CN101051413B - 中央空调冷热量电量监测计量系统及其监测计量方法 - Google Patents

Abstract

中央空调冷热量电量监测计量系统及其监测计量方法，它涉及的是中央空调计费监测技术领域，它解决现有的中央空调系统没有控制监测功能，而存在不节能、计费不准确、不能集中行控制的问题。它的冷热计量表(2)两个冷热温度传感器分别连接在主供水管(3-1)与主回水管(3-2)上，冷热计量表(2)通过冷热量计算器(1)与多个楼层服务器(8)相连，每个楼层服务器(8)都连接有多个用户终端(9)，第一无线传输模块(5)通过数据传输模块(4)连接每个楼层服务器(8)。其方法步骤为：启动；发送各命令；接并计算面积、温度、电量数值；发送积累计值；接收各命令；计算各值；传送各值。本发明能实时监测每个用户风机盘管工作状况、室内温度、供水温度等情况以达到节能、计费功能。

Description

中央空调冷热量电量监测计量系统及其监测计量方法

技术领域

本发明涉及的是中央空调计费监测技术领域。

背景技术

现在的中央空调冷热量计量大多都采用单体式机械流量计式或超声波式流量计配上积分仪，但没有远传功能，数据查看不方便，因为中央空调的管线和风机盘管大都安装在室内的棚顶，没有控制监测功能，而存在不节能、计费不准确、不能集中控制的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的中央空调系统没有控制监测功能，而存在不节能、计费不准确、不能集中行控制的问题，进而提供了一种中央空调冷热量电量监测计量装置及其监测计量方法。

本发明的监测计量系统由冷热量计算器、冷热计量表、多个楼层服务器、数据传输模块、第一无线传输模块、监测中心控制计算机、第二无线传输模块和多个用户终端组成；冷热计量表设有两个冷热温度传感器，一个冷热温度传感器安装在主供水管上，另一个冷热温度传感器安装在主回水管上，冷热计量表的数据输出端连接冷热量计算器的一个数据传输端，冷热量计算器的另一个数据传输端连接多个楼层服务器的冷热计量数据传输端，多个楼层服务器的通讯端口连接数据传输模块的下位机通讯端口，数据传输模块的上位机通讯端口连接第一无线传输模块，监测中心控制计算机的下位通讯端口连接第二无线传输模块，多个楼层服务器分别安装在每个楼层上，每个楼层的每一户安装有一个用户终端，每一层的多个用户终端的通讯端口通过三总线与该层的楼层服务器相连。

本发明的监测计量方法步骤为：

步骤一、启动楼层服务器8，初始化；

步骤二、楼层服务器8向楼层中的每个用户终端9发送同步和发数命令；

步骤三、楼层服务器8接收楼层中的每个用户终端9发送来的面积、温度、电量数值；

步骤四、楼层服务器8计算楼层中所有用户终端9的面积与温差之积累计值；计算公式如下：

$\underset{j}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_j{T}_{\mathrm{jk}}$

式中：j＝1，2，…，n每层楼的户数；

步骤五、楼层服务器8向冷热量计算器1发送所有用户终端9的面积与温差之积累计值；

步骤六、楼层服务器8接收冷热量计算器1发送来的同步命令、冷热量系数K值、发数命令；

步骤七、楼层服务器8计算各户冷热量值；计算公式如下：

q_j＝K_kF_jT_jk

上式中：q_j-各户实时冷热量，冷热量单位：GJ，K_k-实时冷热量系数，K_k值单位：GJ/m².℃；

步骤八、楼层服务器8向数据传输模块4传送各户冷热量值和电量值，并同时显示各户冷热量值和电量值；

步骤九、返回运行步骤二。

本发明的目的是要真正解决中央空调冷热量电量监测计量中存在的问题，彻底结束中央空调吃大锅饭局面，使得中央空调谁用谁掏钱，多用多掏钱，鼓励用户节能，节省能源。本发明是一个节能型装置，又是一个网络型产品，整个装置组装运行起来就是一个功能齐全的局域网络，内网和外网完全隔离。本发明还具有以下几个特点：1、本发明没有任何流量计，没有任何机械零部件，寿命长。2、本发明是靠测量用户室内温度降低或升高来计算用户的冷量和热量，是按用户室内面积、风机盘管运行时间、用户室内温度分摊计算的，误差是由中央空调中心送出的总量通过冷热量计算器来修正的，所以计量精度高，总量和各个用户消耗量之和基本相等。3、本发明可以对风机盘管消耗的电量进行监测和计量，用于监测风机盘管工作状况。4、本发明的计量特征是根据用户室内一点的温度在风机盘管工作时降低或升高的温差来作为冷热量计算器计算分摊各个用户冷热量一个重要依据。

本发明最大优点是中央空调中心可以实时观测每个用户风机盘管工作状况、室内温度、供水温度、每个风机盘管的电耗量以及风机盘管工作数量，可以根据需要调整冷热机组的开机数量，以达到节能效果，该装置在运行时没有机械部件，其寿命长，维修简单，装置中的每个部件都可以带电拔插，在维修时不用停机就可以进行。它的主要性能指标达到国内领先水平，测量精度高，供水温度和室内温度误差为±0.4℃，冷热量为国家二级表标准，电量二级，它是一个网络型产品，每个模块不能单独使用，把全部产品组装连接起来就是以功能齐全的局域网，数据还可以远传，内网和外网完全隔离，不怕攻击。本发明还可以用检测冬天供暖室温是否达标。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；图2是图1中的冷热量计算器1的电路结构示意图；图3是图1中的楼层服务器8的电路结构示意图；图4是图1中的数据传输模块4的电路结构示意图；图5是监测终端9-1的电路结构示意图，图6是本发明的监测计量方法步骤流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1、图6说明本实施方式，本具体实施方式的监测计量系统由冷热量计算器1、冷热计量表2、多个楼层服务器8、数据传输模块4、第一无线传输模块5、监测中心控制计算机6、第二无线传输模块7和多个用户终端9组成，冷热计量表2具有两个冷热温度传感器，一个冷热温度传感器安装在主供水管3-1上，另一个冷热温度传感器安装在主回水管3-2上，冷热计量表2的数据输出端连接冷热量计算器1的一个数据传输端，冷热量计算器1的另一个数据传输端连接多个楼层服务器8的冷热计量数据传输端，多个楼层服务器8的通讯端口连接数据传输模块4的下位机通讯端口，数据传输模块4的上位机通讯端口连接第一无线传输模块5，监测中心控制计算机6的下位通讯端口连接第二无线传输模块7，多个楼层服务器8分别安装在每个楼层上，每个楼层的每一户安装有一个用户终端9，每一层的多个用户终端9的通讯端口通过三总线与该层的楼层服务器8相连。

