适用于中央空调的节能系统技术方案

本发明专利技术公开了适用于中央空调的节能系统，包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、无线模块24L01和红外传感模块，红外传感模块包括热释电传感器和红外传感信号处理器，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块NRF24L01和主控芯片STM32F103VET6。本发明专利技术中，可对室内温度、湿度、空气质量及人流量等环境变量参数进行实时监控，并调整中央空调的输出功率使之与实际负荷相匹配，进而实现按需定点定向的调节。

Energy saving system suitable for central air conditioner

The present invention discloses energy-saving system for central air conditioner, which comprises a plurality of sensor nodes, control unit, and control the host PC, and control the lower machine and connected to the lower position machine is connected with the central air conditioning terminal, each sensor node is equipped with a temperature sensor, humidity sensor, air quality sensor, wireless module 24L01 and infrared sensor module, infrared sensor module includes a pyroelectric sensor and infrared sensor signal processor, multiple sensor nodes merged into one or a plurality of sink node between the sink node and the control computer to realize long-distance transmission through Ethernet, the sink node including NRF24L01 wireless module and main control chip STM32F103VET6. In the invention, can carry out real-time monitoring of the indoor temperature, humidity, air quality and traffic environment variables, and adjust the output power of the central air-conditioning to match the actual load, so as to realize the need by adjusting the orientation point.

