CN208365752U - 一种中央空调节能监控*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中央空调节能监控***，包括一个监控中心和多个动力中心，所述监控中心包括监控中心上位机，每个动力中心为监控网络中的一个子网，每个动力中心设置一台下位机、一个协调器和若干终端节点，终端节点采集现场设备的运行状态，将数据传输给协调器，协调器经下位机通过局域网或Internet网络定时传输给监控中心上位机，监控中心上位机根据计算分析的结果将控制指令下传至相关下位机，下位机经协调器通过相应的终端节点控制中央空调***动力中心的现场设备。本实用新型能够对建筑中央空调***现场设备运行状态进行监控，实现中央空调***设备的整体优化运行，以达到最大限度地降低能耗、节约能源的目的。

Description

一种中央空调节能监控***

技术领域

本实用新型涉及物联网技术和计算机网络技术领域，具体涉及一种中央空调节能监控***及其工作方法。

背景技术

目前，中央空调已广泛地应用于城市的办公楼宇、酒店、体育馆、宾馆、商业中心、医院等建筑物中。中央空调是一种将人类工作、生产、居住和生活所在的建筑物内的空气处理到所需要的温湿度、气流度和洁净度的工具，相比家用空调，中央空调不但能满足多居室的温度调节，使用舒适，温度波动小，而且运转噪音低，空气品质高，但是中央空调在改善室内环境质量的同时，也带来了巨大的能源消耗。

中央空调***的设计往往是按照当地的气象资料（最高/低气温）和建筑物的特点而设计的，并考虑到最大负荷量的需求，还要预留10%—20%的设计裕量，所以主机、水泵、风机都有很大的余量。由于季节的轮转和时间的变化，中央空调***全年以最大负荷运行的时间很短，一般不足1%，所以大量恒速电机存在很大的节能潜力。但是目前的中央空调***中，还鲜有对这些大功率设备进行节能运行管理的报道。故本实用新型构建了一个建筑中央空调节能监控***，研发了节能监控网络上的节点硬件，即能够在建筑中央空调监控网络中应用的监控装置，对现场设备进行实时控制，以达到***优化、节能运行的目的。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术中的存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种中央空调节能监控***及其工作方法。

技术方案：为达到上述目的，本实用新型所述的一种中央空调节能监控***，包括一个监控中心和多个动力中心，所述监控中心包括监控中心上位机，每个动力中心为监控网络中的一个子网，每个动力中心设置一台下位机、一个协调器和若干终端节点，下位机可以为PC机或工控机，终端节点采集现场设备的运行状态，将数据传输给协调器，协调器经下位机通过局域网或Internet网络定时传输至给监控中心上位机，监控中心上位机根据计算分析的结果将相关控制指令下传至下位机及协调器，下位机经协调器通过相应终端节点上的驱动模块控制中央空调***的现场设备。

进一步地，所述中央空调***设备包括3台冷冻水泵、6台冷却塔、3台冷却水泵、3台双工况主机、3台乙二醇泵、1台乙二醇定压及补液装置、1台乙二醇补水泵及1台备用泵、冷冻水定压及补液装置、1台冷冻水补水泵及1台备用泵、储冰槽、3台热交换器和用户室内空气温度和湿度，上述设备和用户室内空气分别通过传感器及检测元件与终端节点建立联系，中央空调***的被监控模拟量对象包括热交换器一级网进口温度、热交换器二级网供水及回水温度、冷却水供水及回水温度、用户室内空气温度和湿度、一级及二级网供水及回水压力，储冰槽进水口温度及储冰槽液位，被监控的数字量对象包括冷却塔、双工况主机、乙二醇泵、冷冻水泵、冷却水泵、二醇补水泵、冷冻水补水泵的工作状态。

进一步地，所述终端节点包括子节点ZigBee模块、传感器、A/D转换接口电路、D/A转换电路及放大电路和驱动模块；所述子节点ZigBee模块包括通用I/O接口、A/D转换输入接口电路、RF收发电路，所述通用I/O接口与中央空调现场设备的开关量连接，A/D转换输入接口电路与传感器连接，RF收发电路与子节点ZigBee模块连接，实现数据传输，所述 D/A转换电路的一端与子节点ZigBee模块连接，另一端与放大电路的输入端连接，所述放大电路的输出端以及通用I/O接口的输出端均与驱动模块的输入端连接，所述通用I/O接口的输出端还连接报警模块