所述用户终端9由监测终端9-1、电量传感器9-2、可控阀门9-3、第一温度传感器9-4、第二温度传感器9-5和第三温度传感器9-6组成，电量传感器9-1安装在该用户的排风电机控制电路中用于探测电机用电量，可控阀门9-3安装在该用户室内的风机盘管供水管上，可控阀门9-3的控制通讯端连接监测终端9-1的供水控制通讯端，第一温度传感器9-4安装在该用户室内的风机盘管回水管上，第一温度传感器9-4的数据输出端连接监测终端9-1的回水温度数据输入端，第二温度传感器9-5安装在该用户室内的风机盘管供水管上，第二温度传感器9-5的数据输出端连接监测终端9-1的供水温度数据输入端，第三温度传感器9-6安装在该用户室内，第三温度传感器9-6的数据输出端连接监测终端9-1的室温数据输入端。所述冷热表2采用MULTICAL

66系列能量计量表，产自丹麦卡姆鲁普公司，它用来监测中央空调什么时间是供冷，什么时间是供热，方便计量和监测。所述第一温度传感器9-4、第二温度传感器9-5和第三温度传感器9-6采用DS18B20。本具体实施方式靠电量传感器9-2监测风机盘管的电量来采集风机盘管启动工作时间和停止时间。所述第一无线传输模块5、第二无线传输模块7可采用GPRS等无线传输模块。

冷热量计算器1负责计算整栋楼中央空调系统的冷热量计算和分配，控制整个系统的通讯时序、工作时序同步问题，整个系统工作时序和通讯时序都要以冷热量计算器1为准，否则整个系统通讯时序和工作时序就要乱套，系统就不能工作，这是本装置最为核心的部分，是本装置的中心枢纽，通过数据接口向每个楼层服务器8发布各种命令，发送时间信息，接收每个楼层服务器8的累计数据值。楼层服务器8负责调度每层楼的所有监测终端采集的冷热量电量数据，统计每个监测终端9-1消耗冷热量累计值和电量消耗的累计值，与冷热量计算器、数据传输模块进行数据通讯。监测终端9-1负责采集每个房间的室温和供水温度(供热是高温，制冷是低温)、风机盘管消耗的电量，显示每个房间的温度、冷热量、电量、风机盘管电机运转状况及故障报警，控制风机盘管启动停止。温度传感器(9-4、9-5、9-6)测量房间温度和中央空调供水温度，这些数据通过楼层服务器8传送给冷热量计算器1，供其计算每个测控终端9-1的消耗的冷热量系数。

电量传感器9-2测量风机盘管消耗的电量和监测风机盘管启动停止时间。数据传输模块4负责数据远传，实现中央空调冷热量电量远程监测。数据通讯三总线是连接冷热量计算器1、楼层服务器8、监测终端9-1、数据传输模块4的纽带。所述可控阀门9-3可以采用现有的市场上的带计费功能的表，如类似中国专利99249060.X的装置。

它的监测计量方法步骤为：

步骤一、启动楼层服务器8，初始化；

步骤二、楼层服务器8向楼层中的每个用户终端9发送同步和发数命令；

步骤三、楼层服务器8接收楼层中的每个用户终端9发送来的面积、温度、电量数值；

步骤四、楼层服务器8计算楼层中所有用户终端9的面积与温差之积累计值；计算公式如下：

$\underset{j}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_j{T}_{\mathrm{jk}}$

式中：j＝1，2，…，n每层楼的户数；

步骤五、楼层服务器8向冷热量计算器1发送所有用户终端9的面积与温差之积累计值；

步骤六、楼层服务器8接收冷热量计算器1发送来的同步命令、冷热量系数K值、发数命令；

步骤七、楼层服务器8计算各户冷热量值；计算公式如下：

q_j＝K_kF_jT_jk

上式中：q_j-各户实时冷热量，冷热量单位：GJ，K_k-实时冷热量系数，K_k值单位：GJ/m².℃；

步骤八、楼层服务器8向数据传输模块4传送各户冷热量值和电量值，并同时显示各户冷热量值和电量值；

步骤九、返回运行步骤二。

所述用户终端9的检测方法步骤为：

步骤a、启动，初始化；

步骤b、接收楼层服务器8发送的同步命令和发数命令；

步骤c、每隔一定时间检测一次房间的面积、温度、电量；

步骤d、判断制热还是制冷；

步骤e、判断是否启动风机；

步骤f、记录起始时间与起始温度、停止时间与停止温度、工作时间；

步骤g、向楼层服务器8发送面积、温度、电量数据；

步骤h、返回运行步骤b。

所述冷热量计算器1的检测方法步骤为：

步骤A、启动，初始化；

步骤B、读取冷热计量表2的数值；

步骤C、接收楼层服务器8发送的所有用户终端9的面积与温差之积累计值；

步骤D、判断制冷还是制热；

步骤E、计算该楼的耗冷系数K或耗热系数K；计算公式如下：

$K_k=\frac{{\mathrm{\ΔQ}}_j}{\underset{i}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{ij}}{T}_{\mathrm{ijk}}}$

