了STM32F207VGT6控制芯片（4-1）和三路模拟量控制通道（4-2）和七路开关量控制通道（4-3）；模拟量控制通道（4-3）连接新风电机、遮阳电机和采暖水路调节阀，开关量控制通道（4-2）连接照明电路、空调电路、办公设备电路调控接口和教学设备电路调控接口。
2.根据权利要求1所述的基于动态热舒适的教学办公环境综合节能调控装置，其特征在于：在触摸屏（1）上点击采集按钮，AM1810CPU（2）向环境监测VALEEN-6电路板（3）发送命令，AM3359芯片（3-1）执行数据查询和结果反馈；触摸屏（1）上显示VALEEN-6电路板（3）的采集参数；
AM1810CPU（2）对比预设的环境控制目标，人员的衣着和活动状态，计算最佳的热舒适环境，通过触摸屏（1）显示出控制请求；
在触摸屏（1）上点击执行最佳舒适按钮，AM1810CPU（2）将控制信号发送给VALEEN-7电路板（4）；STM32F207VGT6芯片（4-1）通过三路模拟量控制通道（4-2）和七路开关量控制通道（4-3），调节新风供应量、调节室内照度、调节室内温度、调节遮阳构件角度、开关控制办公设备以及教学设备。
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