进一步地，所述驱动模块采用的是8 路继电器控制板，所述8 路继电器控制板包括电源接口、触发公共端口、8个触发端口和8个继电器，其中每个继电器包括常闭、公共和常开共3个端口，所述触发端口包括IN1~IN8共8个端口。以冷冻水泵节点为例，通过触发端口IN1可以控制电机的正反转，通过触发端口IN2可以通过变频器控制电机的高速与低速运行。

进一步地，所述报警模块为声光报警器，与开关量输出端连接，当端子输出高电平时，电路接通，发出声光报警。

进一步地，所述下位机还设有声光报警器，终端节点的声光报警器发出声光警报后，同时将信息通过协调器上传至下位机，下位机通过监控管理界面上的声光报警器实现报警。具体过程如下：终端节点采集到现场设备运行数据后，通过与设定值进行比较、分析，超出阈值或检测到不正常的工作状态后，发出报警信号，报警信号一方面通过协调器传送给下位机，在动力中心下位机上进行报警；另一方面通过下位机上传至监控中心上位机，进行***报警，使***管理人员能够及时掌握整个***的运行状况。

进一步地，所述协调器与终端节点利用ZigBee网络进行通信。

进一步地，所述传感器包括温度传感器、湿度传感、液位传感器和压力传感器。

上述技术方案可以看出，本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的一种中央空调节能监控***，具有节电、

运行可靠、控制灵活等特点，终端节点通过温度、湿度、压力和液位传感器，实现对热交换器一级网进口温度、热交换器二级网供水及回水温度、冷却水供水及回水温度、用户室内空气温度和湿度、一级及二级网供水及回水压力、储冰槽进出口温度及储冰槽液位等运行参数的实时监测，将这些数据发送给协调器，协调器将终端节点采集到的数据进行汇总打包，由下位机通过网络专线上传到监控中心上位机，上位机将各参数与设定值进行比较，经分析计算后，将相关控制指令下传至下位机，下位机经协调器通过相应的终端节点控制现场热交换器阀门开度、冷冻水泵变频器等的自动控制，以及冷却水泵、双工况主机、乙二醇泵及冷却塔风机等设备的优化运行，达到降低运行能耗、节约能源的目的。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型动力中心子网的网络节点布局图；

图3为本实用新型中监控中心上位机、下位机与中央空调***现场设备的控制关系示意图；

图4为本实用新型终端节点的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示的一种中央空调节能监控***，包括一个监控中心和多个动力中心，每个动力中心为监控网络中的一个子网，所述监控中心包括监控中心上位机1，每个动力中心设置一台下位机2、一个协调器3和若干终端节点4，终端节点4采集现场设备的运行状态，将数据传输给协调器，协调器3经下位机通过局域网或Internet网络定时传输至给监控中心上位机1，监控中心上位机1根据计算分析的结果将相关控制指令下传至下位机2，下位机2经协调器3通过相应终端节点4的驱动模块控制中央空调***现场设备5。中央空调***现场设备5包括3台冷冻水泵51、6台冷却塔52、3台冷却水泵53、3台双工况主机54、3台乙二醇泵55、1台乙二醇定压及补液装置56、乙二醇补水泵及备用泵57、冷冻水定压及补液装置58、冷冻水补水泵及备用泵59、储冰槽510、3台热交换器511，上述设备和室内空气分别通过传感器及检测单元与终端节点4连接，中央空调***现场设备的被监控对象包括热交换器511一级网进口温度、3台热交换器511二级网供水及回水温度、冷却水供水及回水温度、用户室内空气温度和湿度512、一级及二级网供水及回水压力，储冰槽510进水口温度及储冰槽510液位等。

本实施例中所述协调器3包括主节点ZigBee模块和外部电路，所述主节点ZigBee模块31包括CC2530核心板和协调器底板，CC2530核心板是协调器底板和路由器底板公用的电路板。

如图4所示，本实施例中所述终端节点4包括子节点ZigBee模块41、传感器42、D/A转换电路43、放大电路44和驱动模块45；所述子节点ZigBee模块41包括通用I/O接口411、A/D转换输入接口电路412、RF收发电路413，所述通用I/O接口411与现场设备被控部件的开关量46连接，A/D转换输入接口电路412与传感器42连接，RF收发电路413与子节点ZigBee模块41进行连接，实现数据传输，所述D/A转换电路43的一端与子节点ZigBee模块41连接，另一端与放大电路44的输入端连接，所述放大电路44的输出端以及通用I/O接口411的输出端均与驱动模块45的输入端连接，所述通用I/O接口411的输出端还连接报警模块47。