式中：ΔQ_j-该楼单位时间内的能量消耗增量，能量单位：GJ；

K_k-实时耗能系数，耗能系数单位：GJ/m².℃；

i＝1，2，…，m，每一栋楼内的楼层数；

步骤F、向楼层服务器8发送同步命令、冷热量系数K值、发数命令；

步骤G、返回运行步骤B。

具体实施方式二：参见图1和2，本具实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述冷热量计算器1由采用C8051F021芯片的第一中央处理芯片U1、第一存储电路1-5、第一485通讯模块1-2、第二485通讯模块1-3、第一外部时钟电路1-1、第一拨码开关WS1和第一晶振电路1-4组成，第一中央处理芯片U1的33和34脚连接第一外部时钟电路1-1的两个数据输出端，第一外部时钟电路1-1采用型号为X1226的芯片构成，第一中央处理芯片U1的17和18脚连接第一晶振电路1-4的两个输出端，第一中央处理芯片U1的26至29脚和20至23脚分别连接第一拨码开关WS1的9脚至16脚，第一拨码开关WS1的1脚至8脚接地，第一中央处理芯片U1的35至36脚作为通讯控制信号的输出端分别连接采用RS485芯片的第一485通讯模块1-2和第二485通讯模块1-3的传输控制端，第一中央处理芯片U1的52至55脚作为两个串行数据的输出端和两个串行数据的输入端分别连接采用RS485芯片的第一485通讯模块1-2和第二485通讯模块1-3的数据输入端和数据输出端，第一485通讯模块1-2为冷热计量表2提供串行数据，第二485通讯模块1-3为楼层服务器8提供冷热计量数据；

所述第一存储电路1-5由采用型号为FM25640的第一铁电存储芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一直流电源+V1构成，第一中央处理芯片U1的37脚连接第三电阻R3的一端和第一铁电存储芯片U2的5脚，第一中央处理芯片U1的38脚连接第一电阻R1的一端和第一铁电存储芯片U2的2脚，第一中央处理芯片U1的39脚连接第二电阻R2的一端和第一铁电存储芯片U2的6脚，第一中央处理芯片U1的42脚连接第四电阻R4的一端和第一铁电存储芯片U2的1脚，第一铁电存储芯片U2的3脚连接第一铁电存储芯片U2的8、7脚、第四电阻R4的另一端、第三电阻R3的另一端、第二电阻R2的另一端、第一电阻R1的另一端和第一直流电源+V1的输出端。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。

所述冷热量计算器1还具有自身的电源电路，该电源电路为线路板提供稳定可靠的电源供其他电路使用；铁电存储电路FM25640为冷热量计算器1提供数据存储媒体，该存储器掉电数据保存十年不丢失、100亿次的擦写保证冷热量计算器长时间工作数据不会丢失、通用串行SPI接口、通讯速度快；芯片X1226为冷热量计算器提供时间信息、为通讯提供时序；第一485通讯模块1-2是冷热量计算器1与中央空调机房送给每栋楼的消耗冷热总量积分仪通讯，读取单位时间内该栋楼消耗的冷热总量，第二485通讯模块1-3是冷热量计算器1与楼层服务器8通讯电路，冷热量计算器1通过它向各层的楼层服务器8发布时间同步信息，向各个楼层服务器发送各种指令，读取各层的监测终端9-1采集的各种数据参数；第一拨码开关WS1采用8421拨码开关电路，为冷热量计算器1提供铁电存储电路FM25640数据初始化依据，在上电的时候通过8421拨码开关电路第八位电平高低判断是否初始化铁电存储电路FM25640存储的数据，8421拨码开关电路第八位接高电平不初始化数据，8421拨码开关电路第八位接低电平对铁电存储电路FM25640存储的数据初始化清零，8421拨码开关电路其他几位是判断楼栋总量积分仪接口类型；C8051F021微处理器负责冷热量计算器各种数据的计算、发送时间同步信息、接收各种数据参数。

具体实施方式三：参见图1、2和3，本具实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述楼层服务器8由采用型号为C8051F020的第二中央处理芯片U3、第二晶振电路8-1、第二外部时钟电路8-2、第二存储电路8-3、液晶显示器8-4、第二拨码开关WS2、第三拨码开关WS3、第四拨码开关WS4、第三485通讯模块8-5、第四485通讯模块8-6和第一三总线接口电路8-7组成，第二存储电路8-3的中心芯片采用型号为FM25640的铁电存储芯片，第二存储电路8-3的结构与所述冷热量计算器1的第一存储电路1-5结构相同且第二存储电路8-3的四个传输端口分别与第二中央处理芯片U3的51至54脚相连，采用型号为X1226的第二外部时钟电路8-2的两个输出端分别连接第二中央处理芯片U3的41和42脚，第二晶振电路8-1的两个输出端分别连接第二中央处理芯片U3的26和27脚，第二中央处理芯片U3的59至62脚分别作为控制信号输出端和串行数据传输端连接采用RS485芯片的第三485通讯模块8-5和第四485通讯模块8-6的控制信号输入端和数据传输端，第三485通讯模块8-5用于与冷热量计算器1通讯，第四485通讯模块8-6用于与数据传输模块4通讯，第二中央处理芯片U3的73至80脚分别连接第二拨码开关WS2的9脚至16脚，第二中央处理芯片U3的81至88脚分别连接第三拨码开关WS3的9脚至16脚，第二中央处理芯片U3的91至98脚分别连接第四拨码开关WS4的9脚至16脚，第二中央处理芯片U3的90脚连接直流电源+VCC的输出端，第二拨码开关WS2、第三拨码开关WS3、第四拨码开关WS4的1至8脚接地，液晶显示器8-4的数据输入D0至D7端通过数据总线连接第二中央处理芯片U3的65至72脚，第二中央处理芯片U3的43至47脚作为控制信号的输出端分别与液晶显示器8-4的片选、读、写、复位及控制信号输入端相连；