【技术实现步骤摘要】
适用于中央空调的节能系统
本专利技术涉及空调领域，尤其是涉及适用于中央空调的节能系统。
技术介绍
目前，由于没有先进的技术手段支持，国内的中央空调系统基本上都采用传统的定流量控制方式，即空调冷冻水流量、冷却水流量和冷却风风量均是恒定的。一般中央空调系统是按照当地历史上气温最高的天气来设计选型，且预留有15~20%的余量。这样，在正常使用时，即使是在天气最热的季节，中央空调系统也没有完全运行在满负荷状态。在中央空调的调水系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量，也是按照建筑物最大设计负荷选定的，如此而来，实际的运行情况是长期处于固定的最大水流量下工作，也即，只要启动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz工频状态下运行。但整栋大楼的热负载会随季节、昼夜和用户需求的变化而动态变化，中央空调的实际热负载在绝大部分时间内远比设计负载低，如此造成的资源浪费也非常严重。因此，在满足需求的同时实现中央空调的节能控制，是一件急需解决的事情。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供适用于中央空调的节能系统，可对室内温度、湿度、空气质量及人流量等环境变量参数进行实时监控，并调整中央空调的输出功率使之与实际负荷相匹配，进而实现按需定点定向的调节。本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现：适用于中央空调的节能系统，包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、无线模块24L01和红外传感模块，红外传感模块包括热释电传感器和红外传感信号处理器，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块NRF24L01和主控芯片STM32F103VET6。本专利技术应用时，各个传感器节点实时采集室内温度、湿度、空气质量等环境变量参数，并将采集到的数据传输到汇聚节点。控制主机通过以太网访问汇聚节点获取数据，并进行数据分析和处理，再将该结果发送给上位机。上位机对整个环境进行监控，并根据接收的数据绘制相应区域的温度场，自动启动控制算法调整中央空调终端的鼓风机频率、压缩机功率、风机转速和转向参数，最后将该数据经控制主机传送给下位机，使得下位机控制中央空调终端的压缩机和风机盘管协同工作。最终使得中央空调输出功率与实际负荷匹配，实现按需定点定向的调节。其中，红外传感模块用于监测人流量，具体地，基于热释电传感器的被动式红外检测法，通过将空间可视区域进行分割和标记编码，并依靠热释电传感器对不同区域检测到目标时反馈电平信号的不同响应编码获得目标所在的位置，从而实现人流量监测。如此，可使得上位机能针对区域内是否有人或人多人少来进行风量和方向的计算。其中，汇聚节点主要完成对底层数据的汇总和处理分析。因无线传感网中对无线节点数量存在一个上限，故每个汇聚节点需负责处理较大数目的传感器节点，并对这些节点实施数据采集的接收和监控，以保障数据的完成性和采集节点的功能完整性。主控芯片为STM32F103VET6单片机，它的工作频率最高位72MHz，片内具有512K字节的闪存存储器，如此可满足对大量数据的高速处理和存储的需求。24L01的最高工作速率可以达到2Mbps，可以完成高效的GFSK调制，同时，该模块有很强的抗干扰能力，比较适合用在工业控制等相关场合。针对中央空调控制系统，因为商场或其他大型公共场合，空间巨大，需要一定数量的传感器才能得到更具体、更符合实际的数据。然而，多个节点之间的通信成为一大障碍。24L01模块包含了126个频道，可进行多点通信和跳频通信，如此则可解决多个节点间通信难的问题。24L01无线模块功耗低，可在1.9~3.6V电压下工作，待机模式下电流仅为900nA，这极大地降低了汇聚节点及传感器节点供电的要求。进一步地，红外传感信号处理器为BISS0001。BISS0001可将热释电传感器传送的红外信号进行处理，并配用菲涅尔透镜达到较高的接收灵敏度。进一步地，所述传感器节点主控芯片为MSP430F1611单片机。传感器节点需选择低功耗、高效率的主控芯片。而MSP430F1611是带FLASH的单片机，其性价比和集成度均很高。MSP430F1611在1.8V到3.6V的供电电压范围内均可正常工作，在供电电压为2.2V、系统时钟为1MHz时活动功耗更是低至200uA。通常在使用内部的DCO和外部ACLK时功耗仅为165uA，备用模式下更是只有0.7uA的电流消耗，仅需要0.1uA的电流来保持RAM中的数据，非常节能。进一步地，所述温度传感器为DS18B20。DS18B20可提供9-12位的摄氏温度测量，精确度高。进一步地，所述湿度传感器为DHT11。DHT11作为一种复合型传感器，其内部包括已校准的用数字信号作为输出的温湿度，采用的技术包括温湿度传感技术和专用的数字模块采集技术。DHT11包含一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件。为实现对空气质量数据的采集，进一步地，所述空气质量传感器为二氧化碳浓度传感器MQ-2。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过传感器节点的设置，可对室内温度、湿度、空气质量及人流量等环境变量参数进行实时监控；通过汇聚节点及控制主机的设置，可实现对采集数据的传松及处理；通过上位机和下位机的设置，可调整中央空调的输出功率使之与实际负荷相匹配，进而实现按需定点定向的调节。附图说明图1为本专利技术所述的适用于中央空调的节能系统的结构框图；图2为本专利技术所述的适用于中央空调的节能系统中传感器节点的结构框图；图3为本专利技术所述的适用于中央空调的节能系统中汇聚节点的结构框图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术做进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1如图1至图3所示，适用于中央空调的节能系统，包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、无线模块24L01和红外传感模块，红外传感模块包括热释电传感器和红外传感信号处理器，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块NRF24L01和主控芯片STM32F103VET6。本实施例应用时，各个传感器节点实时采集室内温度、湿度、空气质量等环境变量参数，并将采集到的数据传输到汇聚节点。控制主机通过以太网访问汇聚节点获取数据，并进行数据分析和处理，再将该结果发送给上位机。上位机对整个环境进行监控，并根据接收的数据绘制相应区域的温度场，自动启动控制算法调整中央空调终端的鼓风机频率、压缩机功率、风机转速和转向参数，最后将该数据经控制主机传送给下位机，使得下位机控制中央空调终端的压缩机和风机盘管协同工作。最终使得中央空调输出功率与实际负荷匹配，实现按需定点定向的调节。其中，红外传感模块用于监测人流量，具体地，基于热释电传感器的被动式红外检测法，通过将空间可视区域进行分割和标记编码，并依靠热释电传感器对不同区域检测到目标时反馈电平信号的不同响应编码获得目标所在的位置，从而实现人流量监测。如此，可使得上位机能针对区域内是否有人本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于中央空调的节能系统，其特征在于：包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、无线模块24L01和红外传感模块，红外传感模块包括热释电传感器和红外传感信号处理器，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块NRF24L01和主控芯片STM32F103VET6。

【技术特征摘要】
1.适用于中央空调的节能系统，其特征在于：包括多个传感器节点、控制主机、与控制主机相连的上位机、与控制主机相连的下位机及与下位机相连的中央空调终端，每个传感器节点上配备有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、无线模块24L01和红外传感模块，红外传感模块包括热释电传感器和红外传感信号处理器，多个传感器节点汇集成一个或者多个汇聚节点，汇聚节点与控制主机之间通过以太网实现远程传输，汇聚节点包括无线模块NRF24L01和主控芯片STM32F103VET6。2.根据权利要求1所述的适...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍先强，
申请(专利权)人：重庆正阳空调设备有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50