所述报警模块47为声光报警器，与被监控的开关量输出端连接，当端子输出高电平时，电路接通，发出声光报警。

本实施例中所述驱动模块45采用的是8 路继电器控制板，所述8 路继电器控制板包括电源接口、触发公共端口、8个触发端口和8个继电器，其中每个继电器包括常闭、公共和常开共3个端口，所述触发端口包括IN1~IN8共8个端口。以冷冻水泵51为例，通过触发端口IN1可以控制电机的正反转，通过触发端口IN2可以通过变频器控制电机的高速与低速运行。在保证流量需求的前提下，采用变频调速的方式来调节流量，可以大大降低电力能量的消耗，以达到节能目的。

以下是以终端节点①对3台冷冻水泵51电机M1~M3的控制为例，进一步说明传感器42采集到的数据通过驱动模块达到对3台冷冻水泵51电机M1~M3的起停以及频率控制、二级网阀门开度以及冷冻水定压及补液装置58的自动控制与调节的具体过程。***中的冷却水泵53、乙二醇泵55、乙二醇补水泵及备用泵57等电机转速的控制原理与此类似。

设二级网供水温度（gw）为7℃，回水温度（hw）为12℃。下面通过分析回水温度和供水温度的具体数值，利用驱动模块对变频器频率和阀门开度进行调节。

（1）冷冻水泵51电机M1~M3的启停调节

当hw≤12.0℃时，电机M1工作；当12.0℃<hw≤13.0℃时，电机M1、M2同时工作；当13.0℃<hw时，电机M1、M2、M3同时工作。

（2）冷冻水泵51的电机M1~M3的频率调节

当hw≤12℃时，电机频率为42.6Hz；当12℃<hw≤13℃时，电机频率为63.8Hz；当13℃<hw时，电机频率为50.0Hz。

（3）二级网阀门开度的调节

当gw≤6.5℃时，阀门开度为60%；当6.5℃<gw≤7.0℃时，阀门开度为70%；当7.0℃≤gw时，阀门开度为80%。

（4）冷冻水补水泵

冷冻水定压及补液装置58配备一个补水泵和一备用泵，驱动模块45对补水泵的操作有启停控制和超限报警。通过对液位的超限设置，可实现补水箱的水位低限报警和水位高限报警。超限报警过程如下：设液位（yw）最大值为1.0m，当yw<0.10m或者0.90m<yw并且补水泵未能正常启动时，现场的声光报警器就会报警，同时下位机2及监控中心上位机1监控管理界面上的指示灯就会变红，并弹出报警对话框，发出报警。

本实施例中所述下位机2还连接声光报警器，终端节点4的声光报警器发出声光警报后，同时将信息通过协调器3上传至下位机2，下位机2控制监控管理界面上的声光报警器进行报警。具体过程如下：终端节点4采集到现场设备运行数据后，通过与设定值进行比较、分析，超出阈值或检测到不正常的工作状态后，发出报警信号，报警信号一方面通过协调器3传送给下位机2，在动力中心的下位机2监控管理界面上进行报警；另一方面通过下位机2上传至监控中心上位机1，进行***报警，使***管理人员能够及时掌握整个***的运行状况。

本实施例中所述协调器3与终端节点4利用ZigBee网络通信。

本实施例中中央空调节能监控***的工作方法，具体工作方法如下：

1)将监控中心上位机1、下位机2、协调器3和终端节点4建立通信连接，并将终端节点4所属的传感器设置在中央空调设备的被监控部件上，将终端节点的驱动模块45与中央空调***现场设备5被监控部件的控制端子连接；

2)启动协调器3，协调器3建立ZigBee网络，终端节点4加入到ZigBee网络中；

3)终端节点4的子节点ZigBee模块41通过温度传感器、湿度传感器、压力传感器和液位传感器，实现对热交换器511一级网进口温度、热交换器511二级网供水及回水温度、冷却水供水及回水温度、用户室内空气温度和湿度、一级及二级网供水及回水压力、储冰槽510进出口温度及储冰槽510液位的运行参数的实时监测；