所述第一三总线接口电路8-7由采用SN74LSO4的第一数据通讯采样整形电路8-7-1、采用SN74LSO4的第二数据通讯采样整形电路8-7-2、采用SN74LSO4的第三数据通讯采样整形电路8-7-3、第五电阻R5、开关管Q1、第六电阻R6、第七电阻R7、第一二极管D1、第二二极管D2、第二直流电源+V2组成，第二中央处理芯片U3的56脚连接第一数据通讯采样整形电路8-7-1的正端，第一数据通讯采样整形电路8-7-1的反端通过第五电阻R5连接开关管Q1的基极，开关管Q1的发射极连接第一二极管D1的正极端和第六电阻R6的一端并接地，第一二极管D1的负极端连接第二二极管D2的正极端、第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的一端、开关管Q1的集电极和第三数据通讯采样整形电路8-7-3的正端，第三数据通讯采样整形电路8-7-3的反端连接第二数据通讯采样整形电路8-7-2的正端，第二数据通讯采样整形电路8-7-2的反端连接第二中央处理芯片U3的58脚，第二二极管D2的负极端连接第一直流电源+V1的输出端，第七电阻R7的另一端连接第二直流电源+V2的输出端，第二直流电源+V2的输出端、开关管的发射极、第一二极管D1的负极端分别作为三总线的电源端、接地端和数据传输端与三总线相连并用于与监测终端9-1通讯。其他组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。所述第二拨码开关WS2、第三拨码开关WS3、第四拨码开关WS4采用8421拨码开关电路，所述开关管Q1采用Q19013。

第三485通讯模块8-5是楼层服务器8与冷热量计算器1的通讯接口电路，接收冷热量计算器1发送的各种指令、时间同步信息、各个监测终端9-1冷热量计算系数；第四485通讯模块8-6是楼层服务器8与数据传输模块4的通讯接口电路，负责把该楼层的各个监测终端数据发送到数据传输模块以备远传通讯用；三个8421拨码开关电路为楼层服务器8提供铁电存储电路FM25640的数据初始化依据、设备地址号、楼栋号，WS2设定楼栋号，WS3设定楼层号(设备地址号)，在上电的时候通过WS4第八位电平高低判断是否初始化铁电存储电路FM25640存储的数据，WS4第八位接高电平不初始化数据，WS4第八位接低电平对铁电存储电路FM25640存储的数据初始化清零；C8051F020微处理器负责该层楼的冷热量计算，调度各个监测终端参数进行汇总，向各个监测终端发送各种指令，发送冷热量计算器发来的系统时间同步信息，使得整个系统在相同时间时序进行工作，把该层的各个监测终端数据发送到液晶显示器8-4进行显示；液晶显示器8-4负责显示该层所有监测终端数据，各个监测终端9-1所在的房间号、楼层号、套内面积、温度、冷热量、电量，进行滚动线显示；三总线接口电路是与各个监测终端进行数据通讯电路，又是该层所有监测终端供电电路，第二直流电源+V2是电源电力输出，又是数据通讯数据流输出端，没有它该层的各个监测终端就不能正常工作，通讯也不能正常进行，即便是监测终端有电源供电通讯也是不能进行，数据端是通讯系统异步双工收发端。SN74LSO4是数据通讯采样整形电路，保证数据通讯正确与可靠。Q1采用Q19013三极管是数据输出开关电路，通过它把要发送的数据变成脉动数据流送到通讯线路进行传输，电源的地端既是各个监测终端9-1供电的地，又是三总线通讯同步电平参考点，保证整个通讯系统是一个低电平点，这是三总线通讯的特色。

具体实施方式四：参见图1、2、3和4，本具实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述数据传输模块4由采用型号为C8051F020的第三中央处理芯片U4、第三外部时钟电路4-2、第三晶振电路4-1、第三存储电路4-3、第一232通讯电路4-4、第五拨码开关WS5、第五485通讯模块U6、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10组成，第三存储电路4-3的中心芯片采用型号为FM25640的铁电存储芯片，第三存储电路4-3的结构与所述冷热量计算器1的第一存储电路1-5结构相同且第三存储电路4-3的四个传输端口分别与第三中央处理芯片U4的36至39脚相连，第三外部时钟电路4-2的两个输出端连接第三中央处理芯片U4的48和49脚，第三晶振电路4-1的两个输出端连接第三中央处理芯片U4的18和17脚，第三中央处理芯片U4的26至29脚和20至23脚连接第五拨码开关WS5的9脚至16脚，第五拨码开关WS5的1至8脚接地，第一232通讯电路4-4的中央芯片U5采用SP3234EX，第三中央处理芯片U4的52脚连接第一232通讯电路4-4的中央芯片U5的10脚，第三中央处理芯片U4的53脚连接第一232通讯电路4-4的中央芯片U5的12脚，第一232通讯电路4-4的中央芯片U5的8脚作为串行输入端连接第一无线传输模块5的输出端，第一232通讯电路4-4的中央芯片U5的9脚作为串行输出端连接第一无线传输模块5的输入端，第五485通讯模块U6采用RS485芯片，第五485通讯模块U6的1脚连接第九电阻R9的一端和第三中央处理芯片U4的54脚，第九电阻R9的另一端连接第一直流电源+V1的输出端、第五485通讯模块U6的8脚和第八电阻R8的一端，第五485通讯模块U6的2和3脚连接第三中央处理芯片U4的46脚，第五485通讯模块U6的4脚连接第三中央处理芯片U4的55脚和第八电阻R8的另一端，第五485通讯模块U6的5脚接地，第五485通讯模块U6的6脚和7脚之间并接有第十电阻R10，第十电阻R10的两端并接在楼层服务器8的传输端。其他组成和连接关系与具体实施方式三相同。

第五拨码开关WS5采用8421拨码开关电路，用它可选择通讯方式，其第八位为数据传输模块4提供铁电存储电路FM25640数据初始化依据。第三外部时钟电路4-2采用X1226为数据传输模块提供时间信息、为通讯提供时序；第五485通讯模块U6接收有楼层服务器8发来整栋楼的数据以备远传或读取，第一232通讯电路4-4是数据传输设备和数据读取设备；C8051F021微处理器负责发送接收各种数据。

具体实施方式五：参见图1、2、3、4和5，本具实施方式与具体实施方式四的不同点是：所述监测终端9-1由第二三总线接口电路9-1-1、采用型号为C8051F020的第四中央处理芯片U7、第六拨码开关WS6、第七拨码开关WS7、第八拨码开关WS8、采用型号为XTR15的风机控制芯片U8、第十一电阻R11、第十二电阻R12、三极管Q2、电容C1、整形滤波器及运算放大器9-1-4、第四晶振电路9-1-3、电阻排RP1、温度传感器接口S1、采用FM25640的铁电存储电路U10、采用X1226芯片U9的第四外部时钟电路91-1-5、232通信接口电路9-1-7、485通信接口电路9-1-6、TTL电平串行接口S4和USB通信接口电路9-1-2组成，第二三总线接口电路9-1-1与第一三总线接口电路8-7结构相同，第四中央处理芯片U7的58脚和56脚分别作为三总线控制信号输出端和数据输出端与第二三总线接口电路9-1-1的两个输入端相连，所述监测终端9-1通过第二三总线接口电路9-1-1与三总线相连并以此与楼层服务器8交换数据，第六拨码开关WS6的9脚至16脚分别连接第四中央处理芯片U7的91至98脚，第七拨码开关WS7和第八拨码开关WS8的9脚至16脚分别连接第四中央处理芯片U7的73至88脚，第六拨码开关WS6、第七拨码开关WS7和第八拨码开关WS8的1至8脚接地，第四中央处理芯片U7的100脚通过第十一电阻R11连接风机控制芯片U8的2脚和第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端连接风机控制芯片U8的1脚，风机控制芯片U8的3脚接地，风机控制芯片U8的5脚连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接风机控制芯片U8的6脚，三极管Q2的集电极连接风机控制芯片U8的7脚，风机控制芯片U8的7和4脚之间并接有电容C1，电容C1的两端再并接在每户所用的排风电机的控制端上，电量传感器9-2的输出端连接整形滤波器及运算放大器9-1-4的输入端，整形滤波器及运算放大器9-1-4的输出端连接第四中央处理芯片U7的18脚，第四晶振电路9-1-3的两个输出端分别连接第四中央处理芯片U7的26和27脚，第四中央处理芯片U7的29至36脚分别连接电阻排RP1的9至16脚和温度传感器接口S1的2至9脚，电阻排RP1的1至8脚和温度传感器接口S1的10脚连接第一直流电源+V1的输出端，温度传感器接口S1的1脚接地，铁电存储电路U10的1、2、5、6脚分别连接第四中央处理芯片U7的41至44脚，采用X1226芯片U9的第四外部时钟电路9-1-5的两个输出端分别连接第四中央处理芯片U7的53和54脚；232通信接口电路9-1-7包括采用型号为SP3223EY的232通信芯片U12和232通信接口S2，第四中央处理芯片U7的59和60脚分别作为232通信数据的输入、输出端与232通信芯片U12的12脚和10脚相连，232通信芯片U12的8脚和9脚分别作为232通信数据的输出、输入端连接232通信接口S2的两个数据端，第四中央处理芯片U7的61脚连接485通信接口电路9-1-6的数据输出端，第四中央处理芯片U7的55脚连接485通信接口电路9-1-6的控制端，第四中央处理芯片U7的62脚连接485通信接口电路9-1-6的数据输入端，第四中央处理芯片U7的61和62脚分别与TTL电平串行接口S4的2脚和3脚相连，TTL电平串行接口S4的1脚连接第四中央处理芯片U7的63脚并接地，TTL电平串行接口S4的1脚连接第一直流电源+V1的输出端，USB通信接口电路9-1-2包括采用CH372的USB接口转换芯片U13和USB接口S3，第四中央处理芯片U7的65至72脚分别连接USB接口转换芯片U13的10至17脚，第四中央处理芯片U7的45、46、47脚依次连接USB接口转换芯片U13的19、4、3脚，USB接口转换芯片U13的6和7脚作为差分数据的两个传输端连接USB接口S3的2和3脚。其他组成和连接关系与具体实施方式四相同。

如图5所示，本具体实施方式提供了USB、RS232、TTL电平、485通信四种对外通信方式，可供自由选择，例如：所述监测终端9-1与可控阀门9-3之间的通讯方式可以采用485通信；232通信接口电路9-1-7接室内显示电路，用户可以不出门就可以查看自己室内的温度、冷热量；TTL电平串行接口S4可以连接每个用户的风机盘管温控电路，实现对室内温度的调节；USB通信接口电路9-1-2可以接外部存储器，CH372电路集成了USB所需功能，负责和外部设备通讯。

所述监测终端9-1通过温度传感器接口S1与第一温度传感器9-4、第二温度传感器9-5和第三温度传感器9-6相连。所述第六拨码开关WS6、第七拨码开关WS7、第八拨码开关WS8采用8421拨码开关电路，8421拨码开关电路为监测终端9-1提供铁电存储电路FM25640数据初始化依据、楼层号、房间号、用户房间面积，第六拨码开关WS6设定楼层号，第七拨码开关WS7设定房间号(设备地址号)，第八拨码开关WS8设定房间面积，在上电的时候通过WS6第八位电平高低判断是否初始化铁电存储电路FM25640存储的数据，WS6第八位接高电平不初始化数据，WS6第八位接低电平铁电存储电路FM25640存储的数据初始化清零。

C8051F020微处理器负责该监测终端9-1的各种数据量的采集，例如它通过电量传感器9-2采集风机盘管启动停止工作时间和消耗的电量，它通过温度传感器接口S1连接数字温度传感器DS18B20测量房间内的温度、风机盘管供水温度等，它通过WS8采集房间面积，它接收楼层服务器8的各种指令并向楼层服务器8上传监测终端9-1采集的数据。