4)终端节点4的RF收发电路413与协调器3连接，将数据发送给协调器3同时接收协调器3下传的控制指令；

5)协调器3将终端节点4采集到的数据进行汇总打包，上传至下位机2，下位机监控管理界面显示各个运行设备的运行参数和工作状态；***的技术人员及值班人员也可以通过监控中心上位机1的监控管理界面观察各动力中心现场设备的运行状态；

6)然后下位机2通过网络专线将数据传输至到监控中心上位机1；

7)上位机1将各参数与设定值进行比较，经分析计算后，将控制指令下传至相关下位机2，再通过协调器3下传至相应终端节点4控制驱动模块45实现对现场热交换器511阀门开度、冷冻水泵51的变频器的自动控制，以及冷却水泵54、双工况主机55、乙二醇泵56及冷却塔风机53等的优化运行，达到降低运行能耗、节约能源的目的。

实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种中央空调节能监控***，其特征在于：包括一个监控中心和多个动力中心，每个动力中心为节能监控网络中的一个子网，所述监控中心包括监控中心上位机（1），每个动力中心设置一台下位机（2）、一个协调器（3）和若干终端节点（4），下位机（2）可以为PC机或工控机，终端节点（4）采集现场设备的运行状态，将数据传输给协调器，协调器（3）经下位机（2）通过局域网或Internet网络定时传输至给监控中心上位机（1），监控中心上位机（1）根据计算分析的结果将相关控制指令下传至下位机（2）及协调器（3），协调器（3）通过相应的终端节点（4）控制中央空调***现场设备（5）。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述中央空调***现场设备（5）包括3台冷冻水泵（51）、6台冷却塔（52）、3台冷却水泵（53）、3台双工况主机（54）、3台乙二醇泵（55）、1台乙二醇定压及补液装置（56）、1台乙二醇补水泵及1台备用泵（57）、冷冻水定压及补液装置（58）、1台冷冻水补水泵及1台备用泵（59），储冰槽（510）、3台热交换器（511），上述设备和用户室内空气分别通过传感器及检测元件与终端节点（4）建立联系，中央空调***的被监控模拟量对象包括热交换器（511）一级网进口温度、热交换器（511）二级网供水及回水温度、冷却水供水及回水温度、用户室内空气温度和湿度（512）、一级及二级网供水及回水压力，储冰槽（510）进水口温度及储冰槽（510）液位，被监控的数字量对象包括冷却塔（52）、双工况主机（54）、乙二醇泵（55）、冷冻水泵（51）、冷却水泵（53）、乙二醇补水泵、冷冻水补水泵的工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述终端节点（4）包括子节点ZigBee模块（41）、传感器（42）、D/A转换电路（43）及放大电路（44）和驱动模块（45）；所述子节点ZigBee模块（41）包括通用I/O接口（411）、A/D转换输入接口电路（412）、RF收发电路（413），所述通用I/O接口（411）与现场终端节点（4）检测到的开关量（46）连接，A/D转换输入接口电路（412）与传感器（42）连接，RF收发电路（413）与子节点ZigBee模块（41）连接，实现数据传输，所述D/A转换电路（43）的一端与子节点ZigBee模块（41）连接，另一端与放大电路（44）的输入端连接，所述放大电路（44）的输出端以及通用I/O接口（411）的输出端均与驱动模块（45）的输入端连接，所述通用I/O接口（411）的输出端还连接报警模块（47）。

4.根据权利要求3所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述驱动模块（45）采用的是8 路继电器控制板，所述8 路继电器控制板包括电源接口、触发公共端口、8个触发端口和8个继电器，其中每个继电器包括常闭、公共和常开共3个端口，所述触发端口包括IN1~IN8共8个端口。

5.根据权利要求4所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述报警模块（47）为声光报警器。

6.根据权利要求5所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述下位机（2）还设有声光报警器，终端节点（4）的声光报警器发出声光警报后，同时将信息通过协调器（3）上传至下位机（2），下位机（2）通过监控管理界面上的声光报警器进行报警。

7.根据权利要求1所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述协调器（3）与终端节点（4）利用ZigBee网络进行通信。

8.根据权利要求3所述的一种中央空调节能监控***，其特征在于：所述传感器（42）包括温度传感器、湿度传感器、液位传感器和压力传感器。