三总线接口电路是与楼层服务器8进行数据通讯电路，又是该监测终端供电电路，数据端是通讯系统异步双工收发端。电量传感器接口电路由整形滤波、隔离运算放大电路组成，连接各种电量传感器，可对风机盘管消耗的电量进行测量，第四中央处理芯片U7的19至25脚可以提供多个电量传感器的输入口。

Claims (7)

1.中央空调冷热量电量监测计量系统，其特征在于监测计量系统由冷热量计算器(1)、冷热计量表(2)、多个楼层服务器(8)、数据传输模块(4)、第一无线传输模块(5)、监测中心控制计算机(6)、第二无线传输模块(7)和多个用户终端(9)组成；冷热计量表(2)设有两个冷热温度传感器，一个冷热温度传感器安装在主供水管(3-1)上，另一个冷热温度传感器安装在主回水管(3-2)上，冷热计量表(2)的数据输出端连接冷热量计算器(1)的一个数据传输端，冷热量计算器(1)的另一个数据传输端连接多个楼层服务器(8)的冷热计量数据传输端，多个楼层服务器(8)的通讯端口连接数据传输模块(4)的下位机通讯端口，数据传输模块(4)的上位机通讯端口连接第一无线传输模块(5)，监测中心控制计算机(6)的下位通讯端口连接第二无线传输模块(7)，多个楼层服务器(8)分别安装在每个楼层上，每个楼层的每一户安装有一个用户终端(9)，每一层的多个用户终端(9)的通讯端口通过三总线与该层的楼层服务器(8)相连；

用户终端(9)由监测终端(9-1)、电量传感器(9-2)、可控阀门(9-3)、第一温度传感器(9-4)、第二温度传感器(9-5)和第三温度传感器(9-6)组成，电量传感器(9-2)安装在该用户的排风电机控制电路中用于探测电机用电量，可控阀门(9-3)安装在该用户室内的风机盘管供水管上，可控阀门(9-3)的控制通讯端连接监测终端(9-1)的供水控制通讯端，第一温度传感器(9-4)安装在该用户室内的风机盘管回水管上，第一温度传感器(9-4)的数据输出端连接监测终端(9-1)的回水温度数据输入端，第二温度传感器(9-5)安装在该用户室内的风机盘管供水管上，第二温度传感器(9-5)的数据输出端连接监测终端(9-1)的供水温度数据输入端，第三温度传感器(9-6)安装在该用户室内，第三温度传感器(9-6)的数据输出端连接监测终端(9-1)的室温数据输入端。

2.根据权利要求1所述的中央空调冷热量电量监测计量系统，其特征在于所述冷热量计算器(1)由采用C8051F021芯片的第一中央处理芯片(U1)、第一存储电路(1-5)、第一485通讯模块(1-2)、第二485通讯模块(1-3)、第一外部时钟电路(1-1)、第一拨码开关(WS1)和第一晶振电路(1-4)组成，第一中央处理芯片(U1)的33和34脚连接第一外部时钟电路(1-1)的两个数据输出端，第一外部时钟电路(1-1)采用型号为X1226的芯片构成，第一中央处理芯片(U1)的17和18脚连接第一晶振电路(1-4)的两个输出端，第一中央处理芯片(U1)的26至29脚和20至23脚分别连接第一拨码开关(WS1)的9脚至16脚，第一拨码开关(WS1)的1脚至8脚接地，第一中央处理芯片(U1)的35至36脚作为通讯控制信号的输出端分别连接采用RS485芯片的第一485通讯模块(1-2) 和第二485通讯模块(1-3)的传输控制端，第一中央处理芯片(U1)的52至55脚作为两个串行数据的输出端和两个串行数据的输入端分别连接采用RS485芯片的第一485通讯模块(1-2)和第二485通讯模块(1-3)的数据输入端和数据输出端，第一485通讯模块(1-2)为冷热计量表(2)提供串行数据，第二485通讯模块(1-3)为楼层服务器(8)提供冷热计量数据；所述第一存储电路(1-5)由采用型号为FM25640的第一铁电存储芯片(U2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第一直流电源(+V1)构成，第一中央处理芯片(U1)的37脚连接第三电阻(R3)的一端和第一铁电存储芯片(U2)的5脚，第一中央处理芯片(U1)的38脚连接第一电阻(R1)的一端和第一铁电存储芯片(U2)的2脚，第一中央处理芯片(U1)的39脚连接第二电阻(R2)的一端和第一铁电存储芯片(U2)的6脚，第一中央处理芯片(U1)的42脚连接第四电阻(R4)的一端和第一铁电存储芯片(U2)的1脚，第一铁电存储芯片(U2)的3脚连接第一铁电存储芯片(U2)的8、7脚、第四电阻(R4)的另一端、第三电阻(R3)的另一端、第二电阻(R2)的另一端、第一电阻(R1)的另一端和第一直流电源(+V1)的输出端。

3.根据权利要求1所述的中央空调冷热量电量监测计量系统，其特征在于所述楼层服务器(8)由采用型号为C8051F020的第二中央处理芯片(U3)、第二晶振电路(8-1)、第二外部时钟电路(8-2)、第二存储电路(8-3)、液晶显示器(8-4)、第二拨码开关(WS2)、第三拨码开关(WS3)、第四拨码开关(WS4)、第三485通讯模块(8-5)、第四485通讯模块(8-6)和第一三总线接口电路(8-7)组成，第二存储电路(8-3)的中心芯片采用型号为FM25640的铁电存储芯片，第二存储电路(8-3)的四个传输端口分别与第二中央处理芯片(U3)的51至54脚相连，采用型号为X1226的第二外部时钟电路(8-2)的两个输出端分别连接第二中央处理芯片(U3)的41和42脚，第二晶振电路(8-1)的两个输出端分别连接第二中央处理芯片(U3)的26和27脚，第二中央处理芯片(U3)的59至62脚分别作为控制信号输出端和串行数据传输端连接采用RS485芯片的第三485通讯模块(8-5)和第四485通讯模块(8-6)的控制信号输入端和数据传输端，第三485通讯模块(8-5)用于与冷热量计算器(1)通讯，第四485通讯模块(8-6)用于与数据传输模块(4)通讯，第二中央处理芯片(U3)的73至80脚分别连接第二拨码开关(WS2)的9脚至16脚，第二中央处理芯片(U3)的81至88脚分别连接第三拨码开关(WS3)的9脚至16脚，第二中央处理芯片(U3)的91至98脚分别连接第四拨码开关(WS4)的9脚至16脚，第二中央处理芯片(U3)的90脚连接直流电源(+VCC)的输出端，第二拨码开关(WS2)、第三拨码开关(WS3)、第四拨码开关 (WS4)的1至8脚接地，液晶显示器(8-4)的数据输入D0至D7端通过数据总线连接第二中央处理芯片(U3)的65至72脚，第二中央处理芯片(U3)的43至47脚作为控制信号的输出端分别与液晶显示器(8-4)的片选、读、写、复位及控制信号输入端相连；所述第一三总线接口电路(8-7)由采用SN74LSO4的第一数据通讯采样整形电路(8-7-1)、采用SN74LSO4的第二数据通讯采样整形电路(8-7-2)、采用SN74LSO4的第三数据通讯采样整形电路(8-7-3)、第五电阻(R5)、开关管(Q1)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第二直流电源(+V2)组成，第二中央处理芯片(U3)的56脚连接第一数据通讯采样整形电路(8-7-1)的正端，第一数据通讯采样整形电路(8-7-1)的反端通过第五电阻(R5)连接开关管(Q1)的基极，开关管(Q1)的发射极连接第一二极管(D1)的正极端和第六电阻(R6)的一端并接地，第一二极管(D1)的负极端连接第二二极管(D2)的正极端、第六电阻(R6)的另一端、第七电阻(R7)的一端、开关管(Q1)的集电极和第三数据通讯采样整形电路(8-7-3)的正端，第三数据通讯采样整形电路(8-7-3)的反端连接第二数据通讯采样整形电路(8-7-2)的正端，第二数据通讯采样整形电路(8-7-2)的反端连接第二中央处理芯片(U3)的58脚，第二二极管(D2)的负极端连接第一直流电源(+V1)的输出端，第七电阻(R7)的另一端连接第二直流电源(+V2)的输出端，第二直流电源(+V2)的输出端、开关管的发射极、第一二极管(D1)的负极端分别作为三总线的电源端、接地端和数据传输端与三总线相连并用于与监测终端(9-1)通讯。

4.根据权利要求1所述的中央空调冷热量电量监测计量系统，其特征在于所述数据传输模块(4)由采用型号为C8051F020的第三中央处理芯片(U4)、第三外部时钟电路(4-2)、第三晶振电路(4-1)、第三存储电路(4-3)、第一232通讯电路(4-4)、第五拨码开关(WS5)、第五485通讯模块(U6)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和第十电阻(R10)组成，第三存储电路(4-3)的中心芯片采用型号为FM25640的铁电存储芯片，第三存储电路(4-3)的四个传输端口分别与第三中央处理芯片(U4)的36至39脚相连，第三外部时钟电路(4-2)的两个输出端连接第三中央处理芯片(U4)的48和49脚，第三晶振电路(4-1)的另个输出端连接第三中央处理芯片(U4)的18和17脚，第三中央处理芯片(U4)的26至29脚和20至23脚连接第五拨码开关(WS5)的9脚至16脚，第五拨码开关(WS5)的1至8脚接地，第一232通讯电路(4-4)的中央芯片(U5)采用SP3234EX，第三中央处理芯片(U4)的52脚连接第一232通讯电路(4-4)的中央芯片(U5)的10脚，第三中央处理芯片(U4)的53脚连接第一232通讯电路(4-4)的中央芯片(U5) 的12脚，第一232通讯电路(4-4)的中央芯片(U5)的8脚作为串行输入端连接第一无线传输模块(5)的输出端，第一232通讯电路(4-4)的中央芯片(U5)的9脚作为串行输出端连接第一无线传输模块(5)的输入端，第五485通讯模块(U6)采用RS485芯片，第五485通讯模块(U6)的1脚连接第九电阻(R9)的一端和第三中央处理芯片(U4)的54脚，第九电阻(R9)的另一端连接第一直流电源(+V1)的输出端、第五485通讯模块(U6)的8脚和第八电阻(R8)的一端，第五485通讯模块(U6)的2和3脚连接第三中央处理芯片(U4)的46脚，第五485通讯模块(U6)的4脚连接第三中央处理芯片(U4)的55脚和第八电阻(R8)的另一端，第五485通讯模块(U6)的5脚接地，第五485通讯模块(U6)的6脚和7脚之间并接有第十电阻(R10)，第十电阻(R10)的两端并接在楼层服务器(8)的传输端。

5.根据权利要求1所述的中央空调冷热量电量监测计量系统，其特征在于所述监测终端(9-1)由第二三总线接口电路(9-1-1)、采用型号为C8051F020的第四中央处理芯片(U7)、第六拨码开关(WS6)、第七拨码开关(WS7)、第八拨码开关(WS8)、采用型号为XTR15的风机控制芯片(U8)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、三极管(Q2)、电容(C1)、整形滤波器及运算放大器(9-1-4)、第四晶振电路(9-1-3)、电阻排(RP1)、温度传感器接口(S1)、采用FM25640的铁电存储电路(U10)、采用X1226芯片(U9)的第四外部时钟电路(91-1-5)、232通信接口电路(9-1-7)、485通信接口电路(9-1-6)、TTL电平串行接口(S4)和USB通信接口电路(9-1-2)组成，第二三总线接口电路(9-1-1)与第一三总线接口电路(8-7)结构相同，第四中央处理芯片(U7)的58脚和56脚分别作为三总线控制信号输出端和数据输出端与第二三总线接口电路(9-1-1)的两个输入端相连，所述监测终端(9-1)通过第二三总线接口电路(9-1-1)与三总线相连并以此与楼层服务器(8)交换数据，第六拨码开关(WS6)的9脚至16脚分别连接第四中央处理芯片(U7)的91至98脚，第七拨码开关(WS7)和第八拨码开关(WS8)的9脚至16脚分别连接第四中央处理芯片(U7)的73至88脚，第六拨码开关(WS6)、第七拨码开关(WS7)和第八拨码开关(WS8)的1至8脚接地，第四中央处理芯片(U7)的100脚通过第十一电阻(R11)连接风机控制芯片(U8)的2脚和第十二电阻(R12)的一端，第十二电阻(R12)的另一端连接风机控制芯片(U8)的1脚，风机控制芯片(U8)的3脚接地，风机控制芯片(U8)的5脚连接三极管(Q2)的发射极，三极管(Q2)的基极连接风机控制芯片(U8)的6脚，三极管(Q2)的集电极连接风机控制芯片(U8)的7脚，风机控制芯片(U8)的7和4脚之间并接有电容(C1)，电容(C1)的两端再并接在每户所用的排风电机的控制端上，电量传感器(9-2) 的输出端连接整形滤波器及运算放大器(9-1-4)的输入端，整形滤波器及运算放大器(9-1-4)的输出端连接第四中央处理芯片(U7)的18脚，第四晶振电路(9-1-3)的两个输出端分别连接第四中央处理芯片(U7)的26和27脚，第四中央处理芯片(U7)的29至36脚分别连接电阻排(RP1)的9至16脚和温度传感器接口(S1)的2至9脚，电阻排(RP1)的1至8脚和温度传感器接口(S1)的10脚连接第一直流电源(+V1)的输出端，温度传感器接口(S1)的1脚接地，铁电存储电路(U10)的1、2、5、6脚分别连接第四中央处理芯片(U7)的41至44脚，采用X1226芯片(U9)的第四外部时钟电路(9-1-5)的两个输出端分别连接第四中央处理芯片(U7)的53和54脚；232通信接口电路(9-1-7)包括采用型号为SP3223EY的232通信芯片(U12)和232通信接口(S2)，第四中央处理芯片(U7)的59和60脚分别作为232通信数据的输入、输出端与232通信芯片(U12)的12脚和10脚相连，232通信芯片(U12)的8脚和9脚分别作为232通信数据的输出、输入端连接232通信接口(S2)的两个数据端，第四中央处理芯片(U7)的61脚连接485通信接口电路(9-1-6)的数据输出端，第四中央处理芯片(U7)的55脚连接485通信接口电路(9-1-6)的控制端，第四中央处理芯片(U7)的62脚连接485通信接口电路(9-1-6)的数据输入端，第四中央处理芯片(U7)的61和62脚分别与TTL电平串行接口(S4)的2脚和3脚相连，TTL电平串行接口(S4)的1脚连接第四中央处理芯片(U7)的63脚并接地，TTL电平串行接口(S4)的1脚连接第一直流电源(+V1)的输出端，USB通信接口电路(9-1-2)包括采用CH372的USB接口转换芯片(U13)和USB接口(S3)，第四中央处理芯片(U7)的65至72脚分别连接USB接口转换芯片(U13)的10至17脚，第四中央处理芯片(U7)的45、46、47脚依次连接USB接口转换芯片(U13)的19、4、3脚，USB接口转换芯片(U13)的6和7脚作为差分数据的两个传输端连接USB接口(S3)的2和3脚。

6.中央空调冷热量电量监测计量方法，其特征在于监测计量方法步骤为：

步骤一、启动楼层服务器(8)，初始化；

步骤二、楼层服务器(8)向楼层中的每个用户终端(9)发送同步和发数命令；

步骤三、楼层服务器(8)接收楼层中的每个用户终端(9)发送来的面积、温度、电量数值；

步骤四、楼层服务器(8)计算楼层中所有用户终端(9)的面积与温差之积累计值；计算公式如下：

式中：j＝1，2，…，n每层楼的户数；

步骤五、楼层服务器(8)向冷热量计算器(1)发送所有用户终端(9)的面积与温差之积累计值；

步骤六、楼层服务器(8)接收冷热量计算器(1)发送来的同步命令、冷热量系数K值、发数命令；

步骤七、楼层服务器(8)计算各户冷热量值；计算公式如下：

q_j＝K_kF_jT_jk

上式中：q_j-各户实时冷热量，冷热量单位：GJ，K_k-实时冷热量系数，K_k值单位：GJ/m².℃；

步骤八、楼层服务器(8)向数据传输模块(4)传送各户冷热量值和电量值，并同时显示各户冷热量值和电量值；

步骤九、返回运行步骤二；

上述步骤六中冷热量计算器(1)的检测方法步骤为：

步骤A、启动，初始化；

步骤B、读取冷热计量表(2)的数值；

步骤C、接收楼层服务器(8)发送的所有用户终端(9)的面积与温差之积累计值；

步骤D、判断制冷还是制热；

步骤E、计算该楼的耗冷系数K或耗热系数K；计算公式如下：

式中：ΔQ_j-该楼单位时间内的能量消耗增量，能量单位：GJ；

K_k-实时耗能系数，耗能系数单位：GJ/m².℃；

i＝1，2，…，m，每一栋楼内的楼层数；

步骤F、向楼层服务器(8)发送同步命令、冷热量系数K值、发数命令；

步骤G、返回运行步骤B。

7.根据权利要求6所述的中央空调冷热量电量监测计量方法，其特征在于所述用户终端(9)的检测方法步骤为：

步骤a、启动，初始化；

步骤b、接收楼层服务器(8)发送的同步命令和发数命令；

步骤c、每隔一定时间检测一次房间的面积、温度、电量；

步骤d、判断制热还是制冷；

步骤e、判断是否启动风机；

步骤f、记录起始时间与起始温度、停止时间与停止温度、工作时间；

步骤g、向楼层服务器(8)发送面积、温度、电量数据；

步骤h、返回运行步骤b。 

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